Цикл - стирлинг
Cтраница 3
 |
Цикл поршневого ДВС с подводом теплоты при v const и р const. [31] |
Цикл Стирлинга состоит из двух изотермических и двух изо-хорных процессов. На рис. 23 и 24 показаны цикл Стирлинга ( площадь 1 - 2 - 3 - 4) и цикл Карно ( площадь 1 - 5 - 3 - 6) в pv - и Ts-координатах. [32]
 |
Цикл поршневого ДВС с подводом теплоты при v const и р const. [33] |
К ним относится, в частности, цикл Стирлинга - цикл двигателя внешнего сгорания. [34]
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. Влияние температур на термические КПД идеального цикла Отто и дизельного двигателя не так велико, как на КПД цикла Стирлинга. [35]
КПД цикла Карно для тех же температур. Естественно, чтобы-получить такое значение КПД в реальном двигателе, необходимо разработать агрегат, рабочий цикл которого был бы близок к циклу Стирлинга. Такие двигатели уже создаются. На рис. 4.25 условно показана конструкция двигателя внешнего сгорания. Силовой поршень связан механически с поршнем-вытеснителем так, что при движении силового поршня вниз последний движется вверх. При этом он выталкивает газ из горячей зоны через регенератор, в котором газ охлаждается, нагревая керамическую засыпку регенератора. При этом поршень-вытеснитель достигает крайнего нижнего положения. В горячей зоне газ вновь разогревается и выполняется новый цикл. [36]
 |
Влияние мертвого объема на КПД. [37] |
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 говорилось, мертвый объем неизбежен. Казалось бы, объем теплообменника ( нагреватель - регенератор - холодильник) необходимо свести к минимуму. Однако имеются взаимоисключающие требования, влияющие на практическую величину мертвого юбъема. 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, ели при данной длине теплообменника необходимо увеличить площадь теплопередачи, единственное, что можно сделать, это увеличить внутренний или внешний диаметр трубок или оба диаметра. При этом мертвый объем будет увеличиваться про-шорционально квадрату внутреннего диаметра. [38]
Следует отметить, что к двигателям внешнего сгорания, которые работают по циклу Стирлинга, в настоящее время проявляется большой интерес. В ряде стран проводятся исследования и конструкторские разработки таких двигателей, в частности силовых установок для автомобильного транспорта. Двигатели внешнего сгорания, работающие по циклу Стирлинга, имеют целый ряд преимуществ: отработавшие газы малотоксичны, двигатели бесшумны и могут иметь при соответствующей доводке высокий термический КПД. [39]
Проектирование двигателя Стирлинга следует выполнять в несколько стадий, причем каждая последующая стадия основана на более строгом математическом подходе, так что порядок действий подобен показанному на рис. 3.1. В зависимости от целей и задач конкретного исследования отдельные стадии можно исключить. Если рассматривается осуществимость новой концепции или новой конструкции, необходимые расчеты можно провести с помощью простых приближенных соотношений, чтобы проверить работоспособность системы. В некоторых случаях на этой стадии предварительной проработки может потребоваться более подробная информация, чтобы иметь возможность провести сравнение с уже созданными энергосиловыми установками, не работающими по циклу Стирлинга. Таким образом, стадия предварительного расчета может быть единственным этапом, а может стать начальной ступенью длительного процесса проектирования. Что бы ни требовалось, весьма вероятно, что будет задана требуемая выходная мощность при определенной скорости вращения вала. [40]
Для удаления благородных газов - продуктов деления - и примесей воздуха используется метод криогенной адсорбции. Такие установки работают в штатах Колорадо и Филадельфии. Для охлаждения адсорбента до 77 К используется замкнутый цикл. В обеих установках охлаждение ведется по циклу Стирлинга. Подобная система установлена в Fort St. [41]
Идеальные циклы могут быть полезны в качестве приближенных моделей реальных циклов, и, кроме того, в некоторых случаях они могут стать основой для более точных аналитических моделей. Однако их не следует смешивать с моделями, которые используются при анализе или моделировании рабочего процесса с целью оптимизации конструкции реального двигателя. В более точных аналитических моделях используются как изотермические, так и адиабатные процессы, причем предпочтение отдается последним. Исследования идеальных циклов типа проведенного нами позволяют дать более строгое научное обоснование этим предположениям о характере рабочего процесса и оправдать их использование. Результаты анализа показали также, что из всех рассмотренных циклов наиболее подходящим является, видимо, псевдоцикл Стирлинга, но только для работающих по циклу Стирлинга двигателей модификации альфа, предложенной Раллисом. [42]
Оказалось, что результаты, полученные при использовании псевдоцикла Стирлинга, соответствуют закономерностям и характеристикам реальных двигателей, хотя некоторые выводы и вызывают возражения. Основные сомнения связаны с интерпретацией идеального цикла, поскольку, по некоторым замечаниям, в нем используются газодинамические процессы, которые не достижимы или не встречаются в практическом двигателе. Подобные замечания справедливы, но довольно очевидны, поскольку идеальные циклы по определению состоят из идеальных и обратимых термодинамических процессов, которые не достижимы в реальных устройствах. Однако использование идеальных циклов и интерпретацию результатов последующего анализа необходимо согласовывать с практическими возможностями. Проблема заключается в том, как найти золотую середину. Если бы критические замечания относительно псевдоцикла Стирлинга основывались на тех же доводах, они были бы более обоснованными. Во всяком случае, этот вопрос интересен в основном для педантов. Трудность проблемы состоит в том, что двигатели Стирлинга не работают по циклу Стирлинга, и в литературе царит путаница в вопросе о том, какие нужно применять критерии работы и рабочие характеристики. [43]
Страницы: 1 2 3