Цикл Стирлинга

На энтропийной диаграмме цикл Стирлинга изображен на рис. 56. [c.310]

Т. е. К. П. д. цикла Стирлинга меньше к. п. д. цикла Карно в тех же температурных пределах. Кроме того, в отличие от цикла Карно к. п. д. цикла Стирлинга зависит от природы рабочего вещества. [c.311]

Ошибку в приведенном доказательстве легко обнаружить ознакомившись с правильным вычислением к. п. д. цикла Стирлинга в решении задачи 3.21. [c.349]

В цикле Стирлинга (рис. 11.4) известны следующие параметры = 4,5 МПа = 324 К 7" j = 973 К е = = vjv — , b. Рабочее тело — гелий Не. Определить [c.128]

Так как Ui = Га и Гз = Д за = = As 12 = Asj, т. е. линии изохорных процессов цикла Стирлинга в sT-диаграмме эквидистантны. Следовательно, q = q 2 при идеальном регенераторе (без учета потерь). С учетом изложенного [c.59]

Термический КПД цикла Стирлинга (Тз-Т,)Азг [c.60]

Таким образом, термический КПД цикла Стирлинга равен термическому КПД цикла Карно — важное свойство цикла Стирлинга. Следует отметить, что обратный цикл Стирлинга используется в криогенных установках. [c.60]

Криогенная газовая машина для ожижения воздуха, работающая по обратному циклу Стирлинга [c.329]

На рис. 8.31 показана принципиальная схема криогенной газовой машины для ожижения воздуха, работающей по обратному циклу Стирлинга. Два поршня 3 и б движутся в цилиндре со сдвигом по фазе, который обеспечивается конструктивным углом между кривошипами, составляющим около 70-80°. Поршни и цилиндр образуют два объема [c.329]

Рис. 4.24. р, V- и Т, s-диаграммы цикла Стирлинга [c.78]

Как и для любого другого цикла, термический КПД цикла Стирлинга равен отношению совершенной в цикле полезной работы к количеству теплоты, затраченной на совершение этой работы. В данном случае теплота подводится в двух процессах Ь—с и —d, а отбирается в процессах d—а и а—Ь. [c.78]

Принцип действия рефрижераторов с нестационарными потоками основан на использовании обратного цикла Стирлинга [1, 4, 9, 31] и его модификаций. Схема устройства для его осуш ествления и процесс [c.243]

Рис. 3.20. Схема установки для осуществления обратного цикла Стирлинга (а) и индикаторная диаграмма холодной полости (б) J —цилиндр 2 — теплый поршень 3 — регенератор 4, 5 — теплообменники 6 — холодный поршень

Эффективность цикла Стирлинга такая же, как и цикла Карно в идеальном случае его эксергетический КПД = [c.243]

Энергетический баланс установки с циклом Стирлинга [c.243]

В СССР выпускается машина ЗИФ-1000, работающая по обратному циклу Стирлинга (модификация Р). Ее параметры приведены ниже [c.244]

Хотя две отрасли техники — теплоэнергетика и холодильная техника —и обладают собственной спецификой, однако анализ термодинамических процессов в них имеет настолько много общего, что нам представляется целесообразным не только не проводить полного разграничения анализа прямых и обратных циклов, а, напротив, стремиться выявлять их общность. Такой общий анализ будет полезен для исследователей, работающих и в той и в другой областях техники. История реализации газового цикла Стирлинга, который поочередно при- [c.4]

К а р а в а н с к и й И. И. Исследование обратимого цикла Стирлинга. Доклад на конференции по проблемам интенсификации холодильного оборудования. Л., 1966. [c.211]

В книге английских авторов дается обзор конструкций двигателей с внешним нагревом., работающих по замкнутому циклу (циклу Стирлинга), анализируются их рабочие характеристики. Излагаются основные вопросы теории, методы расчета и принципы конструирования таких двигателей. Рассматриваются перспективы их использования в различных областях. [c.4]

В настоящей книге мы намеренно предпочли термин двигатель Стирлинга термину машина, работающая по циклу Стирлинга . Это сделано по двум основным причинам. Во-первых, ни один двигатель цли машина в действительности не работают по циклу Стирлинга, хотя при определенных изменениях в конструкции полостей переменного объема можно достичь протекания процессов сжатия и расширения в соответствии с идеальным циклом. Такие модификации имеют общее название изотермические двигатели [2]. С большей точностью, вероятно, можно было бы применить термин машина, работающая по принципу Стирлинга . Во-вторых, машина, работающая по принципу Стирлинга , может функционировать в различных режимах, а именно в качестве механического привода, как тепловой насос [3], холо,а,ильная машина [4] и газогенератор [1]. Все эти режимы можно получить на одном и том же двигателе, чему авторы этой книги были свидетелями при посещении исследовательских лабораторий фирмы Филипс в Эйндховене (Нидерланды). Следовательно, термин машина, работающая по принципу Стирлинга охватывает весь диапазон соответствующих механизмов. Поскольку данная книга посвящена исключительно вопросам получения механической энергии на валу, термин двигатель Стирлинга представляется более подходящим. [c.13]

Идеальный термодинамический цикл Стирлинга обладает термическим КПД, равным максимально возможному теоретическому КПД теплового двигателя (т. е. КПД цикла Карно) (гл. 2). [c.14]

Двигатель Стирлинга представляет собой преобразователь энергии, относящийся к типу тепловых двигателей, совершающих механическую работу на выходном валу при подводе к ним тепловой энергии. Полезная работа в рабочем цикле Стирлинга совершается, как и в других тепловых двигателях, посредством сжатия рабочего тела при низкой температуре и расширения того же рабочего тела после нагрева при более высокой температуре. Основные термодинамические процессы, про- [c.16]

Теперь рабочее тело, находясь в горячей полости, получает тепло от трубчатого нагревателя и расширяется. Воздействуя на вытеснительный и рабочий поршни, расширяющееся рабочее тело заставляет их совместно перемещаться вниз, пока они не займут свое крайнее нижнее положение. В процессе между точками 3 и 4 совершается положительная работа. Точка 4 соответствует пребыванию обоих поршней в своих нижних мертвых точках. Рабочий поршень продолжает оставаться в этом положении, а вытеснительный поршень перемещается вверх, вытесняя расширившееся рабочее тело через систему нагреватель — регенератор — холодильник в холодную полость. При этом рабочее тело отдает остаток своего тепла регенератору. В процессе 4— 1 объем остается неизменным, а давление падает. Так осуществляется цикл Стирлинга в том виде, как он показан на двух диаграммах состояния (рис. 1.15). [c.26]

Рис. 1.15. Термодинамические диаграммы состояния идеального цикла Стирлинга.

На рис. 1.16 показана зависимость изменения объема от угла поворота кривошипа, при выполнении которой реализует-ея идеальный цикл Стирлинга. Основной функцией механизма привода является наиболее точное воспроизведение этой зависимости. Однако полное удовлетворение требований термодинамики возможно только при прерывистом движении поршней, а механическое устройство не в состоянии точно воспроизвести такое движение. Хотя в принципе и можно создать механизм, воспроизводящий закон изменения объема, близкий к идеальному, при его проектировании необходимо учитывать и другие факторы, а именно простоту конструкции, компактность, динамические факторы и возможность установки системы уплотнения. [c.28]

Термодинамический анализ идеального цикла Стирлинга, выполненный для дискретных значений объема двигателя, а также для случаев его изменения по простому гармоническому закону и реальному закону, имеющему место в существующих двигателях, показал, что выходная мощность двигателя Стирлинга должна быть прямо пропорциональна среднему давлению цикла, что подтверждается на практике. Типичные зависимости, характеризующие влияние давления на выходную мощность, показаны на рис. 1.67 для двигателя ОРН-З с ромбическим приводом [45]. Если эти зависимости перестроить, изменив параметры, откладываемые по осям координат, то влияние давления будет еще нагляднее (рис. 1.68), причем можно видеть, что изменение мощности не точно следует линейному закону, но весьма близко к нему. Такая тенденция характерна для всех двигателей Стирлинга, в том числе и для Р-40. Чтобы подтвердить это, на рис. 1.69 приведены кривые мощности двигателя Р-40 фирмы Юнайтед Стирлинг , полученные при постоянных значениях среднего давления [29]. По ним легко видеть, что и здесь существует почти линейная зависимость между выходной мощностью и средним давлением цикла. Следует заметить, однако, что в реальных двигателях Стирлинга среднее давление цикла существенно не превыщает 20 МПа, так что при более высоких давлениях отмеченные тенденции могут и не проявиться. [c.76]

Мы не можем утверждать, что некоторые проблемы, связанные с двигателями Стирлинга, в особенности со свободнопоршневым двигателем, освещены с исчерпывающей полнотой, однако если учесть ограниченный объем книги, то уже хорошо, что эти вопросы все же подняты. Мы попытались компенсировать беглость изложения ссылками на соответствующую литературу. Несмотря на наше несколько критическое отношение к проделанной работе, мы все же надеемся, что приведенная нами информация и ее объем позволят читателю получить представление о состоянии разработок двигателя Стирлинга, факторах, обуславливающих его дальнейшее развитие, и перспективах на будущее. При этом потенциальный покупатель такого двигателя сможет решить, представляет ли этот двигатель для него интерес. Для студентов и исследователей мы попытались наметить перспективные области исследований, а для преподавателей — проследить взаимосвязь основных принципов цикла Стирлинга с путями его практического усовершенствования. В конечном счете после прочтения этой главы читатели будут больше знать о двигателях Стирлинга. [c.217]

Одно из основных преимуществ двигателя Стирлинга — его термодинамическое совершенство, так как идеальный цикл Стирлинга имеет максимально достижимый термический КПД для заданных температур источника и стока тепла. Однако при изучении этого идеального термодинамического цикла становится ясно, что лишь немногие двигатели действительно работают по идеальному циклу Стирлинга и что такой цикл недостаточно точно отражает реальные процессы, хотя при более детальном анализе можно внести поправки, учитывающие это [c.221]

Идеальный цикл Стирлинга [c.222]

Если эффективность регенератора равна 100%, т. е. е=1, то соотношение (2.10) сводится к формуле (2.2), выражающей КПД идеального цикла Стирлинга (и цикла Карно). Отношение КПД идеального двигателя Стирлинга к КПД идеального цикла Стирлинга равно [c.224]

Вычислить к. п. д. воздушной машины, работающей по циклу Стирлинга, состоящему из двух изотерм T=Ti и Т=Т2, двух изохор V=Vi и У=Уг, и сравнить его с к. п. д. машины, работающей по циклу Карно с теми же температурами Ti и Га- [c.87]

На рис. 11.4 изображен цикл, составленный иэ двух изохор и двух изотерм, называемый циклом Стирлинга. Введя параметры цикла 7 tnax/ min ТЧТ" х у [c.127]

Решение, т], = 1 — 1<7оти1/ пода- Степенью регенерации называется отношение количества теплоты переданного рабочему телу в регенераторе, к предельному количеству теплоты, которое могло бы участвовать в процессе регенерации. В цикле Стирлинга (рис. 11,4) а = = 2- г/ 2-з Количество теплоты, подведенное от внешнего источника, [c.128]

Для получения холода и криогенных продуктов в малых и средних количествах (от нескольких граммов до нескольких килограммов в час) широко применяются криогенные газовые машины, рабочим телом которых чаще всего является гелий. Используются различные циклы, однако наиболее распространены машины, работающие по циклам Стирлинга (рис. 8.30, а) и Гиффор-да-Мак-Магона (рис. 8.30,6). Идеальный холодильный цикл Стирлинга (рис. 8.30, а) включает процессы изо-термного сжатия (при температуре То) и расширения (при температуре Г), а также изохорные процессы нагревания и охлаждения между температурами То и Т. Холодильный коэффициент идеального цикла Стирлинга равен холодильному коэффициенту цикла Карно. Действительный рабочий процесс существенно отличается от идеального. Степень термодинамического соверщенства действительных криогенных газовых машин азотного уровня температур достигает 35-40%, а для машин температур [c.328]

Таким образом термический КПД цикла Стирлинга равняется термическому КПД цикла Карно. В атом второе существенное положительное свойство цикла Стирлинга. Следует при этом заметить, что аналогичный результат можно получить при любых обратимых термодинамических процессн.х 2-0 I - - и )н ус.повии полной регенерации теплоты, т. в. при усло1 П11 ак и1Лпета1ггностп этих процессов в, х Т-диаграмме. [c.290]

Универсальная тепловая машина стирлинг . Была запатентована Р. Стирлингом в 1816 г., но оценена должным образом только в последние десятилетия. Эта машина простым переводом управляющего устройства может быть переключена на работу ДВшС, холодильной машины и теплового насоса. Ее показатели как ДВшС выше показателей всех других ДВшС, а в ряде случаев и ДВС (табл. 7.1). Поскольку стирлинг нуждается в охлаждении, его показатели повышаются в условиях применения па морских аппаратах. Теоретический цикл стирлинга — регенеративный цикл Карно. Максимальная температура цикла 600—700° С, максимальное давление 100—200 бар, i- ,k = 70%, г) = 35—45%, КПД регенератора — 95—98%. [c.143]

Цикл Стирлинга, теоретически описывающий процессы, протекающие в реальном двигателе внешнего сгорания, включает (рис. 4.24) изотермическое сжатие а—Ь, подвод теплоты в нзохорном процессе Ь—с, расширение по изотерме с—d и еще один изохорный процесс d—а, замыкающий цикл. [c.78]

При всех своих достоинствах стирлинг имеет один недостаток передача тепла через стенку не дает возможности поднять рабочую температуру выше 600—700° С. С другой стороны, радиатор-холодильник из-за экономии веса приходится делать тоже довольно горячим ведь в космосе отводить тепло можно только лучеиспусканием, а его интенсивность по закону Стефана — Больцмана пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры. Стиснутый между температурными Сциллой и Харибдой тепловой цикл стирлинга получается не очень экономичным. Вот тут-то и поможет диссоциация. При соотношении температур нагревателя и холодильника 2 1 диссоциация позволяет в 2—3 раза увеличить мощность и вдвое повысить к.п.д. [c.275]

В фазе 1 процесса поршни 2 п 6 находятся в крайнем левом положении весь газ находится в свободном объеме Vr. При переходе в фазу II газ сжимается изотермически соответствующее количество теплоты Qo. отводится от него в окружающую среду при То.с- Переход в фазу III происходит при одновременном ходе вправо обоих поршней, и газ изохорно переталкивается через регенератор в объем Vo. Затем в процессе III—IV газ расширяется в объеме Vo, производит работу над поршнем 6 и охлаждается. В процессе IV-I газ изохорно перемещается из объема Vo в объем Vr через регенератЪр, охлаждая его насадку. После этого цикл повторяется, причем в процессе переталкивания II-III газ, проходя регенератор, охлаждается при теплообмене с насадкой, предварительно охлажденный в процессе IV-I. В результате многократного повторения цикла газ в полости Vo охлаждается все больше, пока не достигнет рабочей температуры То. Тогда включается нагрузка Qo (теплота, отводимая от охлаждаемого объекта), и в дальнейшем расширение в полости Vo протекает изотермически при То с подводом теплоты Qo. Таким образом, совершается обратный цикл Стирлинга, состоящий из двух изотерм (сжатие I-II и расширение III-1V) и двух изохор (переталкивание II-1II и IV-1). Полость Vt с поршнем 2 и теплообменником 4 играет роль СПТ, полость Vt с поршнем 6 и теплообменником 5 — роль одновременно СОО и СИО, а регенератор — СПО. [c.243]

Аналогичный характер функциональной связи между е и АГср, по-видимому, наблюдается у газовых регенеративных холодильных машин любого типа, в том числе и у машин с циклом Стирлинга, что необходимо учитывать при выборе параметров регенеративных теплообменников этих машин. [c.141]

В процессе работы над устройствами, действующими по циклу Стирлинга, группа ученых из Харуэлла помимо ТМГ разработала новый тепловой двигатель Флюидайн , относящийся к классу двигателей Стирлинга с двумя поршнями (двигателям Райдера). Отличительной особенностью нового двигателя является изменение рабочего объема вследствие перемещения столбов жидкости, а не поршней, изготовленных из твердых материалов (рис. 1.37). [c.43]

Строго говоря, уравнение (1.2) следовало бы назвать уравнением Стирлинга, поскольку цикл Стирлинга появился на несколько лет раньше цикла Карно, однако именно цикл Карно был принят в качестве идеального при оценке термического КПД. Следует знать также, что этому уравнению, определяющему верхний предел КПД, удовлетворяют не только циклы Стирлинга и Карно, но и некоторые другие идеальные циклы, например цикл Эриксона [7] и цикл Рейтлингера [31]. Влияние температур на термические КПД идеального цикла Отто и дизельного двигателя не так велико, как на КПД цикла Стирлинга. Максимальный КПД этих циклов определяется уравнением [32] [c.85]

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]

Эта система регулирования была установлена на двигателе Адвен-ко 4-290 фирмы Филипс , однако, насколько нам известно, экспериментальные данные, полученные на этом двигателе, не были опубликованы. Известно, что и другие организации заинтересованы в этом методе регулирования мощности, особенно те, которые разрабатывают холодильные машины, основанные на цикле Стирлинга, Действительно, метод представляется весьма перспективным, поскольку отпадает необходимость в подкачке и стравливании рабочего тела, а также в дополнительных полостях для размещения рабочего тела. Правда, требуется некоторое устройство для изменения длины хода поршня. Ранее механизм привода с косой шайбой служил также и приводом гидравлического насоса, что усложняло механизм привода. [c.176]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...