ДВИЖЕНИЕ РАБОЧЕГО Т£ЛА В ПОЛОСТЯХ ДВИГАТЕЛЯ

Для определения гидравлических потерь при перетекании рабо­чего тела из одной полости в другую, а также для расчета процессов теплообмена в нагревателе, регенераторе и охлади­теле необходимо знать скорости втекания рабочего тела в горя­чую н холодную полости цилиндра двигателя и вытекания из них.

ДВИЖЕНИЕ РАБОЧЕГО Т£ЛА В ПОЛОСТЯХ ДВИГАТЕЛЯКоличество рабочего тела в любой полости при равновесном состоянии в каждый момент времени определяется по урав­нению состояния. Дифференцируя его по времени, получаем: уравнение скорости изменения количества газа в полости

ДВИЖЕНИЕ РАБОЧЕГО Т£ЛА В ПОЛОСТЯХ ДВИГАТЕЛЯ

Для горячей полости это уравнение имеет вид

ДВИЖЕНИЕ РАБОЧЕГО Т£ЛА В ПОЛОСТЯХ ДВИГАТЕЛЯ

Где бг и ТТ—масса и температура рабочего тела в горячей полости.

С учетом принятых выше допущений о равенстве давления Р в данный момент времени во всех ‘полостях рабочего прост­

Ранства двигателя и о постоянстве температур рабочего тела Тг получаем

TOC o "1-5" h z *■—57 (‘^ +»’■£■)’ ,ж’

Аналогичным образом для холодной полости

•сгх = —— + Кх V (36)

ЯГ* Л /

— где 7—температура рабочего тела в холодной полости. Используя уравнение (26), находим

&№ (^впр + Ухт^1 + Гг) ___________ Х^У^М + ЙУг]<И

& (Увпр + V хХ1 + Гг)2 ^впр ~Г ^ХТ1 +

При определении изменения давления в полости по углу поворота коленчатого вала а это уравнение можно представить в виде

АР _ бдр ^

<й(Х, ^впр "Ь У*Ъ -(- Кг

В уравнениях (37) и (38) принято, что ТГ=Т и Т^ = Т2. Для решения уравнений (35) и (36) необходимо знать величи­ны С1Ух/сИ и С1Уг! с1} (или С! Ух/с1а и С1 Ут/с1а). Они определяются в зависимости от схемы привода.

На рис. 18 изображено изменение относительной скорости изменения количества рабочего тела за один цикл в горячей

Сгг и холодной Ох полостях для одного из двигателей Стирлин­га [38], у которого объем рабочих пространств изменяется по синусоидальному закону с фазовым сдвигом 90°, отношение температур в рабочем пространстве Т}=2; относительный объем Гг тах~ 1, го = 0,333; = 0,333; гр — 0,333. Расчеты произ­

Ведены по уточненной методике расчета замкнутых обратимых регенеративных циклов с учетом ограничений, налагаемых на процессы теплопередачи в теплообменных аппаратах, несовер­шенства процессов в регенераторе и потерь давления при пере­текании рабочего тела из одной полости в другую [38]. Поло­жительный знак величины аг и ах имеют при движении газа из холодной полости в горячую.

Анализ результатов расчета позволяет сделать следующие выводы.

1. Массовая скорость потока изменяется по углу поворота коленчатого вала двигателя. Она выше на «холодной» сторо­не, что объясняется неравномерностью изменения объемов го­рячей и холодной полостей двигателя, разностью температур рабочего тела в этих полостях и наличием «вредного» объема рабочего пространства двигателя.

ДВИЖЕНИЕ РАБОЧЕГО Т&amp;pound;ЛА В ПОЛОСТЯХ ДВИГАТЕЛЯ

Рис. 18. Относительная скорость А изменения количества рабочего тела в горячей и хо­лодной полостях двигателя Стирлинга

Рис. 19. Зависимость скорости изменения количества рабочего тела в горячей аг и хо­лодной ах полостях двигателя Стирлинга от угла поворота коленчатого вала П

2. Диаграммы массовых скоростей потока несимметричны даже при синусоидальном законе движения поршней.

3. Диаграммы сдвинуты по фазе. В результате имеются короткие периоды, когда поток выходит из обоих концов реге­нератора или входит в него с обеих сторон, т. е. в теплообмен­никах двигателя происходит колебательное движение рабочего тела.

На рис. 19 приведены скорости изменения количества рабо­чего тела за один цикл в горячей и холодной полостях двига­теля Стирлинга с учетом действительного закона движения поршней, рассчитанные по упрощенной методике Шмидта — Киркли, изложенной выше [41].

Сопоставление результатов расчетов показывает, что основ­ные качественные закономерности остаются такими же, как И При расчете массопотоков по уточненной методике. Однако и эта методика дает только приближенное представление о про­цессах, протекающих в полостях двигателя Стирлинга. Вместе с тем она позволяет с достаточной степенью точности произ­вести анализ качественного влияния конструктивных парамет­ров двигателя на движение рабочего тела в его полостях.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *