Отчет антиплагиата полная версия (1229429), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Разумеется, температурахолодной части наполнителя несколько повысится. Следовательно, движениепоршня в сторону закрытого конца первоначально не вызовет увеличениядавления, а даже приведет к падению последнего. Но скорость движениявоздуха будет снижаться, и та его порция, которая попала в горячую частьнаполнителя, станет прогреваться. Давление газа будет увеличиваться. Поршеньдвинется в обратном направлении. По мере выталкивания поршня в сторонуоткрытого конца холодный воздух начнет попадать в горячую часть, чтопервоначально приведет к росту давления. Однако из-за малой теплоемкостинаполнителя нагретая часть остынет, а мощности нагревателя не хватит дляподдержания постоянной температуры.
Начнется обратный процесс - падениедавления и новый цикл.2.2 2 Механическая и стационарная часть двигателя внешнего сгоранияСтирлингаКонструктивно данный тип двигателя состоит из механической истационарной частей, смонтированных на станине. Смоделированный мной посуществующим проектам двигатель Стирлинга в программном комплексе Solid25Works представлен на рисунке 2.2.Рисунок 2.2 – Смоделированный двигатель СтирлингаОн состоит из подставки, на которой крепится сама конструкция(представлена на рисунке 2.3).Рисунок 2.3 – Подставка под двигательИзготовленная деталь представлена на рисунке 2.426Рисунок 2.4 – Фото изготовленной подставкиНа подставке расположена стойка (пример на рисунке 2.5), которая служитопорой для колб.Рисунок 2.5 – Стойка под колбыИзготовленная деталь представлена на рисунке 2.6.27Рисунок 2.6 – Фото изготовленной стойкиСтойка крепится с двух сторон крепежными уголками.
Крепежные уголкипредставлены на рисунке 2.7.Рисунок 2.7 – Крепежные уголкиИзготовленная деталь представлена на рисунке 2.8.28Рисунок 2.8 – Фото изготовленных крепежных уголковКрепежные уголки крепятся к стойке и подставке болтами и гайками(пример на рисунке 2.9).Рисунок 2.9 – Гайка и шурупНа колбу крепится манжета, которая служит уплотнением. Манжетапредставлена на рисунке 2.10.Рисунок 2.10 – Манжета29Изготовленная манжета представлена на рисунке 2.11.Рисунок 2.11 – Фото изготовленной манжетыКолба фиксируется к стойке с помощью крепежной крышки (рисунок 2.12).Рисунок 2.12 – Крепежная крышкаКрепежная крышка была изготовлена на 3D принтере.
Фото деталипредставлено на рисунке 2.13.Рисунок 2.13 – Фото изготовленной крепежной крышки30К стойке крепится подобная манжета (представлена на рисунке 2.14) как ина колбе, для того чтобы при фиксации колба не треснула, а также длядополнительного уплотнения.Рисунок 2.14 – Манжета на стойкуИзготовленная манжета представлена на рисунке 2.15.Рисунок 2.15 – Фото изготовленной манжетыС помощью набора шпилек (представленных на рисунке 2.16) на колбе подстойку (рисунок 2.5) собирается конструкция из двух крепежных крышек(рисунок 2.12) и манжет (рисунки 2.11 и 2.14).31Рисунок 2.16 – ШпилькаИспользуемые шпильки представлены на рисунке 2.17Рисунок 2.117 – Фото используемых шпилекВнутри колбы располагается поршень (рисунок 2.18).Рисунок 2.18 – ПоршеньДанный поршень был изготовлен на токарном станке. Фото деталипредставлено на рисунке 2.19.32Рисунок 2.19 – Фото изготовленного поршняПоршень (рисунок 2.18) совершает возвратно – поступательное движение ичерез шатун (рисунок 2.20) передает усилие коленчатому валу.Рисунок 2.20 – ШатунИзготовленный шатун представлен на рисунке 2.21.Рисунок 2.21 – Фото изготовленного шатунаКоленчатый вал (рисунок 2.22) преобразует его в крутящий момент.33Рисунок 2.22 – Коленчатый валИзготовленный коленчатый вал представлен на рисунке 2.23.Рисунок 2.23 – Фото изготовленного коленчатого валаЗа счет вращения коленчатого вала раскручивается маховик (представлен нарисунке 2.24).Рисунок 2.24 – МаховикИзготовленный маховик представлен на рисунке 2.25.34Рисунок 2.25 – Фото изготовленного маховикаМаховик зафиксирован на коленчатом валу (рисунок 2.22), который в своюочередь вращается на двух опорах (рисунок 2.26).Рисунок 2.26 – Стойки под маховикИзготовленные стойки представлены на рисунке 2.27.35Рисунок 2.27 – Фото изготовленных стоек2.3 Термодинамическая часть двигателя внешнего сгорания СтирлингаРабочий процесс термоакустического двигателя реализуется в двухстеклянных колбах разного диаметра.
В колбе меньшего диаметра (рисунок2.29) происходит нагрев газа, который с помощью поршня (рисунок 2.18)перемещается в колбу большего диаметра (рисунок 2.30).Рисунок 2.28 – Колба меньшего диаметраИспользуемая колба представлена на рисунке 2.29.36Рисунок 2.29 – Фото используемой колбы меньшего диаметраРисунок 2.30 – Колба под поршеньИспользуемая колба под поршень представлена на рисунке 2.31.Рисунок 2.31 – Фото используемой колбы под поршеньВ колбе меньшего диаметра (рисунок 2.28) располагается металлическаясетка (рисунок 2.32), которая служит радиатором для отвода теплоты.37Рисунок 2.32 – Металлическая сеткаИспользуемая металлическая сетка представлена на рисунке 2.33Рисунок 2.33 – Фото используемой металлической сеткиВнешним источником теплоты является свеча (рисунок 2.34).Рисунок 2.34 Свеча383 ВЫВОД УРАВНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ СТИРЛИНГАВ данном разделе будет представлен расчет КПД двигателя Стирлинга.На рисунке 1 изображен цикл, который состоит из двух изотерм и двухизохор.Рисунок 3.1 – Диаграмма в P-V координатах:1-2 и 3-4 – изотермы; 4-1 и 2-3 - изохорыНа линии 1-2 и 3-4 температуры остаются постоянными (t=const),количество теплоты идет на совершение работы.
На линиях 4-1 и 2-3 остаетсяпостоянным объем, сообщаемое на этих изохорах количество теплоты идет наувеличение внутренней энергии. Такой цикл называется циклом Стирлинга. Нарисунке 1 - это температура нагревателя, при которой сообщаетсяколичество теплоты на верхней изотерме; - температура холодильника.Работа в этом цикле складывается из положительной работы на участке 1-2и отрицательной работы на участке 3-4.
В расчетах я все величины считаюположительными, то есть под работой на участке 3-4 я понимаю модуль этой39отрицательной работы. Следовательно, работа за цикл представляет собойразность работ на участке 1-2 и на участке 3-4, которая рассчитывается поформуле, (3.1)где - положительная работа на участке 1-2, Дж;- отрицательная работа на участке 3-4, Дж.Далее вводим обозначения. Работа на участке нагрева - это работанагревателя, а работа на участке - это работа холодильника.Для того чтобы найти КПД любого теплового двигателя требуется работуподелить на ту теплоту которую потребляет рабочее тело в цикле, то есть тутеплоту которую тело получает от условного нагревателя. Теплота в данномцикле подводится на участках 4-1 и 1-2. Суммарное количество теплоты,которое подводится в цикле, рассчитывается по формуле, (3.2)где - теплота, подводимая на участке 4-1;- теплота, подводимая на участке 1-2.Данную сумму в формуле 3.2 можно представить как работу на участке 1-2,так как количество теплоты на этом участке равно работе – это изотермическийпроцесс, плюс то, что получается на изохоре, рассчитывается по формуле, (3.3)где - поправочный коэффициент,- температура нагревателя, оС;- температура холодильника, оС.40Далее вводим обозначения.
- количество теплоты, подводимое научастке 4-1.Далее выведем формулу для расчета КПД, (3.4)где - это все количество теплоты, которое получается в цикле, минус токоличество теплоты, которое получается на изохоре.Найдем работу на изотерме 3-4 по следующей формуле, (3.5)где - это работа на участке 3-4;- степень сжатия (во сколько раз один объем больше другого) на рисунке 1обозначены, как и .Найдем работу на изотерме 1-2 по следующей формуле, (3.6)где - это работа на участке 1-2.Формулы (3.5), (3.6) получаются интегрированием.В дальнейших расчетах используется следующее соображение, работа научастке 3-4 (участок контакта с холодильником) относится к работе на участке1-2 как отношение температур, рассчитывается по формуле, (3.7)Используя все допущения, формула КПД Стирлинга сведется к такому виду41, (3.8)где - это фактически КПД цикла Карно.Предположим, что есть устройство, (3.9)которое позволяет отдавать некому телу на участке 2-3 и отбирать то жеу этого тела на участке 4-1.
Тогда из формулы (3.8) будет равно нулю и, где - КПД цикла Карно. Такое устройство называется регенератор.Функция регенератора переводить газ с одной изотермы на другую безтеплообмена с нагревателем или холодильником.Если регенератор передает 100 % тепла, то формула будет выглядетьследующим образом. (3.10)Если регенератор передает %, то ( ) % нужно получить отнагревателя, формула будет выглядеть следующим образом(3.11)Чем лучше регенератор, тем ближе к 1.Таким образом, при условии идеального регенератора, к.п.д. двигателяСтирлинга численно равен к.п.д. цикла Карно, что примерно, при условииреализации двигателя с учетом современных технологий, составляет около 80%.42434 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕАЛИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРНОЙМОДЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ СТИРЛИНГА4.1 Общая характеристика показателей оценки экономическойэффективности технического решенияЦель работы - создание «Лабораторной модели двигателя Стирлинга».Основная цель создания данного двигателя заключается в том, чтобы упроститьпроцесс изучения двигателей внешнего сгорания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
