Пояснительная записка Прус Ю 152гр (1229430), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Изготовленная манжета представлена на рисунке 2.15.
Рисунок 2.15 – Фото изготовленной манжеты
С помощью набора шпилек (представленных на рисунке 2.16) на колбе под стойку (рисунок 2.5) собирается конструкция из двух крепежных крышек (рисунок 2.12) и манжет (рисунки 2.11 и 2.14).
Рисунок 2.16 – Шпилька
Используемые шпильки представлены на рисунке 2.17
Рисунок 2.117 – Фото используемых шпилек
Внутри колбы располагается поршень (рисунок 2.18).
Рисунок 2.18 – Поршень
Данный поршень был изготовлен на токарном станке. Фото детали представлено на рисунке 2.19.
Рисунок 2.19 – Фото изготовленного поршня
Поршень (рисунок 2.18) совершает возвратно – поступательное движение и через шатун (рисунок 2.20) передает усилие коленчатому валу.
Рисунок 2.20 – Шатун
Изготовленный шатун представлен на рисунке 2.21.
Рисунок 2.21 – Фото изготовленного шатуна
Коленчатый вал (рисунок 2.22) преобразует его в крутящий момент.
Рисунок 2.22 – Коленчатый вал
Изготовленный коленчатый вал представлен на рисунке 2.23.
Рисунок 2.23 – Фото изготовленного коленчатого вала
За счет вращения коленчатого вала раскручивается маховик (представлен на рисунке 2.24).
Рисунок 2.24 – Маховик
Изготовленный маховик представлен на рисунке 2.25.
Рисунок 2.25 – Фото изготовленного маховика
Маховик зафиксирован на коленчатом валу (рисунок 2.22), который в свою очередь вращается на двух опорах (рисунок 2.26).
Рисунок 2.26 – Стойки под маховик
Изготовленные стойки представлены на рисунке 2.27.
Рисунок 2.27 – Фото изготовленных стоек
2.3 Термодинамическая часть двигателя внешнего сгорания Стирлинга
Рабочий процесс термоакустического двигателя реализуется в двух стеклянных колбах разного диаметра. В колбе меньшего диаметра (рисунок 2.29) происходит нагрев газа, который с помощью поршня (рисунок 2.18) перемещается в колбу большего диаметра (рисунок 2.30).
Рисунок 2.28 – Колба меньшего диаметра
Используемая колба представлена на рисунке 2.29.
Рисунок 2.29 – Фото используемой колбы меньшего диаметра
Рисунок 2.30 – Колба под поршень
Используемая колба под поршень представлена на рисунке 2.31.
Рисунок 2.31 – Фото используемой колбы под поршень
В колбе меньшего диаметра (рисунок 2.28) располагается металлическая сетка (рисунок 2.32), которая служит радиатором для отвода теплоты.
Рисунок 2.32 – Металлическая сетка
Используемая металлическая сетка представлена на рисунке 2.33
Рисунок 2.33 – Фото используемой металлической сетки
Внешним источником теплоты является свеча (рисунок 2.34).
Рисунок 2.34 Свеча
3 ВЫВОД УРАВНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ СТИРЛИНГА
В данном разделе будет представлен расчет КПД двигателя Стирлинга.
На рисунке 1 изображен цикл, который состоит из двух изотерм и двух изохор.
Рисунок 3.1 – Диаграмма в P-V координатах:
1-2 и 3-4 – изотермы; 4-1 и 2-3 - изохоры
На линии 1-2 и 3-4 температуры остаются постоянными (t=const), количество теплоты идет на совершение работы. На линиях 4-1 и 2-3 остается постоянным объем, сообщаемое на этих изохорах количество теплоты идет на увеличение внутренней энергии. Такой цикл называется циклом Стирлинга. На рисунке 1 
- это температура нагревателя, при которой сообщается количество теплоты на верхней изотерме; 
- температура холодильника.
Работа в этом цикле складывается из положительной работы на участке 1-2 и отрицательной работы на участке 3-4. В расчетах я все величины считаю положительными, то есть под работой на участке 3-4 я понимаю модуль этой отрицательной работы. Следовательно, работа за цикл представляет собой разность работ на участке 1-2 и на участке 3-4, которая рассчитывается по формуле
, (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 работа нагревателя 
, а работа на участке - это работа холодильника 
.
Для того чтобы найти КПД любого теплового двигателя требуется работу поделить на ту теплоту которую потребляет рабочее тело в цикле, то есть ту теплоту которую тело получает от условного нагревателя. Теплота в данном цикле 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 изотермический процесс, плюс то, что получается на изохоре, рассчитывается по формуле
, (3.3)
где 
- поправочный коэффициент,
- температура нагревателя, оС;
- температура холодильника, оС.
Далее вводим обозначения. 
- количество теплоты, подводимое на участке 4-1.
Далее выведем формулу для расчета КПД
, (3.4)
где 
- это все количество теплоты, которое получается в цикле, минус то количество 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 1 обозначены, 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 на участке 3-4 (участок контакта с холодильником) относится к работе на участке 1-2 как отношение температур, рассчитывается по формуле
, (3.7)
Используя все допущения, формула КПД Стирлинга сведется к такому виду
, (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 же у 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 без теплообмена с нагревателем или холодильником.
Если регенератор передает 100 % тепла, то формула будет выглядеть следующим образом
. (3.10)
Если регенератор передает 
%, то (
) % нужно получить от нагревателя, формула будет выглядеть следующим образом
(3.11)
Чем лучше регенератор, тем ближе 
к 1.
Таким образом, при условии идеального регенератора, к.п.д. двигателя Стирлинга численно равен к.п.д. цикла Карно, что примерно, при условии реализации двигателя с учетом современных технологий, составляет около 80%.
4 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕАЛИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРНОЙ МОДЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ СТИРЛИНГА
4.1 Общая характеристика показателей оценки экономической
эффективности технического решения
Цель работы - создание «Лабораторной модели двигателя Стирлинга». Основная цель создания данного двигателя заключается в том, чтобы упростить процесс изучения двигателей внешнего сгорания. Данная лабораторная установка позволит наглядно изучить принцип работы двигателя Стирлинга. Она поможет изучить теорию по данной теме, закрепить полученные знания и проверить на практике принцип работы.
Данная установка носит образовательный характер. Образование оказывает многостороннее значительное влияние на развитие экономики. Это воздействие идет главным образом через повышение производительности труда. Рабочий, имеющий более высокий уровень образованности и культурного развития, как правило, быстрее осваивает специальность и достигает высокой квалификации, производительнее и экономнее использует оборудование, материалы. Разумеется, производительность труда зависит не только от уровня образования рабочего и его квалификации. Она определяется многими факторами, прежде всего уровнем технической вооруженности труда и его организации. Внедрение новой техники, прогрессивной технологии и методов организации труда не может обеспечить желаемых результатов, если уровень образования и квалификации не будет повышаться. Не всегда возможно точно определить, какая часть прироста производительности труда обеспечивается за счет техники, и какая часть за счет роста квалификации рабочих. Следовательно, рост образования и квалификация рабочих - один из основных факторов повышения эффективности труда, ускорения социально-экономического развития общества.
Экономическая эффективность образования имеет два аспекта: внутренний и внешний [9]. Под внутренним аспектом подразумевается рассмотрение таких экономических проблем, которые отражают рациональное использование ресурсов самой отраслью образования в целом, и каждым образовательным учреждением, в частности. Показателями внутренней экономической эффективности являются затраты на обучение одного человека, содержание и научный уровень образования, качество профессиональной подготовки, профессиональная структура подготавливаемых кадров. При рассмотрении внешней эффективности большое значение приобретает исследование экономической отдачи вложенных обществом средств на образование. Выработать приемлемые методы и наиболее полно отражающие действительную роль образования методы измерения его экономической эффективности очень сложно.
Экономическая оценка образования как отрасли человеческой деятельности требует количественного измерения затрат в этой сфере с его экономической отдачей [10]. Однако, поскольку результаты труда в сфере образования нельзя выразить в каких-либо стоимостных показателях, приходится пользоваться косвенными показателями (квалификацией).
В сочетании двух указанных аспектов эффективности также проявляется особенность отрасли образования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
