Транспортная энергетика : движки наружного сгорания

Более всераспространены два типа этих источников энергии: паровые котлы и движки Стирлинга. В отличие от движков внутреннего сгорания источник нагрева тут может быть хоть какой: нефть, газ, дрова, уголь, солнечная, геотермальная либо ядерная энергия. Не считая независимости от типа горючего есть и ещё один козырь: горючее сгорает в стационарном режиме при низком давлении, по этому содержание окислов углерода и азота в выхлопных газах очень не достаточно.

Традиционные варианты использования «внешников» на транспорте – паровоз и пароход. Паровые авто в конце 19-го / начале 20-го веков также выпускались, но проиграли бензиновым автомобилям. Основная причина этого – огромные габариты и масса паровой силовой установки по сопоставлению с движками внутренего сгорания той-же мощности.

В текущее время паровые котлы в связке с паровыми турбинами используются лишь на судах. Дело в том, что паровая турбина имеет высочайшие характеристики экономичности лишь на стационарных режимах работы, что препятствует её применению на легковом и жд транспорте (даже без учёта массо-габаритных характеристик). А вот на судах, где режим движения может не изменяться днями и нет ограничений по массе и размерам, таковой тип силовой установки пришёлся как нельзя кстати. Топливом для парового котла служит топочный мазут либо другие нефтяные фракции. Но по мере надобности котёл вполе можно переоборудовать на сжигание водно-угольной суспензии.

Транспортная энергетика : движки наружного сгоранияТранспортная энергетика : движки наружного сгорания

Более многообещающим движком наружного сгорания является двигатель Стирлинга. Изобретённый в 1816 году, он переживает на данный момент 2-ое рождение. Связано это сначала с сбережением энергии и другой энергетикой: источником тепла может служить не только лишь сжигаемое органическое горючее, да и концентрированный солнечный свет. Также, двигатель Стирлинга обеспечивает наибольший практический КПД при данной разнице нагревателя и холодильника, что принципиально при использовании низкопотенциальных источников тепла (к примеру, геотермальная энергия). Не считая того, колоссальные средства в разработку движков Стирлинга на данный момент вкладывают военные. Дело в том, что движки этого типа совершенно подходят для подводных лодок. В отличие от дизельных подводных лодок они могут находиться в подводном положении больше месяца, но стоят при всем этом в 5 раз дешевле атомных. На данный момент серийно строятся лодки такового типа в Швеции, Стране восходящего солнца, Франции и Австралии, за ними вдогонку бросились Германия и США.

двигатель Стирлинга имеет последующие достоинства:

  • фактически всё тепло нагревателя проходит через двигатель, совершая работу, что позволяет извлечь максимум энергии из перепада температур
  • высочайший практический КПД – в уже имеющихся моделях достигается 40%, а при изготовлении движков из керамики ожидается его повышение до 60
  • практическая многотопливность мотора – ему, в отличие от ДВС, подойдёт в буквальном смысле слова «всё что горит»
  • движку важен перепад температур, а не её значения – он будет работать и в этом случае, если охлаждается прохладный цилиндр, а не греется жаркий
  • двигатель герметичен, что предутверждает попадание в него пыли и абразивный износ
  • так как сгорание происходит вне рабочего объёма, масло не соприкасается с продуктами горения и не окисляется
  • в отличие от ДВС, двигатель работает без взрывных процессов в цилиндрах, т.е плавненько, без особенных вибраций и шума.
  • двигатель не имеет выпускных клапанов и резко расширяющихся выхлопных газов, что опять-же делает двигатель практически бесшумным и исключает необходимость в глушителе
  • может работать вообщем без сжигания горючего – на термических аккумах
  • большой моторесурс и надёжнось мотора

Недочеты также имеются:

  • для действенной теплопередачи (а она осуществляется переносом нагретого газа) нужны давления 40-200 атмосфер
  • в движке должно обеспечиваться маленькое гидродинамическое сопротивление, зачем используют в качестве рабочего тела владеющие малой вязкостью водород либо гелий; но, благодаря этому они также имеют способность проникать в мельчайшую трещину и нужно использовать очень надёжные уплотнения
  • в отличие от ДВС, тепло подводится к рабочему телу «издалека», через стену цилиндра, потому двигатель Стирлинга медлительнее изменяет режим работы
  • так как через двигатель проходит вся термическая энергия, нужно обеспечить действенный отвод тепла от прохладного цилиндра (в ДВС с выхлопными газами уходит 80% тепла), зачем нужен большой радиатор

Таким макаром, самым естественным местом внедрения движков Стирлинга является аква транспорт, где забортная вода для остывания имеется в огромном количестве и нет резких разгонов/остановок.

На авто транспорте применение этого мотора правильно исключительно в составе гибридной силовой установки – в качестве повсевременно работающего маломощного мотора, подзаряжающего тяговые батареи. Но подходящих для этой роли ДВС и так имеется в излишке, так что пока есть нефть — никто экспериментировать не будет. А когда она завершится, может быть мы увидим на транспорте стирлинги, работающие на водно-угольной суспензии либо любом другом виде горючего, которое будет всераспространено в то время.

Добавить комментарий

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