ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Перечисленными выше положительными качествами двига­теля Стирлинга объясняется интенсивность работ, ведущихся по его созданию и доводке, а также по определению наиболее рациональных областей ‘его применения. В настоящее время созданы экспериментальные двигатели Стирлинга различного назначения: судовые, для автобусов и автомобилей, для работы в условиях космоса и глубин мирового океана и т. п.

Преимущества двигателей Стирлинга по сравнению с дви­гателями других типов позволяют считать наиболее перспектив­ным установку их на судах, подводных аппаратах, электростан­циях и тепловозах. Низкий уровень шума, малая токсичность, возможность использования различных топлив, высокая эконо­мичность при работе па частичных нагрузках — все это стиму-
..шрует работы по созданию двигателей Стирлинга для автомо­билей различного назначения.

Весьма рационально применение двигателей Стирлинга в ма — лошумных многотопливных энергетических установках для пи­тания р а диотелепередающих, принимающих и других устройств.

8. Основные параметры двигателей Стирлинга

Страна, фирма, модель

Яр

подпись: яр

Параметры

Число цилиндров NE, л — с. л, об/мин

О

* :о

S/D (S и D в мм) РЕ, кгс/см2

V’h, Л

Pm, кгс/см2 Масса двигателя, кг Литровая мощность,

Л. с./л

Удельная масса, кг/л. с. Объемная мощность,

Л. с./м3

Габаритные размеры, м

Рабочее тело Тип привода

Расположение цилинд ров**

Источник теплоты

Нидерланды, Филипс

Модель ] 956 г.

Модсл ь I960 г.

4X235 1971 г.

4ХС15 I 972 г.

1

Д

4

4

40

115

200

205

2500

3000

3000

2400

1500

1000

1000

33,5

32,0

30,0

39,0

41,0

41,0

60

І——-

49,8

..——-

88

77,5

22,4

———

32,0

——

0,36

———

0,94

2,46

710

700

700

720

15

25

60

65

110

110

220

110

204

456

757

900

110

———

212

* 85

5,1

4,0

3,8

4,4

155

280

195

1,5

1,25

1,4

1,0

0,52

0,57

0,5

1,1

1,33

Водород

Гелнй

Ромби1

Веский

В

П

Р

Р

Камера сгорания на дизельном

Назначение двигателя

 

Лаборатор­

Ный

Образец

 

Судовой

 

Автомо­

Бильный

 

Автомо­бильный и судовой

 

Как указывалось выше, эти двигатели могут успешно работать при использовании солнечной энергии. Известны проекты и экспериментальные образцы таких стационарных установок и установок для космоса. Так, фирмой Аллисон совместно с фир­мой Филипс в 1961 г. для привода генератора был создан и ис-

Страна, фирма, .модель

Нидерланды,

Филипс

США, Дженерал Моторе

И др.

Модель

Модель

Модель

Модель

Модель

1 96 I Г.

1963 Г.

1961 Г.

196 2 Г.

1960 г.

4

1

1

1

4

1

275

8,6

10

4

30

90

1600

3600

3000

3000

2000

1500

600

2400

Т

2500

2000

1600

30,0

26,4

37,2

25

35,0

27

30

32

34

34

35

1

60

60

44

29,4

13,5

18,5

31,0 ;

2,63

0,081

0,081

0,22

710

705

815

672

690

■-

71

38

19

65

62

220

70

70

105

200

44

40

100*

100

105

105

125

140

5,1

4,0

25*

3,3

)

210

19

22,5

254 .

1.5

0,346

0,465

0,537

0,61

0,61

1.3

0,814*

0,712

Г елий

Водород

Г елий

Водород

Ромбический

Качающаяся

Ромбически!’

Шайба

Р

В

В

В

Б

; в

Топливе

Многотої

Еіливная

Солнечный

Тепловой

1

Камера сгорания

Концентратор

Аккумулятор

Автомо­

Для энергоустановок

Космическая

Для

Бильный

Энерго­

Подводных

Установка

Аппаратов

США, Джеверал, Моторе

Параметры

4X1210 1 960 г.

Модель 1961 г.

Число цилиндров

6

4

1

Ме, л. с.

1400

360

3

П, об/мин

810

1500

3000

Че

39,0

38,0

Э/й (5 и О в мм)

1 1

20

40

Ре, кгс/см2

18,0

Ун> л

0,025

*гДх

700

25

РгПч кгс/см2

110

— •

Масса двигателя, кг.

20

Литровая мощность, л. с./л

——

120 ■

Удельная масса, кг/л. с.

7

Объемная мощность, л. с./м3

175

300

1

Габаритные размеры, м

3.4 1,0

2.4

1,135

0,65

1,645

!

Рабочее тело Тип привода

Гелий

Водород

Ромбический

Расположение цилиндров**

P

Р

В

Источник теплоты

Тепловой

Аккумулятор

Тепловой

Аккумулятор

Назначение двигачеля

Для подводных аппаратов

Лаборатор­

Ный

Образец

Пытан в Космическом пространстве двигатель Стирлинга, в ко­тором в качестве источника теплоты использовалась энергия солнечных лучей.

Двигатели Стирлинга небольшой мощности (10—500 Вт) с к. п. д. 10—20% могут быть выполнены со свободными порш­нями. В качестве источника энергии в них можно использовать радиоизотопы. Подобные двигатели отличаются высокой надеж­ностью и поэтому могут применяться в установках типа искус­ственное сердце, автономных радиомаяках, приборах электро­ники и пневмоннки.

Использование в качестве источников теплоты тепловых ак­кумуляторов открывает перспективы для применения двигателей Стирлинга на подводных аппаратах, в шахтах и в других за* крытых помещениях.

И др.

Швеция

ФРГ

Модель

Модель

Р-75

Р-150

1X400

4X400

1974 Г.

1 973 г.

I 974 г.

1 074 г.

1 972 г.

1 972 г.

4

4

4

8

1

4

175

65

100

200

30

115

.4000

3500

2400

2400

1500

1500

800

25,0

36

36

30

30

34

23,0

_

22,5

22,5

0,86

———

0,4

1,6

650

———

630

630

52

42

42

185

110

110

"“">.,205

125

350

650

— 1-С

210

75

75

С

Ь2

2,0

3,5

3,2

— И

220

210

_ *—

0,92

1,48

———

0,58

0,68

0,9

1,025

Гелий

———

Водород

Гелий

Качающаяся

Аксиальный кривошипно-шатунный механизм

Шайба

Б

V

V

V

Р

Р

К

А м е р а с

Г о р а н и

Я

Для легковых

Для грузовых

Автомобильный

Автомобилей

Автомобилей

И судовой

Применение тепловых газоохлаждаемых реакторов дает воз­можность использовать в сочетании с ними двигатели Стир­линга.

Наиболее перспективными конструкциями двигателя Стир­линга, обеспечивающими высокие удельные показатели по мощ­ности, экономичности, массе и объему являются У-образные двигатели и двигатели с барабанным расположением цилиндров двойного действия. В настоящее время достигнутые эффектив­ные к. п. д. двигателя Стирлинга находятся на уровне к. п. д. дизелей такой же мощности и возможно существенное повыше­ние его. По величине среднего эффективного давления и литро­вой мощности двигатели Стирлинга превосходят дизели. Основ­ные параметры некоторых конструкций двигателей Стирлинга приведены в табл. 8.

.дальнейшее усовершенствование двигателей Стирлинга свя* заио с проведением большого объема научно-исследовательских и опытно-коиструкторских работ, которые целесообразно вести в следующих направлениях.

1. Разработка совершенной математической модели двига­теля Стирлинга с целью расчетного анализа и оптимизации па­раметров рабочего процесса.

2. Разработка и исследование условий оптимизации источ­ников теплоты рабочего тела и параметров конструкции двига­теля применительно к областям применения и условиям ра­боты.

3. Разработка и исследование различных схем приводного механизма для создания простой рациональной конструкции.

4. Разработка и исследование более совершенных уплотне­ний малой стоимости и, в частности, поршневых колец для на­дежной работы без смазки.

5. Изучение теплового расширения составных элементов дви­гателя и разработка методов устранения вредных последствий его; поддержание в допустимых пределах тепловых напряже­ний.

6. Создание моделирующих установок для экспериментально­го исследования теплообменных аппаратов при циклической работе с целью получения экспериментальных данных для раз­работки и создания высокоэффективных малогабаритных теп — лообменников.

7. Создание и исследование надежных и достаточно простых систем регулирования.

8. Разработка и внедрение совершенных технологических ме­тодов изготовления деталей двигателя, а также надежных ма­териалов малой стоимости.

9. Определение областей рационального применения двига­телей Стирлинга различных схем.

Перечисленное выше безусловно ие ограничивает круг ра­бот. необходимых для успешного внедрения двигателей Стир­линга. В зависимости от назначения двигателя возможно появ­ление новых проблем.

[1]

В заключение отметим следующее. Упрощенные расчеты цикла двигателя Стирлинга с двумя поршнями в одном ци­линдре показали, что при сохранении неизменным угла сдвига по фазе между моментами, соответствующими максимальным объемам холодной и горячей полостей, работа и к. п. д. цикла зависят от законов перемещения поршней незначительно [18].

Сравнение экспериментальных диаграмм с расчетными для холодильной машины Стирлинга, полученными по описанной выше методике, приведено на рис. 15 [14]. Давление измерялось только в расширительной полости. Для построения диаграмм давления в компрессорной полости и общей диаграммы цикла было ^принято, что гидравлические потери отсутствуют и изме­нение объема рабочего пространства подчиняется синусоидаль­ному закону. Расчетные диаграммы цикла несколько отличаются от экспериментальных.

Сравнение расчетных диаграмм цикла двигателя Стирлинга с Ун—197 см3 при изменении объема рабочего пространства по синусоидальному закону и изотермическом или адиабатном законе изменения температуры рабочего тела в горячей и холод­ной полостях двигателя изображено на рис. 16 [55]. Совпадение диаграмм удовлетворительное.

[2] За к. 468

Бопровод первичного воздуха; 5 — свеча зажигания; 6 — іоредка; 7 — камера сгорания; ■8 — нагреватель; 9 — головка цилиндра; 10 — оребрение; 11 — выпуск:-!ой трубопровод; /.2 — вспомогательный компрессор; 13 — центробежный компрессор; 14 — стартер; /5—син­хронизирующие шестерик; 16 — коленчатые валы; 17 — вытеснительный поршень; 78 — узел уплотнений со свертывающейся диафрагмой; 19 — траверса вытеснительного поршня; 20 — шатун вытеснительного поршня; 21 — шатун рабочего поршня; 22 — траверса рабо­чего поршня; 23 — рабочий поршень; 24 — охладитель; 25 — регенератор; 26 — блок кон­трольных, перепускных и разгрузочных клапанов; 27 — регулятор; 28 — блок фильтров

[4] Под N0* понимается суммарное количество окиси N0 и двуокиси N03 Азота.

Добавить комментарий

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