Cтраница 3
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. Допуски на обработанные поверхности деталей двигателя Стирлинга, как правило, более жесткие, что является следствием применения замкнутого рабочего цикла. Для свободнопоршневых двигателей Стярлинга качество механической обработки является, вероятно, наиболее важным требованием для обеспечения нормальной работы двигателя. [31]
В свободнопоршневых двигателях нет многих трудностей, связанных с уплотнениями, которые встречаются в двигателях с кривошипно-шатунным приводом. Так, например, нет проблемы уплотнения штоков, поскольку весь агрегат можно заключить в герметичный корпус, как это делается в линейных генераторах переменного тока и инерционных компрессорах. Однако остается проблема уплотнения поршня, хотя она и упрощается благодаря отсутствию значительных боковых сил и нагрузок на подшипники, поскольку нет механического привода, что позволяет применять в таких двигателях газовые подшипники. Применение газовых подшипников делает невозможным установку обычных эластичных колец, даже изготовленных из тефлона, поскольку микрочастицы, отделяющиеся при работе таких колец, выводят из строя эти подшипники. Поэтому в свободнопоршневых двигателях для уплотнения в цилиндре рабочего поршня и вытеснителя, а также уплотнения штока вытеснителя в рабочем поршне используют уплотнения за счет жестких допусков. Без сомнения, секрет успешной работы свободнопоршневых двигателей Стирлинга заключен в высоком качестве механической обработки. [32]
В любой ситуации желательно для начала построить несколько небольших двигателей для подтверждения самого принципа и получения определенного признания, с тем чтобы затем перейти к более серьезным разработкам. При этом следует постоянно помнить о так называемом брезентовом эффекте, открытом проф. Бил утверждает, что во всех лабораториях, занимающихся разработкой двигателя Стирлинга, имеется темный угол, где можно прикрыть брезентом плод любой неудачной попытки его создания. Размеры такого брезента пропорциональны амбиции конструктора или отсутствию у неп соответствующих знаний. Другими словами, благоразумнее всегда начинать с простого и малого, особенно когда это касается свободнопоршневых двигателей Стирлинга. [33]
КПД изменяется всего на 4 % в лучшем случае и на 10 % в худшем. КПД, представленный на рис. 1.74 6, именуется в публикации, из которой заимствованы эти зависимости, эффективным КПД. Наше утверждение основано на значениях КПД, которые были сообщены нам в частных беседах с изготовителями двигателей и лицами, эксплуатирующими такие двигатели. Результаты, представленные на этих графиках, типичны для двигателей с жестко связанными поршнями и для свободнопоршневых двигателей. В то же время двигатели Флюидайн имеют такие характеристики только в сухой модификации. В мокрой модификации влияние изменения температуры со стороны источника энергии носит несколько специфический характер, в основном из-за двухфазной и двухком-понентной природы рабочего тела в некоторых рабочих режимах. В ряде режимов определяющим является рабочий цикл с сухим воздухом в качестве рабочего тела, в других - рабочий цикл с парами жидкости. Неполнота эмпирических данных пока еще не позволяет сделать какие-либо общие выводы относительно рабочих характеристик Флюидайна. Большая часть имеющейся информации относится к мокрым Флюидайнам с реактивной струей и косвенным нагнетанием. Значительным количеством данных располагают также лаборатории Научно-исследовательского центра по атомной энергии ( Харуэлл, Англия), однако по коммерческим соображениям эти данные пока еще не доступны всем желающим. [34]
В свободнопоршневых двигателях нет многих трудностей, связанных с уплотнениями, которые встречаются в двигателях с кривошипно-шатунным приводом. Так, например, нет проблемы уплотнения штоков, поскольку весь агрегат можно заключить в герметичный корпус, как это делается в линейных генераторах переменного тока и инерционных компрессорах. Однако остается проблема уплотнения поршня, хотя она и упрощается благодаря отсутствию значительных боковых сил и нагрузок на подшипники, поскольку нет механического привода, что позволяет применять в таких двигателях газовые подшипники. Применение газовых подшипников делает невозможным установку обычных эластичных колец, даже изготовленных из тефлона, поскольку микрочастицы, отделяющиеся при работе таких колец, выводят из строя эти подшипники. Поэтому в свободнопоршневых двигателях для уплотнения в цилиндре рабочего поршня и вытеснителя, а также уплотнения штока вытеснителя в рабочем поршне используют уплотнения за счет жестких допусков. Без сомнения, секрет успешной работы свободнопоршневых двигателей Стирлинга заключен в высоком качестве механической обработки. [35]