Теоретический анализ работы двигателей Стирлинга

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА [c.36]

Формирование теоретического анализа работы двигателей Стирлинга связано с определенными допущениями и предположениями. Простейший анализ работы двигателей относится к идеальному циклу Стирлинга, состоящему, как известно, из двух изотермических и двух изохорных регенеративных процессов. Однако из-за значительной идеализации процессов цикла по сравнению с действительными такой анализ справедлив лишь для элементарных предварительных расчетов, [c.36]

Эффективные теплообменные устройства имеют решающее значение для успешной работы любого двигателя Стирлинга, поскольку даже при совершенной конструкции двигателя с точки зрения термодинамики и механики работа всей системы будет неудовлетворительной, если неудовлетворительна работа теплообменника. Проблемам теплообмена посвящено множество работ, в том числе ряд отличных монографий и статей, в которых рассматриваются конструкция и изготовление теплообменников, а также излагаются теоретические основы. Однако до самого последнего времени теоретики теплообмена и конструкторы не имели достаточных оснований сфокусировать свое внимание на устройствах, необходимых для двигателя Стирлинга, кроме регенераторов. Поэтому в литературе отсутствуют как фундаментальные теоретические результаты, так и экспериментальные данные, необходимые для расчета конструкции теплообменников двигателя Стирлинга. Тем не менее несколько последних отчетов фирмы Дженерал моторе [12] пролили некоторый свет на эту проблему, а статьи [13—15] являются попытками ответить на ряд вопросов в этой неизученной области знаний. Отличные работы [16—18] по теории регенератора обеспечили наконец основу для анализа регенератора двигателя Стирлинга. [c.246]

Обобщенный анализ, разработанный Финкельштейном, почти сто лет спустя после работ Шмидта (в 60-е гг.) позволяет проводить теоретические исследования двигателей Стирлинга с другими, отличными от изотермических, процессами сжатия и расширения. Вследствие этого классический изотермический цикл Шмидта, так же как и адиабатный цикл Финкельштейна с адиабатными процессами сжатия и расширения, рассматривается в обобщенном анализе работы двигателей как частный случай. Кроме того, по теории Финкельштейна можно проводить анализ и с промежуточными процессами цикла, ограниченными изотермами и адиабатами, которые также отмечаются в двигателе. [c.37]

Основополагающие теоретические концепции регулирования мощности были рассмотрены в гл. 1. Полное математическое описание различных систем регулирования мощности позволяет применить соответствующую микропроцессорную технологию для создания наиболее эффективной системы регулирования. Насколько нам известно, пока не опубликовано каких-либо работ, посвященных этому вопросу, хотя вряд ли основные фирмы, занимающиеся разработкой двигателя Стирлинга, не обращались к данной проблеме. Результаты анализа термодинамических и газодинамических характеристик двигателя Стирлинга позволяют определить некоторые параметры, необходимые для системы регулирования, например среднее давление, мертвый [c.267]

Узловой метод анализа Финкельштейна. Исходя из важных, описанных выше результатов адиабатного анализа, Финкельштейн продолжал работать над более сложными теоретическими вопросами, относящимися к двигателям Стирлинга. Эти работы завершились в конце 60-х гг. распространением хорошо известной программы теплового анализа (Т. А. Р.), разработанного НАСА на моделирование двигателей Стирлинга, и созданием, по-видимому, первой программы узлового анализа. [c.51]

Наши знания о влиянии мертвого объема на характеристики двигателя ни в коей мере нельзя считать удовлетворительными, и требуются дополнительные исследования по этому вопросу, как теоретические, так и экспериментальные. Например, при выполнении анализа адиабатного цилиндра методом, известным как полуадиабатный метод, поскольку в нем принято считать теплообменники внутренне изотермическими, авторы установили, что индикаторный КПД конкретного двигателя можно увеличить, увеличивая мертвый объем в этом двигателе, если дополнительный объем разместить в холодной зоне. Этот не предполагавшийся заранее результат тем не менее легко объясним. При наличии дополнительной холодной полости большее количество рабочего тела будет подвергаться действию пониженных температур цикла, и как прямое следствие основных термодинамических зависимостей, выраженных уравнением (1.2), КПД увеличится. Однако если дополнительный объем располагается в горячей зоне, то, поскольку двигатель Стирлинга работает при постоянной температуре нагревателя, не будет условий для повышения КПД дополнительный объем будет влиять в сторону понижения температуры в горячей зоне и, следовательно, КПД. Влияние увеличения мертвого объема на выходную мощность будет в обоих случаях одинаковым безотносительно к месту расположения дополнительного объема мощность будет уменьшаться. [c.96]

На рис. 2.1, взятом из работы Ли [198], показано изменение температуры рабочего тела в двигателе Стирлинга с адиабатным циклом. Параметры двигателя следующие температура нагревателя Те = 1000 к, температура холодильника Т = 300 К а = 105° к =1 X =1. Следует отметить, что температура рабочего тела в полости расширения в основном ниже номинальной температуры нагревателя. Средняя температура рабочего тела в полости расширения составляет 900 К, что на 100 К ниже температуры Те, а средняя температура рабочего тела в полости сжатия совпадает с номинальной температурой холодильника Незначительный вклад в развитие теоретического анализа адиабатного цикла внесли Квейл и Смит [271 ], а также Риас и Смит [286], которые независимо один от другого оценили эффекты необратимости. Это позволило провести изучение некоторых вопросов теплообмена методом последовательных приближений с требуемой степенью точности. [c.47]

Узловой метод анализа фирмы Санпауэр . В общих чертах метод моделирования двигателей Стирлинга применительно к свободнопоршневым двигателям Била был разработан Гедеоном в 1978 г. в фирме Санпауэр (г. Атенс, шт. Огайо) [138]. Численное моделирование представляет собой составную часть проектирования солнечной энергетической установки. Наряду с экспериментальными и теоретическими работами фирма осуществляет работы по дальнейшему усовершенствованию конструкции двигателя и программ его расчета. [c.53]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...