. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА
Одна из возможных реализаций двигателя Стирлинга показана на
рис. 3.15. Атмосферный воздух от дутьевых вентиляторов направляется в камер} сгорания, где смешивается с топливом, и образовавшаяся смесь сгорает. Горячие продукты сгорания поступают в теплообменник и передают свою теплш рабочему телу из зоны 1 (см. рис. 3.13).
На выходе из теплообменника продукты сгорания возвращаются обрати* в зону дутьевых вентиляторов и через второй теплообменник подогреваю-! идущий в камеру сгорания чистый воздух. Подогрев воздуха позволяет сделать процесс горения более эффективным и тем самым обеспечивает эконо мию топлива.
Охлаждение рабочего тела в зоне 2 цилиндра осуществляется через отдельным охлаждающий теплообменник.
Как и в других типах двигателей, реальное потребление топлива двигателем Стирлинга оказывается больше, чем теоретически предполагаемое, что связано с рядом различных факторов. Требуется дальнейшее совершенствование этих двигателей, для того чтобы они смогли занять свое место в автомобильном мире. Возможно такого и не случится вовсе, так как эпоха двигателей сгорания, по мнению некоторых специалистов, приближается к концу. Вероятно в будущем топливные элементы могут с успехом использоваться в тех сфера: где традиционно применялись двигатели внутреннего сгорания. Однако, если это произойдет, то, в связи с тем что автомобильная промышленность имеет
2* |
Изохорический Расширение Изохорический подвод по изотерме отвод тепла тепла = 0 02* «2 = (Т2*-Т2) = W2 -> з = М-2?7з 1 п Г= 03 а = 293 Дж = 500 Дж = 02 — ш ___ Регенерация _______ 7 |
|
|
громадные масштабы, процесс перехода от ДВС к топливным элементам будет относительно медленным. Важным промежуточным звеном в этом переходно ■’ процессе являются гибридные автомобили.
Топливо
Рис. 3.15. Одно из исполнений двигателя Стирлинга
Реальная эффективность двигателя Стирлинга отличается от теоретической по следующим причинам:
1. Эффективность механических тепловых двигателей растет с увеличением сге пени сжатия. Двигатель Стирлинга не является исключением из этого праві (см. задачу 3.1). Наличие внутренних объемов теплообменников и регенератора отрицательно сказывается на степени сжатия: она ниже по сравнени
с вариантом, в котором теплота подводилась бы в зону 1 напрямую.
2. Отработавшие горячие газы после выхода из теплообменников содержат еще достаточно большое количество теплоты. Поэтому, для того чтоб более полно использовать располагаемую теплоту, устанавливается д полнительный теплообменник для предварительного подогрева входяше в камеру сгорания воздуха.
3. Регенератор не обеспечивает 100 %-ную передачу тепла рабочему телу.
4. Имеют место потери трения при перетекании рабочей жидкости из одной зоны в другую через регенератор тепла. Это является основной причино использования водорода в качестве рабочего тела, поскольку он обеспечивает минимальные потери.
5 В идеальном случае движение поршней должно было бы быть прерывистым (пульсирующим), однако этого сложно добиться в машинах, работающих с большой частотой на высоких оборотах выходного вала. В такой ситуации требуется поиск компромиссного решения по автоматическому регулированию движения поршней.
6 Ограниченное время пребывания рабочих жидкостей в теплообменниках не дает возможности организовать стационарный теплообмен, что ведет к соответствующим тепловым потерям.
Мощность, вырабатываемая двигателем Стирлинга, может регулировать — путем изменения количества рабочего тела, участвующего в цикле. Для нынения мощности компрессор выводит часть рабочего тела из двигателя Накопитель. Для увеличения мощности газ из этого резервуара может быть тро подан обратно в двигатель. Температура на входе в теплообменник ерывно контролируется системой регулирования подачи топлива в каме — мшания.