20. Каково устройство поршня? Почему донышко поршня дизеля имеет достаточно сложное очертание?
ПОРШЕНЬ В
конструкции поршня принято выделять
следующие элементы (рис. 5.1):
головку
1 и юбку 2. Головка включает днище З,
огневой (жаровой) 4 и уплотняющий 5 пояса.
Юбка поршня состоит из бобышек б и
направляющей части.
На
рис. 5.2 и 5.3 представлены наиболее типичные
в настоящее время Конструкции поршней
различного типа.
Сложная
конфигурация поршня, быстро меняющиеся
по величине и направлению тепловые
потоки, воздействующие на его элементы,
приводят к неравномерному распределению
температур по его объему и, как следствие,
к значительным переменным по времени
локальным термическим напряжениям и
деформациям (рис. 5.4).
Теплота,
подводимая к поршню через его головку,
контактирующую с рабочем телом в цилиндре
двигателя, отводится в систему охлаждения
через отдельные его элементы в следующем
соотношении, %: в охлаждаемую стенку
цилиндра через компрессионные кольца
— 60…70, через юбку поршня — 20.
..30, в систему
смазки через внутреннюю поверхность
днища поршня — 5…10. Поршень также
воспринимает часть теплоты, выделяющейся
в результате трения цилиндра и поршневой
группы.
МАТЕРИАЛЫ
И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕЙ Для
изготовления поршней ДВС в настоящее
время в основном используют алюминиевые
сплавы, реже серый или ковкий чугун, а
также композиционные материалы. Алюминиевые
сплавы имеют
малую плотность, что позволяет снизить
массу поршня и, следовательно, уменьшить
инерционны нагрузки на элементы
цилиндропоршневой группы и КШМ. При
этом упрощается также проблема уменьшения
термического со противления элементов
поршня, что в сочетании с хорошей
теплопроводностью, свойственной данным
материалам, позволяет уменьшать
теплонапряженность деталей поршневой
группы. К положительным качествам
алюминиевых сплавов следует отнести
малые значения коэффициента трения в
паре с чугунными или стальными
гильзами.
Однако
поршням из алюминиевых сплавов присущ
ряд серьезных недостатков, основными
из которых являются невысокая усталостная
прочность, уменьшающаяся при повышении
температуры, высокий коэффициент
линейного расширения, меньшая, чем у
чугунных поршней, износостойкость,
сравнительно большая стоимость.
После механической обработки
они подвергаются термической обработке
для повышения твердости, прочности и
износостойкости, а также для предупреждения
коробления при эксплуатации. Кованые
поршни пока используются реже, чем
литые. Чугун в
качестве материала для поршней по
сравнению с алюминиевым сплавом обладает
следующими положительными свойствами:
более высокими твердостью и износостойкостью,
жаропрочностью, одинаковым коэффициентом
линейного расширения с материалом
гильзы. Последнее позволяет существенно
уменьшить и стабилизировать по режимам
работы зазоры в сочленении юбка поршня
— цилиндр. Однако большая плотность не
позволяет использовать его широко для
поршней высокооборотных ыц двигателей.
Данный недостаток может быть частично
нивелирован включением в структуру
чугуна шаровидного графита, что позволяет
отливать элементы поршня существенно
меньшей толщины. Как следует из сказанного
выше, ни силумины, ни чугун в полной мере
не являются оптимальными материалами
для изготовления поршней.
Перспективным
является армирование элементов поршня
керамическими волокнами из оксида
алюминия и диоксида кремния.
При
содержании в основном материале до
40…50% оксида алюминия получается аморфное
керамическое волокно с диаметром 2…3
мкм, успешно работающее при температуре
1200…1300°С. Если содержание оксида алюминия
превышает 70%, получается структура
волокна, приближающаяся к кристаллической,
что способствует высокой термической
стабильности изделия.
Основными
проблемами, сдерживающими широкое
использование керамики для изготовления
поршней , являются хрупкость, низкая
прочность на изгиб, склонность к
трещинообразованию и усталости, а также
высокая стоимость.
Материал
поршня должен быть возможно малой
плотности, иметь низкий коэффициент
линейного расширения, обладать
износостойкостью, высокой теплопроводностью,
в том числе при повышенных температурах,
иметь хорошую обрабатываемость. При
этом важными являются комплексные
характеристики материала, а не только
отдельные его свойства.
Устройство для охлаждения поршней двигателей внутреннего горения
№ 24617
Класс 46 сд 4 г .i, -.ч
АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО HA ИЗОВРЕ:-ЩЧИЕ
ОПИСАНИЕ устройства для охлаждения поршней двигателей внутреннего горения
К авторскому свидетельству С. И. Холопова, и И. А. Агатова, заявленному
19 декабря 1930 года (заяв. свид. № 8052S.) О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 декабря 1931 года.
Изобретение относится к устройствам для охлаждения поршней двигателей внутреннего горения, с применением телескопических трубок для подачи в полость поршня и отвода наружу охлаждающей воды.
Телескопическое охлаждение поршне двигателей. внутреннего горения широко распространено в машиностроении, но, однако, все известные телескопические устройства обладают одним существенным недостатком, заключающимся в том, что поверхность трения трубки одна и та же, как в сальнике, снимающем масло с трубки (масло попадает на трубку в картере двигателя во время ее наинизшего положения), так и в водяном сальнике, препятствующем вытеканию воды из колпака.
Благодаря такому устройству остатки масла, не снятые масляным сольником, нападают в воду и смываются, отчего получается большой расход масла и, как это имеет место в тепловозах, загрязнение маслом охлаждающей воды и водяных поверхностей поршней.
В предлагаемом устройстве, с целью устранения означенного недостатка, подвижное телескопическое звено выполнено в виде сдвоенной трубки и снабжено вверху кольцевым утолщением с лабиринтным уплотнением, препятствующим проникновению охлаждающей воды на наружную поверхность трубки; просочившаяся вода, через расположенный с некоторым зазором около трубки кольцевой сборник, отводится наружу, для воспрепятствования смешению воды с маслом, просочившимся через сальник, помещенный на конце подвижной трубки.
На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез устройства для охлаждения поршней двигателей внутреннего горения, фиг. 2 и 3 — то же разных форм уплотнения, фиг. 4 — то же съемной наружной трубки, фиг. 5 — то же маслосрезывающего сальника.
Устройство для охлаждения поршней двигателей внутреннего горения состоит из подвижного телескопического звена 1 (фиг. 1), образованного из внутренней трубки присоединенной своим нижним концом к кронштейну поршня двигателя (не показанного на чертеже), а верхним концом, проходящим через кольцевое утолщение 8„ соединенной с другой трубкой 2, внизу свободно висящей и проходящей через сальник 14. Охлаждающая поршень вода поступает через патрубок 6 s колпак 7, воздушное пространство 9 которого служит для смягчения гидравлических ударов.
Далее вода через патрубок 10 идет кверху и, попадая во внутреннюю полость подвижного звена1,через кронштейн поршня двигателя попадает в днище поршня. Так как звено 1 связано с поршнем, то вся система трубок, а также кольцевое утолщенке 8, с лабиринтным уплотнением движутся согласно движению поршня двигателя. При этом движении в моменты, когда трубка 2 находится в наинизшем положении, брызги от вала в кривошипной коробке обволакивают трубку слоем масла. При движении трубки вверх слой масла снимается сальником 14, но лишь частично, так как тонкий слой смазки снять невозможно никакими сальниками.
Масло, пропущенное сальником, остается на трубке 2 и при обратном ходе поршня вниз частично снимается сальником 15 и через трубку 16 отводится назад в картер. Кольцевое утолщение 3, выполненное в виде лабиринтного металлического поршенька, имеет большой диаметр, чем наружный диаметр трубки 2 для того, чтобы масло с внешней поверхности трубки 2 ни при каких условиях не могло перейти на внутреннюю поверхность трубки 5, так как оттуда оно обязательно будет смыто горячей водой при нижнем положении телескопической трубки. Вода, просачивающаяся через утолщение 3, также не может попасть на слой масла, так как благодаря, с одной стороны, большему диаметру трубки 5, а с другой, скошенной кромке 4 внизу утолщения 8, стекает по внутренней поверхности трубки 5 в кольцевой сборник 11, расположенный с некоторым зазором вокруг подвижной телескопической трубки 2, оттуда по трубке 12 в. водяной бак. Таким образом ни масло не может попасть в воду, ни вода не попадает в масло, и все потери через водяной и масляный сальники стекают каждая своим путем в соответствующие резервуары.
Утолщение 8 может быть выполнено в виде кожаного колпачка, привернутого гайкой с внутренней резьбой (фиг. 2) или гайкой с наружной резьбой (фиг. 3). На фиг. 3 применена только одна трубка; так как при наличии двигающегося сальника больших перекосов образоваться не может и двойной телескоп излишен.
Наружная тру. ка 5 может быть съемной (фиг. 4), и для укрепления в корпусе колпака 7, верхняя коническая головка ее опирается на соответствующее седло в отверстии колпака 7, а нижний конец закрепляется уплотнительной гайкой 18 и мягкой набивкой.
Металлический маслосрезывающий сальник, изображенный на фиг. 5, состоит из разрезных бабитовых колец 18 и промежуточных колец 19, прижимаемых сверху пружиной 20, грундбуксой 21 и гайкой 22, каковой,сальник допускает свободно боковые перемещения трубки.
Предмет изобретения.
1. Устройство для охлаждения, поршней двигателей внутреннего горения, с приме-, нением телескопических трубок для подачи в, полость поршня и отвода наружу охлао ждающеи воды, отлиЧающееся тем, что в целях предотвращения смешивания охлаждающей воды со смазочным маслом, подвижное телескопическое звено 1,:выполненное в виде сдвоенной трубки (фиг.
1), снабжено в своей концевой части, обращенной к питательному или отводному для охлаждающей воды трубопроводу 10, выполняющим роль сальника кольцевым утолщением 8 с лабиринтным уплотнением, каковое утолщение имеет в нижней части скошенную» кромку 4 для направления просочившейся через сальник воды по стенкам неподвижной телескопической трубки 5, с последующим отведением воды наружу помощью кольцевого сборника 11, расположенного с некоторым зазором вокруг подвижной телескопической трубки, каковое устройство имеет целью отделить просочившееся через расположенный с другого конца подвижной трубки второй сальник 14 масло, оставшееся частично на стенках последней, от просочившейся воды при помощи зазора между телескопическими трубками, обусловленного утолщением 3.
2, При устройстве по п. 1 применение съемной наружной трубки 5, снабженной, в целях ее укрепления в корпусе, в верхней части опирающейся на соответствующее седло конической головкой и закрепляемой помощью упло гнительной гайки 18 (фиг.
4).
Идеальный одномоторный поршневой самолет для вас
Когда вы и ваш банковский счет наконец решите, что пришло время купить новый самолет, варианты будут сильно различаться по цене, характеристикам и задачам. У каждой марки и модели есть определенные возможности для выполнения определенных миссий, которые обеспечивают пилоту-владельцу наиболее эффективную окупаемость инвестиций, и то, где вы решаете вопрос «миссии», в конечном итоге определяет цену, которую вы платите, и набор функций, который вам требуется.
Выбор однодвигательных и многодвигательных самолетов с поршневым двигателем варьируется от небольших двухместных моделей для недорогих развлекательных полетов до роскошных моделей высокого класса с соответствующей ценой. Давайте посмотрим на несколько марок и моделей, доступных в настоящее время.
Отличный первый самолет для многих бюджетов — новый Texas Aircraft Colt. При базовой цене производителя в 167 000 долларов это доступный выбор для легкого спорта, который потягивает топливо, пока вы развлекаетесь в небе.
Тем не менее, с выбором Dynon SkyView HDX или Garmin G3X и авионикой GTN 650, полностью алюминиевой конструкцией и прочным шасси Colt также подходит для использования в учебных полетах.
Пилоты, которые некоторое время были в авиации, будут привлечены к новым Cessna Skyhawk, Skylane и Turbo Stationair HD от Textron Aviation. Все три модели представляют собой наследие, основанное на десятилетиях надежного авиационного производства, и хотя Skyhawk, Skylane и Stationair издалека могут выглядеть как Cessna 172, 182 или 206 вашего дедушки, эти новые модели в высшей степени совершенны. Сегодняшний Skyhawk летает за функциональной стеклянной панелью Garmin G1000 NXi, а его внутренний вид и ощущения намного превосходят любимый 172-й, на котором вы, возможно, тренировались в прошлом. Turbo Stationair в равной степени оснащен аналогичным комплектом авионики G1000 NXi, и он будет нести исключительную нагрузку, которая всегда привлекала пилотов-владельцев к устаревшему 206. Пространство для шести человек на улучшенных сиденьях, а также фирменные двойные задние двери модели позволяют загрузить все необходимое.
эти люди и груз легко. Skylane 182T находится в центре внимания с точки зрения миссии, с четырьмя сиденьями и значительной гибкостью как в полезной нагрузке, так и в производительности. Вы заплатите за сегодняшние модели Cessna больше, чем несколько десятилетий назад, но будете наслаждаться той же легендарной производительностью, удобством обслуживания и надежностью.
Узнать больше: 2020 Полеты Руководство покупателя
Если вы хотите летать по бездорожью, CubCrafters XCub или Aviat Husky A-1C-200 отлично подойдут для этой миссии. XCub разработан для обеспечения исключительной производительности при взлете и посадке, и, несмотря на его прочную конструкцию, в него было добавлено множество удобств для пассажиров. С панелью вокруг 10,6-дюймового пилотажного дисплея Garmin G3X пилоты смогут легко и безопасно преодолевать каньоны.
Aviat Husky A-1C-200 также предназначен для посадки и высадки на самых маленьких, самых требовательных маршрутах для бездорожья, предлагая пилоту много лошадиных сил от двигателя Lycoming IO-360-A1D6, при скорости всего 7,6 галлонов в час при скорости 55.
процент мощности. Если вы хотите проводить экстремальные операции с взлетом и посадкой, этот хот-род для бэккантри сделает это возможным.
Для пилотов-владельцев, ориентированных на дальние круизы, Beechcraft Bonanza G36 должен стать серьезным претендентом на ваши деньги. Как и предшествующие десятилетия Bonanza, G36 быстр, удобен и хорошо сложен. Панель Garmin G1000 NXi позволяет выполнять серьезные полеты по ППП, что делает G36 отличным выбором в качестве первого делового самолета. Еще один солидный крейсер — Archer LX от Piper, который во многом основан на знакомом семействе Cherokee. С его прекрасными кожаными сиденьями и панелью G1000 NXi пилоты, которые ранее летали на старых Cherokee, быстро поймут, что это серьезно модернизированный самолет.
Модель DA40 компании Diamond Aircraft занимает первое место в списках желаний многих пилотов. Компания известна тем, что обеспечивает высокий уровень безопасности каждой модели, а DA40 — это супер стильный, хорошо сконструированный самолет для первого владельца или опытного пилота IFR.
Сексуальная привлекательность рампы DA40 входит в стандартную комплектацию.
Если у вас ограниченный бюджет, серия Cirrus SR22 станет логичным выбором благодаря идеальному сочетанию скорости, безопасности, комфорта и возможностей. Доступен во многих пакетах, начиная с 654,9 долларов США.00, вы платите за привилегию летать на одном из самых мощных одномоторных самолетов, доступных на сегодняшний день. Комплект авионики Cirrus Perspective Plus от Garmin, двигатель Continental IO-550-N мощностью 310 л.с., парашютная система Cirrus Airframe и великолепный интерьер премиум-класса делают семейство SR22 таким же хорошим, как для личных или деловых полетов.
Эта статья была опубликована в выпуске Руководства покупателя журнала Flying Magazine за ноябрь 2020 г.
Глава 3b — Первый закон — Закрытые системы
Глава 3b — Первый закон — Закрытые системы — Стирлинг Эбдайнс (обновлено 05.07.2014) Глава 3: Первый закон термодинамики для
Закрытые системы
b) Машины с идеальным циклом Стирлинга (двигатели / охладители)
1.
Двигатель с циклом СтирлингаКонцептуально двигатель Стирлинга является самым простым из все тепловые двигатели. Он не имеет клапанов и включает в себя внешний подогрев. пространство и пространство с внешним охлаждением. Его изобрел Роберт Stirling, и интересный сайт к Боб Sier включает фотографию Роберта. Стерлинг, его оригинальный патентный рисунок 1816 года и анимированная модель. оригинального двигателя Стирлинга.
В исходном одноцилиндровом рабочем состоянии
газ (обычно воздух или гелий) герметизируется внутри цилиндров
поршень и перемещается между горячим и холодным пространством с помощью
вытеснитель. Рычажный механизм, приводящий в движение поршень и вытеснитель, будет двигаться
их так, что газ будет сжиматься, пока он находится в основном в
охлаждать пространство сжатия и расширяться в то время как в горячем расширении
пространство. Это ясно показано на соседней анимации, которая
был произведен Ричардом Уилером ( Зефирис ) Википедия . См. также анимацию, созданную Мэттом. Кевени в своем Стирлинге движок анимация сайт. Поскольку газ находится при более высокой температуре и, следовательно, давлении во время его при расширении, чем при его сжатии, вырабатывается больше мощности при расширении, чем реабсорбируется при сжатии, и это чистая избыточная мощность – это полезная мощность двигателя. Обратите внимание, что нет клапанов или прерывистого сгорания, что является основным Источник шума в двигателе внутреннего сгорания. Тот же рабочий газ используется снова и снова, что делает двигатель Стирлинга герметичная система замкнутого цикла. Все, что добавлено в систему, устойчивый высокотемпературный нагрев, и все, что удаляется из система представляет собой низкотемпературную (отработанную) теплоту и механическую энергию. |
|
Афины, штат Огайо, является рассадником велосипедной машины Стирлинга.
деятельности, как двигателей, так и охладителей, и включает НИОКР и
компании-производители, а также всемирно известные
консультанты в области компьютерного анализа цикла Стирлинга.
материнской компанией этого вида деятельности является Sunpower .
Он был сформирован Уильямом
Beale в 1974 году, в основном на основе его
изобретение свободнопоршневого двигателя Стирлинга, о котором мы расскажем ниже.
Они разработали свободнопоршневой двигатель/генератор мощностью 1 кВт, а с 1995
эта технология была использована компанией British Gas для разработки ТЭЦ (комбинированного производства тепловой энергии).
и мощность) – двигатель/генератор мощностью 1 кВт в настоящее время
производства Микроген
Engine Corporation (см. История и Двигатель интернет страницы).
В 2013 году компания Sunpower была приобретена компанией Ametek .
в Пенсильвании, однако продолжает выполнять цикл Стирлинга.
разработка машин в Афинах, штат Огайо.
Некоторые примеры одноцилиндровых двигателей Стирлинга: Стерлинг
Технология (обратите внимание на недавнее название компании
изменение: Комбинированная энергия
Technology ) — дочерняя компания Sunpower.
и изначально формировался для того, чтобы продолжить развитие и
изготовление 3,5 кВт СТ-5
Воздушный двигатель . Этот большой одноцилиндровый
двигатель сжигает топливо из биомассы (например, гранулы из опилок или рисовую шелуху) и
может функционировать как когенерационная установка в сельской местности. это не
свободнопоршневой двигатель и использует кривошипно-шатунный механизм для получения
правильная фазировка буйка.
В настоящее время комбинированная энергетическая технология
работает с Микроген
Двигательная корпорация , международная
компания, производящая свободнопоршневой двигатель/генератор MEC мощностью 1 кВт.
Компания Combined Energy Technology разработала многотопливную горелку для
двигатель и сотрудничает с Microgen, чтобы получить различные системы в
магазин.
Еще одним важным ранним двигателем Стирлинга является двигатель Леманна.
машина, на которой Густав Шмидт сделал первый разумный анализ
Двигатели Стирлинга в 1871 году. Энди Росс из Колумбуса, штат Огайо, построил небольшой
рабочая копия Леманн
машина , а также модель воздушный двигатель .
Когенерация солнечной энергии и тепла: С нынешний энергетический кризис и кризис глобального потепления, возобновляется интерес к возобновляемым источникам энергии, таким как энергия ветра и солнца, и распределенные системы когенерации тепла и электроэнергии. Круто Energy из Боулдера, Колорадо, ранее разработал полную солнечную система когенерации тепла и электроэнергии для домашнее использование с использованием технологии двигателя Стирлинга для электричества поколение. Это уникальное приложение включало эвакуирован трубчатые солнечные тепловые коллекторы (слайд любезно предоставлено rusticresource.com ), аккумулирование тепла, горячая вода и обогреватели, а также Стерлинг двигатель/генератор, использующий газообразный азот. В настоящее время они концентрируются на низкотемпературных (150°C — 400°C) системах рекуперации тепла (См.: Круто Energy ThermoHeart 25 кВт Обзор двигателя ).
Идеальный анализ: Пожалуйста
обратите внимание , что следующий анализ
Двигатели с циклом Стирлинга идеальны и предназначены только в качестве примера.
из Анализ первого закона закрытых систем. В реальном мире мы не можем ожидать
реальные машины работают лучше чем на 40 — 50% от идеальных
машина. Анализ реальных машин с циклом Стирлинга чрезвычайно
сложный и требует сложного компьютерного анализа (см., например,
веб-учебный ресурс по адресу: Stirling
Анализ цикла машины .)
Свободнопоршневой двигатель Стирлинга, разработанный
Sunpower, Inc уникальна тем, что не требует механического соединения.
между поршнем и вытеснителем, таким образом, правильная фазировка
между ними происходит за счет использования давления газа и усилия пружины.
Электроэнергия снимается с двигателя с помощью постоянных магнитов.
прикреплен к поршню, приводящему в движение линейный генератор переменного тока. В основном
Идеальный двигатель Стирлинга проходит 4 различных процесса, каждый из которых
которые могут быть проанализированы отдельно, как показано на P-V схема
ниже. Рассмотрим сначала работу, проделанную во всех четырех процессах.
Процесс 1-2 — это процесс сжатия, в котором газ сжимается поршнем, когда вытеснитель находится в верх цилиндра. Таким образом, в ходе этого процесса газ охлаждается в для поддержания постоянной температуры T C . Работа W 1-2 требуется для сжатия газа показано как площадь под P-V кривой и оценивается следующим образом.
Процесс 2-3 является процесс вытеснения постоянного объема, при котором газ вытесняется из холодного пространства в горячее пространство расширения. Никакая работа не сделана, однако, как мы увидим ниже, значительное количество тепла Q R поглощается газом из матрицы регенератора.
Процесс 3-4 представляет собой процесс изотермического расширения. Работа W 3-4 выполнена системой и отображается как область под P-V диаграмме, при этом тепло Q 3-4 добавляется в систему от источника тепла, поддержание постоянной температуры газа T H .
Чистая работа W net , выполненная за цикл, определяется по формуле: W net = (W 3-4 + W 1-2 ), где работа на сжатие W 1-2 есть отрицательный (проделанная работа на система).
Теперь рассмотрим тепло, переданное за все четыре процессов, что позволит оценить тепловой КПД идеальный двигатель Стирлинга. Напомним из предыдущего раздела, что в для того, чтобы сделать анализ первого закона идеального газа, чтобы определить передаваемого тепла, нам нужно было разработать уравнения для определения изменение внутренней энергии Δu в пересчете на Конкретный Теплоемкость идеального газа .
Два процесса постоянного объема образованы
удерживая поршень в фиксированном положении и перемещая газ между
горячие и холодные помещения с помощью вытеснителя. Во время процесса 4-1
горячий газ отдает свое тепло Q R , проходя через матрицу регенератора, которая
в последующем полностью восстановился в процессе 2-3.
Мы найдем в главе 5 что это максимальный теоретический эффективность, достижимая от тепловой машины, и обычно упоминается как Карно эффективность. Для получения дополнительной информации по этому вопросу см. на бумагу: А Встреча Роберта Стирлинга и Сади Карно в 1824 году представлен на выставке 2014 МЭК .
Обратите внимание, что при отсутствии регенератора тепло Q R должно подаваться нагревателем. Таким образом, эффективность будет значительно сократиться до η th = W нетто / (Q в + Q R ). Кроме того, охладитель должен будет отводить тепло, которое обычно поглощается регенератором, поэтому холодильная нагрузка будет увеличен до Q из + Q R . Напомним, что Q 2-3 = Q R = -Q 4-1 .
Обратите внимание, что практический цикл Стирлинга имеет много потерь.
связанный с ним и реально не связанный с изотермическими процессами,
ни идеальной регенерации.
Кроме того, поскольку Free-Piston Stirling
циклические машины предполагают синусоидальное движение, P-V схема имеет овальную форму, а не острые края
определены на приведенных выше схемах. Тем не менее, мы используем идеальную модель Стирлинга.
цикл, чтобы получить первоначальное понимание и оценку цикла
производительность.
Проблема
3.2 — Sunpower EG-1000 Stirling
Двигатель/генератор
________________________________________________________________________________
2. Охладитель цикла Стирлинга
Один из важных аспектов машин с циклом Стирлинга, который
нам нужно учитывать, что цикл можно обратить вспять — если мы положим net
работать в цикле, то его можно использовать для откачки тепла из
источник температуры к высокотемпературному стоку. Солнечная сила принимал активное участие в разработке
Холодильные системы с циклом Стирлинга и производство по циклу Стирлинга
криогенные охладители для сжижения кислорода. В 1984 Sunpower разработала
свободный поршень Duplex
Машина Стирлинга , имеющая только три движущихся
части, включая один поршень и два вытеснителя, в которых зажигался газ
Двигатель цикла Стирлинга приводил в действие охладитель цикла Стирлинга.
Глобальное похолодание
была создана в 1995 году как дочерняя компания Sunpower, и
был сформирован в основном для разработки свободнопоршневого цикла Стирлинга
кулеры для домашнего холодильника. Эти системы, кроме
значительно эффективнее обычного парокомпрессионного
холодильники, имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они компактны, портативны.
агрегаты, использующие гелий в качестве рабочей жидкости (а не хладагенты ГФУ
например, R134a с потенциалом глобального потепления 1300). Более
Недавно Global Cooling решила сосредоточить свои разработки
усилия по системам, в которых практически нет конкурентных
системы — охлаждение между -40°C и -80°C, и они установили
новое название компании: Стерлинг
Ультрахолод .
Обновить
— 2021: Стерлинг
Ультранизкая температура Ultracold (ULT)
Морозильники отвечают сегодняшним беспрецедентным задачам развертывания COVID-19.
Обратитесь к Walgreens
Пример вакцины против COVID-19 , а также Стерлинг
Ultracold объединяется с Biolife Solutions .
К счастью, мы получили два оригинальных M100B. кулеры от Global Cooling. Один используется как демонстрационная единица, и показан в работе на следующей фотографии. Секунда устройство настроено как ME Старший Лабораторный проект , в котором мы оцениваем фактическая производительность машины при различных заданных нагрузках и температуры.
Схематическая диаграмма, за которой следует анимированная схема кулера (оба любезно предоставлены Global Cooling (в настоящее время Stirling Ultracold ) показаны ниже
Концептуально кулер предельно прост.
устройство, состоящее по существу всего из двух подвижных частей — поршня
и вытеснитель. Буек перемещает рабочий газ (гелий)
между пространствами сжатия и расширения. Фазирование между
поршень и вытеснитель таковы, что, когда большая часть газа находится в
окружающее пространство сжатия, то поршень сжимает газ, в то время как
отвод тепла в окружающую среду.
Затем вытеснитель вытесняет газ
через регенератор в холодное расширительное пространство, а затем оба
вытеснитель и поршень позволяют газу расширяться в этом пространстве, в то время как
поглощая тепло при низкой температуре.
__________________________________________________________________________________________
Задача 3.3 — Цикл Стирлинга Кулер M100B — Идеальный анализ
К сожалению анализ фактического цикла Стирлинга машины чрезвычайно сложны и требуют сложного компьютера анализ. Рассмотрим идеализированную модель этого охладителя, определенную в точки схемы P-V показано ниже, чтобы определить идеальную производительность M100B в типичных рабочих условиях, как описано ниже. ( Примечание что представленные здесь значения не являются фактическими значениями M100B, однако были разработаны вашим инструктором для целей этого упражнения только ).
Процесс (1)-(2) представляет собой процесс изотермического сжатия
при температуре T C =
30°C, в течение которого нагревается Q C .
отбрасывается в окружающую среду. Процесс (2)-(3) представляет собой постоянный объем
процесс вытеснения, при котором тепло Q R отводится в матрицу регенератора. Процесс (3)-(4)
процесс изотермического расширения при температуре T Е = -20°С,
во время которого плавка Q E поглощается из морозильной камеры, и, наконец, процесс (4)-(1) является
процесс вытеснения постоянного объема, в ходе которого тепло Q R поглощается из матрицы регенератора. Таким образом, идеал
Цикл Стирлинга состоит из четырех отдельных процессов, каждый из которых
можно анализировать отдельно. Состояние (1) определяется на максимальной громкости
35 см 3 и
давление 1,9 МПа, а состояние (2) определяется при минимальном объеме
30 см 3 . Энергия
передается как при сжатии, так и при расширении.
указан на схемах P-V следующим образом:
Поскольку рабочим телом является гелий, который является идеальным
газа, мы везде используем уравнение состояния идеального газа.
Таким образом, P V = m
R T, где R = 2,077 кДж/кг K, и Δu = Cv ΔT, где Cv = 3,116
кДж/кг К. (см.: Идеал
Свойства газа )
а) Определить теплоту, поглощаемую при расширении пробел Q E во время процесс расширения (3) — (4) (Джоули). Определить также тепло потребляемая мощность (Ватт). Обратите внимание, что частота цикла – это линия частота (f = 60 Гц). [Вопрос Е = 8,56 Дж (мощность = 513,6 Вт)]
b) Определить чистую работу, выполненную за цикл. (Джоули): Вт нетто = W E + W C (Обратите внимание, что работа сжатия W C всегда отрицательна). Определить также потребляемую мощность к линейному электродвигателю (Ватт). [W нетто = -1,69 Дж (мощность = -101 Вт)]
c) Оценка коэффициента полезного действия холодильник определяется как: COP R = Q E / W нетто . (нагревать поглощается в пространстве расширения, деленному на чистую выполненную работу).
[КС Р = 5,07]г) Определить количество теплоты, отводимой рабочая жидкость Q R as он проходит через матрицу регенератора в процессе (2)-(3). [Q R = -16,46 Дж (мощность = -988 W)]
Если бы не было регенератора присутствует, то это тепло должно быть отведено от газа с помощью процесс расширения с целью снижения температуры до холода температура морозилки. Как это повлияет на производительность кулер? Обсудите важность эффективного регенератора в охладитель цикла Стирлинга.
[КС Р = 5,07]____________________________________________________________________________________
К Части c) Первый закон — дизельные двигатели
К Части d) Закона Первый закон — двигатели цикла Отто
__________________________________________________________________________________________
Инженерная термодинамика, Израиль
Уриэли находится под лицензией Creative
Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.