Книги по строительству и ремонту

Тепловые трубы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Двигатель Стирлинга

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 от- -дельным цилиндрам многоцилиидрового двигателя. Тепловые трубы могут быть также использованы для передачи отводимой теплоты радиатору. Идеальный цикл Стирлинга изображен на 7-15.

Из приведенной Р, У-диаграммы цикла следует, что при переходе из состояния / в состояние 2 газ сжимается при постоянной температуре. Во время этого процесса теплота отводится. Затем газ нагревается от состояния 2 до состояния 3, характеризуемого более высокой температурой. После этого газ может расшириться при постоянной температуре, переходя в состояние 4. Во время этого процесса происходит поглощение теплоты и производится полезная работа. Далее газ охлаждается при постоянном объеме, переходя из состояния 4 в состояние 1, и цикл замыкается.

Для идеального двигателя результирующая полезная: работа будет представлена разностью между работой расширения и работой сжатия. Теплота, отведенная вовремя изохорического (V=const) охлаждения, аккумулируется в регенераторе и используется для подогрева газа во время осуществления второго изохорического> процесса. Поскольку теплота поступает только от высокотемпературного источника и отдается только низкотемпературному стоку во время двух изотермических процессов, то к. п. д. цикла равен максимальному теоретическому тепловой машины.

Масса, габариты и к. п. д. двигателя Стирлинга аналогичны соответствующим параметрам дизельного двигателя такой же мощности и скорости. Однако двигатель Стирлинга обладает определенными преимуществами по отношению к дизелю.' В их числе большая продолжительность работы между профилактическими мероприятиями, меньшие вредные выбросы, пониженный шум и вибрация.

Чтобы получить от данной машины максимальную мощность, необходимо использовать рабочее тело с максимальной теплопередающей способностью (обычно в; этих целях используют водород или гелий) и работать при высоких температурах и давлениях   (характерные значения составляют 700 — 750°С и 10 МПа). Для высокотемпературной части двигателя Стерлинга наиболее подходит тепловая труба натрий-нержавеющая сталь. Подобного рода системы были разработаны фирмой Philips и в университете «Ридинг». Корпус из нержавеющей стали подходит для условий огневого обогрева. На .7-16 представлена типичная компоновка двигателя. В данном случае в роли источника теплоты используется ванна с кипящим слоем.