Регенератор, влияние на работу двигателя

Если пренебречь влиянием трубчатых теплообменников и рассмотреть двигатель в его идеальной форме, когда теплопередача в основном осуществляется сквозь стенки цилиндра, молено определить влияние работы регенератора. При рассмотрении различных идеальных циклов это влияние было показано аналитически, но будет полезно продемонстрировать его более наглядно. Регенератор должен воспринимать тепловую нагрузку, в 4—5 раз превосходящую тепловую нагрузку нагревателя, и если он не справляется с ней, то на остальные теплообменники будут воздействовать избыточные нагрузки. Если КПД двигателя должен достигать высоких значений, регенератор должен быть возможно более близок к идеальному, а это означает, что газ должен поступать из регенератора в холодную часть двигателя как можно с меньшей температурой, а к горячей части [c.242]

В отличие от нагревателя, холодильника и регенератора подогреватель не оказывает существенного влияния на работу двигателя. Двигатель может хорошо работать и без подогревателя, но экономичность его работы будет ниже. В тех случаях, когда надо обеспечить высокий эффективный КПД двигателя, подогреватель воздуха- необходим. При использовании радиоизотопных источников энергии, энергии солнца или аккумуляторов теплоты необходимость в подогревателях воздуха, естественно, отпадает. Так как в настоящее время в большинстве двигателей Стирлинга используется обычная система сжигания топлива, подогреватели воздуха в них, как правило, необходимы. [c.95]

Двигатели. В большинстве конструкций двигателей главное внимание уделяют конструкции регенератора и второстепенное — конструкциям нагревателя и холодильника. Поэтому процессы теплопередачи при подводе и отводе теплоты осуществляются неудовлетворительно. Это обусловливает дальнейший интерес к конструкции регенератора осуществляются многочисленные экспериментальные попытки, направленные на отработку различных конструкций регенераторов. Однако порой эти попытки не оказывают влияния на работу двигателя. Особенно это относится к случаю, когда эксперименты проводят с целью уменьшения размеров регенератора размеры уменьшают до такой степени, что двигатель по существу работает без него. Известно, что в небольших двигателях с низким давлением рабочего тела отсутствие регенератора почти всегда приводит к улучшению их характеристик. Это обусловлено тем, что преимущества, связанные с уменьшением мертвого объема и в меньшей степени с уменьшением потерь, обусловленных теплопроводностью корпуса регенератора, и потерь на трение, превышают потери, связанные с теплоемкостью и поверхностью теплообмена насадки регенератора. / [c.117]

В этой главе теплообмен в регенераторе рассматривался в какой-то степени изолированно от других факторов, связанных как с работой регенератора, так и с действием двигателя в целом. В частности, не рассматривалось сколько-нибудь подробно влияние газодинамического трения. Это объясняется в основном тем, что, хотя упомянутые факторы, как отмечалось в гл. 1, имеют очень важное значение, они не вносят существенного вклада в понимание тепловых характеристик работы регенератора. Они более важны при разработке конструкции, когда влияние трения нужно совместить с требованиями, необходимыми для достижения высоких степеней эффективности. Как будет показано в гл. 3, такой баланс не всегда легко достигается и, более того, ие все требования к теплообмену с точки зрения физической конструкции согласуются друг с другом. Выбор материала регенератора, как указано в гл. 4, также довольно сложен, особенно если дополнительно учесть такие факторы, как технологичность материала, его стоимость, срок службы и т. д. В общем ясно, что можно создать регенератор, обладающий высокой эффективностью, если имеются экспериментальные данные, но получить их — задача, требующая непропорционально больших затрат. [c.261]

Для идеального цикла, в котором процессы сжатия и расширения протекают изотермически, а механические потери отсутствуют, разность площадей соответствующих р, У-диаграмм в точности равна площади р, У-диаграммы для суммарного рабочего объема. В реальном двигателе из-за наличия гидравлического сопротивления в регенераторе и теплообменниках, приводящего к разности давлений в полостях сжатия и расширения, такого равенства, естественно, не достигается. Гидравлическое сопротивление оказывает влияние на изменение площади р, ]/-диаграммы, что обусловливает уменьшение полезной работы (а следовательно, и эффективного КПД) двигателя и снижение холодопроизводительности и холодильного коэффициента холодильной машины (рис. 1.13). [c.33]

Указанные свойства рассматриваются с двух точек зрения — теплообмена и гидравлических потерь. Удельная теплоемкость и коэффициент теплопроводности оказывают существенное влияние на процессы теплообмена рабочего тела в холодильнике, нагревателе и регенераторе. Плотность и вязкость важны в отношении гидравлических потерь они предопределяют затрачиваемую работу по циклическому перемещению рабочего тела в двигателе для обеспечения необходимого переноса теплоты от нагревателя к рабочему телу или от рабочего тела к холодильнику. Эти потери прямо пропорциональны рУ 2, где р — плотность рабочего тела V — скорость рабочего тела (газа). [c.131]

Результаты, представленные объединением MAN — MWM, характеризуют относительное влияние мертвого объема. Возникает вопрос имеется ли оптимальная величина мертвого объема Простой термодинамический анализ цикла Стирлинга показывает, что такой оптимальный объем должен быть равен нулю. В современных двигателях Стирлинга, как уже говори-.лось, мертвый объем неизбежен. Казалось бы, объем теплооб-.менника (нагреватель — регенератор — холодильник) необходи-, Мо свести к минимуму. Однако имеются взаимоисключающие требования, влияющие на практическую величину мертвого объема. С чисто конструкторской точки зрения количество материала теплообменника определяется необходимостью противостоять возникающим напряжениям, особенно в нагревателе. Необходимо также обеспечить достаточную площадь теплопередачи нагревателя и холодильника (как наружную, так и внутреннюю) для подвода и отвода соответствующего количества тепловой энергии в процессе работы двигателя. Следовательно, если при данной длине теплообменника необходимо увеличить площадь теплопередачи, единственное, что можно сделать, это увеличить внутренний или внещний диаметр трубок или оба диаметра. При этом мертвый объем будет увеличиваться про-шорционально квадрату внутреннего диаметра. В реальных [c.95]

Регенератор обычно изготавливается из пористого материала, образующего длинный извилистый канал для протекающего по нему рабочего тела, чтобы обеспечить наибольщую площадь поверхности контакта между материалом регенератора и газом. Высокие значения суммарного коэффициента теплоотдачи в регенераторе достигаются не только за счет развитых теплообменных поверхностей, но п за счет малых гидравлических диаметров. Эти факторы обеспечивают близкую к единице эффективность регенеративных теплообменников при условии, что теплоемкость материала существенно больше теплоемкости рабочего тела. Это условие в общем ограничивает использование регенераторов случаем систем с газообразным рабочим телом. Регенераторы используются на различных крупных предприятиях типа доменных и стеклоплавильных печей, а также на газотурбинных станциях. Эти регенераторы обычно представляют собой крупные теплообменники, размеры которых достигают 40 м и в которых направление потока не меняется в течение периодов, составляющих многие часы. Регенераторы, применяющиеся в современных двигателях Стирлинга, считаются большими, если их диаметр превышает 60 мм, а периоды движения потока в одном направлении составляют несколько миллисекунд. Поэтому большая часть подробных аналитических результатов, полученных для крупных инерционных регенераторов, вряд ли применима для регенераторов двигателя Стирлинга, хотя основные концепции и принципы работы являются, по существу, одинаковыми. В регенераторах малого размера гораздо больщее значение имеют такие факторы, как аэродинамическое сопротивление, влияние стенки кожуха регенератора и задержка рабочего тела. Последний эффект вызван тем, что некоторая часть рабочего тела не может пройти весь канал регенератора. и задерживается внутри него на несколько циклов вследствие сложности природы колеблющегося и возвратного течения, а это отрицательно влияет на характеристики теплообмена в регенераторе. [c.251]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...