Двигатель - флюидайна
Cтраница 1
Двигатели Флюидайн как мокрого, так и сухого типов были созданы в Центре по атомной энергии в Харуэлле ( Англия), и начиная с 1970 г. по этим двигателям была выполнена большая теоретическая и экспериментальная работа. К сожалению, подробная информация об этой работе еще не опубликована. Однако в других институтах также была выполнена работа по этим двигателям, достаточная для того, чтобы вынести определенные суждения о рабочих характеристиках двигателей Флюидайн. Эти исследования в целом хорошо документированы, имеют подробные описания экспериментов, однако полученные результаты не слишком детализированы. Кроме того, Флюидайн - настолько необычное устройство, что у исследователей появляется соблазн поиграть с ним - изменяя конструктивные параметры, наблюдать, что из этого получится. [1]
Двигатели Флюидайн просты и не требуют больших затрат на изготовление. Они представляются идеальными устройствами для проведения исследований в университетах. Тем не менее, хотя рабочий цикл Флюидайна интересен с академической точки зрения, такой подход не должен быть единственным в ущерб насущно необходимому эмпирическому исследованию, целью которого должно быть определение перспектив Флюидайна в том плане, сможет ли он стать коммерчески выгодным изделием или останется изящной игрушкой. [2]
Двигатели Флюидайн имеют весьма низкий уровень шума, однако свободнопоршневые двигатели могут быть чрезвычайно шумными при некоторых режимах работы. [3]
 |
Схема двигателя Флюидайн. [4] |
Основой двигателя Флюидайн являются две U-образные трубы ( которые могут быть изготовлены из стекла), связанные с тремя рабочими полостями, соединенными между собой. Чтобы понять принцип работы этого двигателя, допустим, что жидкость в нем невязкая. Допустим также, что U-образной трубы С - D не существует и что холодная полость герметизирована. Когда жидкость в U-образной трубе А - В ( трубе вытеснителя) перемещается по часовой стрелке, левый столб жидкости поднимается, горячий газ перемещается в холодную полость, и давление рабочего газа понижается. [5]
В двигателе Флюидайн, использующем способ перекачки энергии с помощью разности давлений, в отличие от схемы, рассмотренной выше, холодная полость выходной U-образной трубы совмещена с холодной полостью вытеснителя. Столбы жидкости, связанные с холодной и горячей полостями, различаются по длине и, следовательно, имеют разные частоты собственных колебаний. Рабочая частота всей системы заключена между частотами собственных колебаний горячего и холодного столбов жидкости. Возбуждающая сила, поддерживающая стабильные колебания, обусловлена разностью давлений на открытом торце выходной трубы и в рабочем газе. [6]
 |
Варианты двигателя Флюидайн с различными способами перекачки энергии. [7] |
В двигателе Флюидайн с реактивной струей, так же как и в двигателе, использующем разность давлений, имеется объединенная холодная полость. Холодная и выходная трубы соединяются с горячей трубой у ее основания. Такое соединение обеспечивает эффект реактивной струи. [8]
Температура холодной стороны ( со стороны отвода тепла) двигателя Флюидайн обычно равна температуре окружающей среды, за исключением наиболее совершенных образцов. Однако имеет место общий эффект повышения КПД установки при снижении температуры со стороны отвода тепла. Возможно, этот путь не кажется особенно перспективным, но в действительности он дает хорошие результаты. Расчет идеального цикла показывает, что в цикле Отто и в цикле дизельного двигателя преобладают аналогичные зависимости. [9]
 |
Последовательные этапы самозапуска двигателя Флюидайн. [10] |
Несмотря на это, модификация с реактивной струей является наиболее распространенной среди двигателей Флюидайн. Рабочий цикл двигателя с реактивной струей будет рассмотрен ниже. [11]
В последних разделах этой главы двигатель Стирлинга сравнивается с другими существующими или имеющими шансы на практическое применение типами двигателей, а также проводится анализ особенностей двигателя Флюидайн. Дается обзор типичных характеристик, которые достижимы уже в настоящее время. Этот обзор может помочь тем, кто интересуется практическим использованием двигателей Стирлинга, оценить их потенциальные возможности в различных областях применения. [12]
На первый взгляд двигатели Стирлинга могут показаться не заслуживающими особого внимания, поскольку они в большой степени напоминают другие тепловые двигатели возвратно-поступательного действия, хотя модификации Била и в особенности двигатели Флюидайн сильно отличаются от привычных конструкций. Едва ли поверхностный взгляд на двигатели имеет существенные преимущества перед разбором принципиальных схем. Поэтому для данного раздела были отобраны такие примеры двигателей Стирлинга из числа реально существующих образцов, в которых можно было бы наглядно выделить важнейшие элементы конструкции и там, где это возможно, показать общность элементов, имеющих различные конструктивные воплощения. Эти примеры даются как в виде фотографий, так и в форме принципиальных конструктивных схем. [13]
В этой главе собраны все имеющиеся экспериментальные данные по этим двигателям. Для обобщения характеристик двигателей Флюидайн этих данных явно недостаточно. Когда станут доступными публикации центра в Харуэлле и будет опубликована книга Уокера и Уэста [33], мы будем располагать значительно большим объемом информации для изучения. [14]
Со времени изобретения двигателя Стирлинга в 1815 - 1816 гг. построено множество двигателей различных конфигураций и еще большее число конфигураций было предложено. На протяжении многих лет все эти существующие и гипотетические двигатели имели кривошипный привод в том или ином виде, однако в период, примерно соответствующий последним десяти годам, с изобретением свободнопоршневых двигателей типа двигателя Била и харуэллской машины, а также двигателя Флюидайн к существующему списку конфигураций двигателя Стирлинга ( и так достаточно обширному) добавились новые формы. И до настоящего времени продолжают изобретать новые формы этого двигателя. Такое разнообразие форм двигателя Стирлинга существует скорее всего потому, что до сих пор не найдены оптимальная конфигурация двигателя или оптимальный режим работы, которые удовлетворяли бы всему разнообразию условий работы, и такой двигатель вряд ли возможен. Эта ситуация не является специфичной именно для двигателя Стирлинга. Она имеет место и в отношении к другим тепловым двигателям, однако двигатель Стирлинга отличается, пожалуй, наибольшим разнообразием форм. [15]
Страницы: 1 2