Теплообменники в двигателях Стирлинга

ТЕПЛООБМЕННИКИ В ДВИГАТЕЛЯХ СТИРЛИНГА [c.94]

Рис. 5.1. Теплообменники в двигателе Стирлинга

В двигателях Стирлинга применяются регенеративные теплообменники (регенераторы), размещенные в каналах, по которым газ перемещается между горячей и холодной зонами двигательной установки. Функцией регенератора является попеременное накопление и возвращение части тепловой энергии, полученной в рабочем цикле двигателя. Передача энергии пульсирующему газовому потоку должна происходить таким образом, чтобы свести к минимуму подвод тепла к установке и в [c.20]

В устройствах, работающих по замкнутому циклу, в том числе и в двигателе Стирлинга, необходимо избегать потерь рабочего тела, поскольку такие потери снижают среднее давление цикла и, следовательно, выходную мощность. Имеется много путей для просачивания рабочего тела из внутренней полости двигателя например, водород под действием высоких давлений и температур будет диффундировать сквозь металлические перегородки, изготовленные из больщинства металлов и сплавов (особенно это относится к нержавеющей стали). Однако чаще всего основной причиной утечки является просачивание газа под давлением около поршней и их штоков. На первый взгляд такую утечку можно ликвидировать, установив обычные уплотнения, т. е. металлические кольца или кольца из шнура, поскольку, например, газовые компрессоры работают при давлениях, превышающих давление в двигателях Стирлинга. Однако рабочие температуры в двигателях Стирлинга выше, чем в компрессорах, и это усложняет решение проблемы уплотнений. В двигателях внутреннего сгорания рабочие температуры сопоставимы с температурами в двигателях Стирлинга, однако в двигателях Стирлинга уплотнения должны работать в атмосфе ре, не содержащей масла, поскольку при попадании масла из картера в рабочие полости происходит его пиролиз и образование углеродных отложений, засоряющих теплообменники и особенно высокопористые регенераторы. Кроме того, масло в картере может загрязняться просачивающимся рабочим телом. Усовершенствование уплотнений не должно производиться за счет увеличения трения, поскольку это может привести к недопустимому падению рабочих характеристик на валу двигателя. Из сказанного видно, что создание работоспособной конструкции уплотнения для двигателей Стирлинга с высоким внутренним давлением представляет достаточно серьезную проблему. Этот вопрос рассматривается в разд. 1.7. Необходимо уяснить, что использование газообразного рабочего тела, находящегося под высоким давлением, делает чрезвычайно вероятной утечку газа безотносительно к степени совершенства уплотняющих устройств. Следовательно, чтобы поддерживать выходную мощность двигателя на одном уровне в течение длительного периода эксплуатации, такая утечка должна компенсироваться. Практически это означает, что на двигателях Стирлинга с высоким давлением должен быть установлен компрессор, автоматически нагнетающий сжатый газ в двигатель при падении давления цикла ниже определенного уровня иными словами, должен быть обеспечен процесс подкачки . Компрессор может быть расположен как внутри двигателя, так и вне его. В двигателе с косой шайбой Форд — Филипс имеется внутренний поршневой компрессор, состоящий из небольших порш- [c.81]

Помимо трудноразрешимой проблемы уплотнений при использовании высоких давлений возникает проблема высоких циклических механических нагрузок на механизм привода, теплообменники и рабочие цилиндры, которые необходимо учитывать при конструировании этих элементов. В двигателе простого действия, если отсутствует буферная полость и в картере нет избыточного давления, нагрузки на подшипники будут выше, чем в обычных двигателях внутреннего сгорания. Несмотря на то что пиковые давления цикла в двигателе внутреннего сгорания могут быть выше, чем в двигателе Стирлинга, их воздействие весьма непродолжительно, в то время как в двигателе Стирлинга давление удерживается на достаточно высоком уровне в течение полного оборота вала двигателя. [c.82]

Регенератор, бесспорно, является самым важным теплообменником системы двигателя Стирлинга, поскольку, хотя двигатель может функционировать и без регенератора, преимущества работы по замкнутому циклу нельзя реализовать без эффективного регенеративного теплообменника. Как мы уже видели, для эффективной работы регенератора нужно найти компромисс между несколькими противоречивыми требованиями. Очевидно, было бы полезно знать, насколько точно можно выполнить самые доступные компромиссные условия. В качестве первого шага определим наиболее важный параметр — эффективность регенератора. Несколько спорное, но вполне приемлемое определение эффективности выглядит следующим образом [c.255]

Дальнейшее уточнение методики расчета рабочего процесса в двигателе Стирлинга связано с уточнением методики расчета регенератора и других теплообменников. [c.28]

Практически все ископаемые топлива от твердых до газообразных могут быть непосредственно использованы в двигателе Стирлинга. Для этого двигатель оборудуют камерой сгорания с рекуперативным теплообменником для подогрева воздушного заряда теплотой отработавших газов. [c.125]

Нечувствительность к пыли окружающего пространства. Так как двигагель Стирлинга — двигатель внешнего сгорания, то пыль, попадающая в воздушный заряд камеры сгорания из окружающего пространства, не поступает в цилиндры и картер (в двигателе Стирлинга вентиляция картера не требуется). Вследствие этого в двигателе Стирлинга отсутствует дополнительный абразивный износ движущихся деталей механизма привода. Кроме того, из-за малой скорости движения воздушного заряда и отработавших тазов в рекуперативном теплообменнике [c.130]

Многие воспринимают потенциальные возможности двигателей Стирлинга чрезмерно оптимистично. Суш,ествуют варианты переделки небольших две в двигатели Стирлинга мош.ностью в несколько киловатт с использованием в качестве рабочего тела воздуха при низком давлении и нагреве от обычной печи или аккумулятора. В этом случае число Била может быть критерием для оценки вариантов. Для примера рассмотрим небольшой двухцилиндровый ДВС с диаметром и ходом поршня, равными 50 мм. Такой двигатель может быть переделан в двигатель Стирлинга при использовании дополнительных теплообменников — нагревателей, регенератора и холодильника. Предположим, что среднее давление рабочего тела в двигателе равно 0,2 МПа тогда эффективная мош,ность двигателя при частоте вращения п = 1200 об/мин [c.58]

В двигателях Стирлинга предусмотрены две полости с периодически изменяющимися объемами при различных температурных уровнях. Полости между собой соединяются посредством регенератора и вспомогательных теплообменников. Эти простые узлы можно скомпоновать в различные системы, которые согласно классификации Финкельштейна носят имена изобретателей или исследователей, впервые использовавших их в своей работе. Такие системы применяли еще в XIX в., а часть из них с последующей модернизацией была заимствована и для современных двигателей. Наряду с указанными системами используются также и новые разработки насколько они перспективны — покажет время. [c.82]

Как известно, теплообменники предназначены для передачи теплоты от среды с более высокой температурой к среде с более низкой температурой. В двигателях Стирлинга нагреватель, воспринимая теплоту от внешнего источника при высокой температуре, передает ее рабочему телу двигателя, находящемуся в рабочей полости, примыкающей к полости расширения. В холодильнике тепловой поток изменяет свое направление, и поглощенная в нем от рабочего тела теплота отводится в охлаждающую среду (воздух или воду) при низкой температуре. [c.95]

Следует отметить, что все процессы тепломассообмена, происходящие в двигателе Стирлинга, по своей природе быстротечны. До настоящего времени нет простых и удобных методов, описывающих такой вид потока. Поэтому на предварительном этапе работы необходимо исходить из средних значений массовых расходов и определять процессы теплообмена и гидравлические сопротивления по предполагаемым данным. Это позволит в первом приближении определить длину и диаметры труб теплообменников — нагревателя и холодильника, а также оценить размеры регенератора. [c.101]

Работа двигателя Стирлинга по замкнутому циклу определяет как его преимущества, так и недостатки. Например, поскольку рабочее газообразное тело постоянно находится в полости двигателя, отвод неиспользованного тепла в атмосферу полностью осуществляется через теплообменник, в то время [c.18]

Поскольку конструкция двигателя Стирлинга не испытывает резких циклических ударных нагрузок, можно предполагать, что расходы на текущий ремонт и техническое обслуживание таких двигателей будут существенно снижены. Однако для работы с удельными мощностями, как у дизельного двигателя и газовой турбины, двигатель Стирлинга должен иметь среднее давление цикла 10—20 МПа. При таких давлениях требуется весьма совершенная система уплотнений для предотвращения утечки рабочего тела в картер (проблема, особенно сложная при использовании гелия или водорода), а также попадания смазочного масла в рабочие полости, где оно будет загрязнять теплообменники, вызывая возрастающие потери давления и снижение выходной мощности. [c.19]

Если конструкция и конструктивные параметры двигателя Стирлинга оказывают влияние на уровни давления и температуры, а также на циклические изменения характеристик энергосиловой установки, то они влияют и на выходную мощность, и на КПД двигателя. В каждом двигателе Стирлинга имеются полости, из которых рабочее тело не вытесняется при движении поршня, в особенности в современных двигателях с трубчатыми теплообменниками и решетчатыми регенераторами. Эти не-вытесняемые объемы образуют, как уже было сказано выше, мертвый объем двигателя Стирлинга . Этот термин представляется весьма удачным, поскольку мертвый объем в буквальном смысле является таковым. При данном значении массы рабочего тела, заключенного в двигателе, возрастание мертвого- [c.94]

Хотя этот вопрос рассматривается отдельно от стоимости, на самом деле стоимость изготовления прямо связана с технологичностью. Однако для большей четкости изложения удобнее рассмотреть вопросы, связанные с технологичностью, отдельно. Как видно из табл. 1.10, двигатель Стирлинга имеет большую стоимость, чем другие варианты автомобильных двигателей составляющие этой стоимости приведены в табл. 1.12. Основная причина такой относительной дороговизны двигателя Стирлинга — использование высоколегированных сплавов для изготовления теплообменников. Конструкция теплообменников предусматривает применение весьма дорогой технологии пайки и дорогостоящих материалов для пайки, при этом длина паяных швов весьма значительна [37]. Допуски на обработанные поверхности деталей двигателя Стирлинга, как правило, более жесткие, что является следствием применения замкнутого рабочего цикла. Для свободнопоршневых двигателей Стирлинга качество механической обработки является, вероятно, наиболее важным требованием для обеспечения нормальной работы двигателя. [c.142]

Использование ромбического привода, трубчатых теплообменников и газов с малой молекулярной массой позволило фирме Филипс изготавливать к концу 50-х годов двигатели с эффективным КПД до 30 % и мощностью порядка десятков киловатт,, так что фирма уже намеревалась получить из своих работ коммерческую выгоду. С этого времени все наиболее существенные усовершенствования двигателя Стирлинга с кривошипным приводом основывались на разработках фирмы Филипс — как на созданных ею конструкциях, так и на лицензиях этой фирмы. Краткая хроника развития двигателей Стирлинга в этот период приведена ниже. [c.190]

Существует несколько модификаций двигателя Стирлинга, но, видимо, слишком оптимистично было бы предполагать, что один и тот же идеальный цикл применим ко всем типам двигателя Стирлинга. Поскольку идеальные циклы касаются только термодинамики энергосиловой установки, отличие конкретного рабочего параметра от эквивалентного ему критерия работы служит мерой отклонения механических и гидравлических характеристик сконструированной системы, обусловленного выбранным механизмом привода, материалом и конструкцией теплообменника, конструкцией уплотнений, относительным мертвым объемом и т. д. При анализе идеального цикла возникают две основные проблемы во-первых, используемый цикл должен правильно описывать термодинамические особенности рабочего процесса (например, нельзя описывать адиабатный процесс как изотермический и наоборот) во-вторых, нужно выбирать наиболее полезные для практики, т. е. измеряемые, критерии работы, в противном случае анализ будет представлять лишь академический интерес. При анализе двигателя, работающего по циклу Стирлинга, наиболее трудной является, по-видимому, первая проблема. Если предположить, что процесс обмена энергией происходит в рабочих полостях переменного объема, то принципиально правильными в предельном случае будут модели изотермического процесса. Однако если в систему входят отдельные теплообменники, то перенос энергии в рабочих полостях переменного объема обычно мал по сравнению с переносом энергии в указанных теплообменниках, и в этом случае более точным будет предположение о том, что процесс газо- [c.230]

Итак, мы рассмотрели идеальные термодинамические характеристики двигателя Стирлинга, и, хотя исследовалось влияние реального двигателя на параметры выбранного идеального цикла, т. е. влияние адиабатного процесса по сравнению с изотермическим, и влияние внутренних теплообменников по сравнению с теплоотводом в стенки цилиндра, практические особенности общей системы не учитывались. Теперь для наглядности мы рассмотрим по отдельности влияние различных практических факторов, вызывающее отклонение цикла реального двигателя от идеального цикла. Влияние практических факторов будет показано на примере цикла, состоящего из четырех процессов. [c.241]

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]

Двигатель Стирлинга представляет собой поршневой двигатель внешнего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела. Подобно всем тепловым машинам он имеет высокотемпературный и низкотемпературный теплообменники. Тепловая труба может быть использована для передачи теплоты от единого источника к отдельным цилиндрам многоцилиндрового двигателя. Тепловые трубы могут быть также использованы для передачи отводимой теплоты радиатору. Идеальный цикл Стирлинга изображен на рис. 7-15. [c.232]

Конструктивная форма нагревателя зависит от типа применяемого на двигателе источника теплоты. Кроме того, на конструктивную форму нагревателя значительное влияние оказывает агрегатное состояние теплоносителя, осуществляющего перенос теплоты от источника к рабочему телу во внутреннем контуре. В зависимости от агрегатного состояния теплоносителя нагреватель двигателя Стирлинга представляет собой либо теплообменник типа газ — газ, либо теплообменник типа жидкость — газ. Работа таких теплообменников в системе двигателя Стирлинга имеет определенную специфику. [c.104]

Изготовление трубчатых теплообменников и, в частности, нагревателя двигателя Стирлинга является трудоемким и дорогостоящим производственным процессом, требующим больших затрат ручного труда. Снижение стоимости нагревателя может быть достигнуто путем выбора рациональной конструктивной формы и улучшения технологии изготовления, в частности путем автоматизации ручных операций. Так, например, фирмы MAN и MWM разработали достаточно простую конструкцию головки цилиндра / и нагревателя 2, объединенных с корпусом регенератора 3 и охладителя 4 рабочего тела (рис. 60). При этом нагреватель рабочего тела выполнен составным из нескольких деталей, которые изготовляются методом прецизионного литья без последующей механической обработки. [c.106]

Теплообменники являются основными частями двигателей Стирлинга, однако удачная конструкция теплообменников сама по себе не определяет совершенство двигателя в целом. [c.94]

Ввиду принципиального подобия назначения теплообменников во всех типах машин в дальнейшем будут рассмотрены лишь теплообменники, относящиеся к двигателям Стирлинга. [c.95]

Наилучший материал по вопросам, относящимся к теплообменникам двигателей Стирлинга, помещен в классической работе Кейса и Лондона . Эта книга проста и доступна лицам, желающим заняться проектированием и анализом теплообменников она является необходимым дополнением к настоящей главе. Материал книги может быть использован для проектирования компактных трубчатых, оребренных и регенеративных теплообменников. Ниже рассмотрены лишь некоторые специальные вопросы, относящиеся к особенностям конструкции теплообменников двигателей Стирлинга, которые не рассмотрены или рассмотрены в недостаточной степени в указанной книге. [c.101]

Для того чтобы в двигателе Стирлинга происходило преобразование тепловой энергии в механическую работу, в его конструкции должны быть следующие элементы две рабочие полости — горячая и холодная два теплообменника—нагреватель и охладитель теплообменник — регенератор соединительные ка налы механизм, преобразующий поступательное движение во вращательное. [c.86]

В двигателях Стирлинга теплообменники можно подразделить на следующие четыре типа (рис. 5.1) нагреватель, регенератор, холодильник и подогреватель воздуха (в случае использования углеводородных топлив). Для холодильных машин терминология несколько отличается от терминологии, используемой в тепловых двигателях взамен нагревателя используется термин конденсатор , а подогреватель заменяется на теплообменник предварительного охлаждения . Для машин, работающих в режиме тепловых насосов с подврдом теплоты при температуре окружающей среды, цагреватель является поглотителем (абсорбером), а холодильник — нагревателем . [c.94]

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]

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]

Применение колец из тефлона упростило проблему уплотнения поршня, однако дальнейшая разработка двигателя стала возможной только после изобретения в 1960 г. уплотнения типа скатывающийся чулок . Это позволило проектировать двигатели увеличенных размеров, особенно после того, как стали применять более эффективные трубчатые и оребренные теплообменники и сетчатые регенераторы. В Дженерал моторе двигатель 1-98 был использован в качестве базового для установки ГПУ и генератора для спутника. Затем Дженерал моторе отказалась от уплотнения с плотной посадкой в пользу уплотнения фирмы Грин Твид , разработка которого началась в 1960 г. Кольцевые уплотнения этого типа испытывались параллельно с кольцевыми уплотнениями других типов, предназначенных для штока поршня. По существу, это были первые уплотнения скользящего типа. В 1961 г. Дженерал моторе получила детальную документацию на уплотнение типа скатывающийся чулок и начала заниматься параллельно этим типом уплотнения и уплотнением скользящего типа. Однако наиболее важным событием в конце этого периода было решение Дженерал моторе установить на автомобиле двигатель Стирлинга, работающий на природном топливе с использованием аккумулятора тепловой энергии. [c.192]

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]

Этот неиссякаемый, но в то же время нерегулярный, источ-ни1 энергии в последнее время вновь привлек внимание иссле-дов-ателей, использующих для самых различных его применений различные устройства. Обычно конечной целью является выработка электрической энергии, которую можно использовать разными способами, даже в пилотируемом космическом полете. Солнечной энергией нагревают воду, которую затем можно использовать в системах промышленного и коммунального теплоснабжения или в виде пара непосредственно для привода паровой турбины (цикл Ренкина), а также для нагрева рабочего тела в теплообменнике газовой турбины (цикл Брайтона), хотя вода представляется наиболее подходящей рабочей средой. От дополнительного теплоносителя можно отказаться, если применить двигатель Стирлинга, на нагреватель которого с помощью системы линз Френеля можно сфокусировать солнечные лучи. Эта идея не нова. Так, еще в XIX в. был предложен аппарат. [c.396]

Коэффициенты теплоотдачи от внутренней поверХ1ности рабочего пространства двигателя к рабочему телу обычно значительно выше, чем от теплоносителя, например, продуктов его рания топлива, во виешнем тепловом контуре, из-за более высоких скоростей и плотности рабочего тела в каналах тепло-обменных ашпаратов двигателя Стирлинга. Поэтому представляется более целесообразным принимать в качестве определяющих температур не температуру поверхностей стенок теплообменников, а средние температуры продуктов сгорания и охлаждающей жидкости, омывающих соответственно наружные поверхности горячей полости, нагревателя и охладителя. Средняя температура поверхности набивки регенератора несколько различна для двух направлений движения рабочего тела, что должно быть учтено при определении его температуры на выходе из регенератора при изменении направления движения в рабочем пространстве двигателя и при определении к. п. д. регенератора. [c.52]

При использовании к0нструктив н0й схемы, показанной на рис. 10,6, эквивалентный двигатель Стирлинга образуется из двух гильз, двух рабочих поршней, трех теплообменников — нагревателя, регенератора, охладителя и соединительных кз налов. Преобразующий механизм в этом случае может быть либо одноколейным при У-образном расположении цилиндров (см. рис. 30,а), либо двухколенным при рядном исполнении. [c.86]

Фирмой Аллисон была спроектирована, построена и испытана космическая энергоустановка мощностью 3 кВт с двигателем Стирлинга, использующим в качестве источника тепловой энергии солнечную радиацию [10]. В этом случае двигатель получает теплоту от абсорбера, расположенного в фокусе отражательного коллектора, концентрирующего лучистую солнечную энергию на абсорбер, в котором нагревается теплоноситель, необходимый для подвода теплоты к двигателю. В качестве теплоносителя в абсорбере используется калиево-натриевый расплав, отдающий теплоту рабочему телу — гелию в нагревательном теплообменнике двигателя. Система имеет также блок аккумуляции теплоты с гидридом лития, который используется в то время, когда аппарат попадает в тень Земли. Энергетическая установка оказалась наиболее легкой и малогабарит- [c.125]

Степень сжатия. Независимо от компоновочных схем двигателей Стирлинга повышение в них степени сжатия Кшах/ тш > 2,5 вызывает серьезные затруднения. Работы в этом направлении связаны с ростом внутреннего объема теплообменников, приводящ,им к неадекватному изменению поверхности теплообмена и увеличению гидравлического сопротивления. [c.60]

Нестационарный, циклически изменяющийся режим движения потока рабочего тела вызывает серьезные трудности при проектировании теплообменных аппаратов для двигателей Стирлинга. В большинстве случаев работа обычных промышленных теплообменников рассматривается при установившемся режиме движения потока с относительно медленно изменяющимися параметрами. Иная картина наблюдается в двигателях Стирлин , где режим течения рабочего тела нестационарный. Такой режим характеризуется значительными изменениями давления, плотности и скорости потока, направление которого за цикл изменяется дважды. Эти обстоятельства существенным образом усложняют проектирование регенераторов и других теплообменных аппаратов для двигателей Стирлинга. [c.98]

В обоих рассмотренных случаях экспериментальные установки выполнены по схеме одноцилиндровых двигателей Стирлинга вытеснительного типа, в которых рабочий поршень закреплен неподвижно. Такая конструкция обеспечивает постоянный рабочий объем системы. Перемещение рабочего тела из одной полости в другую осуществляется с помощью вытеснителя. Это вызывает циклическое изменение давления рабочего тела, совпадающее по фазе с движением вытеснителя или, иными словами, с изменением объема рабочего тела в полости расширения. Постоянство общего объема значительно упрощает анализ системы с двигателем Стирлинга. Цель создания экспериментальных установок состояла в том, чтобы проверить метод прогнозирования изменения диапазона давления при постоянном общем объеме системы, т. е. подтвердить теорию экспериментальными данными для различных смешанных рабочих тел. Предполагалось также, что упрощенная методика может быть пригодной и для реальных двигателей Стирлинга с изменяющимся общим объемом системы. Кроме того, на тех же самых установках предполагалось провести и исследования регенеративных теплообменников с фазоизменяющи-мися рабочими телами. По-видимому, в литературе нет информации о таком типе регенераторов. [c.153]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...