Влияние скорости

Теоретически мощность на выходе двигателя Стирлинга, как и других тепловых двигателей, прямо пропорциональна скорости вращения выходного вала, в то время как КПД цикла полностью не зависит от скорости. Однако, как и при

7 Зак. 8.39
анализе многих других влиянии, здесь также имеют расхожде­ния между теорией и практикой. Основной причиной такого расхождения в данном случае являются потери на аэродинами­ческое сопротивление рабочего тела. Эти потери пропорцио­нальны произведению плотности рабочего тела на квадрат ско­рости потока рабочего тела. Следовательно, с увеличением ско­рости поршня аэродинамическое сопротивление становится все более доминирующим фактором, хотя следует отметить, что

Воздействие этого фактора имеет и некоторые положительные сто­роны, поскольку сопротивление нагревателя повышает темпера­туру рабочего тела и уменьшает количество тепловой энергии, не­обходимой для подвода в дви­гатель. Однако сопротивление холодильника повышает нагруз­ку на охлаждающие элементы, а сопротивление в регенераторе вызывает неоднозначные явле­ния. Когда рабочее тело про­ходит через регенератор по на­правлению к полости сжатия, трение газового потока умень­шает эффект регенерации, а ког­да поток меняет направление и движется через регенератор в направлении к нагревателю, эф­фект регенерации усиливается. При конструировании двигателя все эти различные эффекты необходимо тщательно сбалансиро­вать, поскольку суммарное воздействие аэродинамического со­противления на мощность двигателя отрицательно.

Влияние скорости

Скоросшь

Рис. 1.83, Общий характер зависи­мостей мощности от скорости вы­ходного вала двигателя.

1 — идеальная зависимость; 2 — дейст­вительная зависимость.

Увеличение скорости существенно влияет на механизмы двигателя из-за возрастания сил инерции, неуравновешенности двигателя и т. п. По достижении определенных скоростей ма­ховик двигателя может разрушиться, а неуравновешенные силы могут вызвать недопустимо высокие уровни вибрации. Все эти явления наблюдаются и в других поршневых двигате­лях и не составляют отличительных особенностей двигателя Стирлинга, хотя о них, пожалуй, слишком часто забывают при обсуждении вопросов, связанных с двигателями Стирлинга. Однако имеется эффект воздействия скорости, специфичный для двигателя Стирлинга и связанный с возрастанием скоро­стей частиц рабочего тела. Скорость двигателя может достичь такого уровня, что рабочее тело не будет успевать полностью перемещаться из горячей полости в холодную и обратно. Мало что известно об этом эффекте, за исключением того, что приня-

Влияние скорости

Я

Рис. 1.84. Зависимости мощности двигателя от скорости выходного вала [17].

А—для двигателя с высокой степенью совершенства; б — для модели двигателя (темпера­тура нагревателя 300° С). при постоянном среднем давлении цикла; при

Постоянном эффективном КПД.

Тые в настоящее время принципы конструирования теплообмен­ников могут оказаться не подходящими для двигателей, рабо­тающих на высоких скоростях. Читателей мы отсылаем к пре­красной статье [41], являющейся единственной известной нам работой, посвященной влиянию высоких рабочих скоростей на газодинамику рабочего тела.

Общий характер кривых зависимостей мощности от скоро­сти выходного вала показан на рис. 1.83.

Этот характер зависимостей прослеживается как для дви­гателей с высокой степенью совершенства, так и для сравни­тельно небольших моделей двигателя (рис. 1.84)

Влияние скорости на КПД двигателя рассматривалось нами ранее.

Добавить комментарий

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