1598005352-c8ee7d2a5515e9724b112e615ad75d2e (811199), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Так, использование водорода в качестве источника энергии связано с проблемой более дешевого способа его получения из воды (в настоящее время водород добывается из природного газа); разработка электрических ~ В 1970 г. мировое потребление водорода составило аколо! 8 млн. т аккумуляторов (свинцовых, никель-железных, ннкель-кадмиевых, цинк-воздушных, горячих натриево-серных и др.) — с проблемами создания достаточно емких, надежных, легких, дешевых и относительно быстро подзаряжающнхся аккумуляторов.
Кроме того, перевод большого парка автомобилей на электротягу связан с ограниченными запасами металлов (в частности„свинца) и дополнительной выработкой электроэнергии. Что касается топливных элементов, то они в настоящее время слишком дороги. Технические характеристики парового двигателя не уступают характеристикам обычного бензинового двигателя; кроме того, в нем может быть обеспечено более полное сгорание топлива. Однако для парового двигателя предстоит решить проблемы смазки цилиндров, работы двигателя при сильном морозе илн сильной жаре. Вероятно, это будет так же трудно, как найти удовлетворительный источник энергии для эльктррмобнля.
В предлагаемой читателю книге проф. Грэхема Уокера «Машины, работающие по циклу Стирлинга» рассматриваются вопросы перспективного развития и применения машин Стирлинга. Эти машины отличаются универсальностью и конструктивным разнообразием и могут работать как двигатели, холодильные машины, тепловые насосы и генераторы давления во многих областях техники. Как двигатели они имеют ряд существенных преимуществ: высокая эффективность и экономичность, возможность работы от разнообразных низко- и высокопотенциальных источников энергии (углеводородные топлива — твердые, жидкие, газообразные; ядерная н солнечная энергия; теплота реакции окисления металлов, теплота геотермального пара и термальной воды и т.
д.). В двигателях могут быть использованы различные рабочие тела (воздух, водород, гелий, СО„химически реагирующие газы и др.). Они могут работать по замкнутому и открытому термодинамическим циклам и отличаются малым уровнем шума, а при использовании углеводородных топлив — низким содержанием токсичных составляющих выхлопных газов. Специфическим свойством двигателей Стирлинга является их способность к длительной автономной работе в энергосистемах при отсутствии атмосферного воздуха (в космических нлн подводных условиях).
Стремление реализовать потенциальные возможности этих двигателей вызвало проведение интенсивных научно-исследовательских, конструкторских и экспериментальных работ в ряде зарубежных фирм: Филипс, Дженерал Моторс, Юнайтед Стирлинг, Форд, Волво и др. В результате были созданы и'исследованы двигатели широкого диапазона мощностей (от нескольких ватт до 3500 кВт) различного назначения (для применения в различных энергосистемах, для транспорта, для работы в космосе, в подводных условиях; для военных и бытовых целей и т. и.).
Целевые испытания подтвердили положительные качества двигателей, их конкурентоспособность с традиционными двигателями и другими преобразователями эяергии. Было отмечено, что применение двигателей Стир- линга целесообразно в тех случаях, когда существующие системы по отдельным показателям не вполне удовлетворяют предъявляемым требованиям (например, в шахтах, карьерах, в городском транспорте и т. и.) нли вообще неприменимы.
Способность двигателей Стирлинга утилизировать отбросную теплоту промышленных предприятий и других объектов делает его применение чрезвычайно выгодным с точки зрения экономии природного топлива н расширения топливного баланса. Для СССР с его огромной территорией и различными климатическими и ресурсными зонами применение двигателей Стирлннга может позволить использовать (особенно в отдаленных районах) местные виды топлива без предварительной их переработки.
К числу недостатков разработанных двигателей (в основном типа автомобильных) относятся их несколько большие массо-габаритные параметры и более высокая стоимость. С целью их устранения в настоящее время ведутся работы по решению широкого круга вопросов: от совершенствования теории и методики расчетов по оптимизации необходимых параметров до совершенствования технологии производства. Отдельные типы двигателей Стнрлинга изготавливаются рядом зарубежных фирм. Несмотря на ряд существенных преимуществ двигателей Стирлинга, они пока еще не получили заметного массзвого распространения.
Это обусловлено рядом обстоятельств как технико-экономического (проблемы конструкционных материалов, регеяератора, снижение затрат на производстве и т. п.), так и коммерческого характера (существование традиционных двигателей, сохранение коммерческой тайны). Однако, независимо от этого, ожидается, чте их массовое серийное производство (для транспортных систем) в некоторых странах начнется в 1981 г.
и к 1985 г. составит 10% всего количества выпускаемых двигателей. На основе конструкций двигателей Стирлинга были разработаны и эффективные холодильные и криогенные машины (ожижители и криорефрижераторы) различной холодопроизводительности с широким диапазоном рабочих температур. Они уже нашли широкое применение во многих областях науки, техники и на производстве в установках для ожижения и реконденсации различных газов, для очистки инертных газов от примесей, в лабораторных (ядерных и низкотемпературных) экспериментах, для хранения веществ и материалов при низких температурах. Разработанные конструкции ряда машин характеризуются надежностью, термодинамнческой эффективностью, относительно малыми массой и габаритами, удобством регулирования и возможностью автоматизации.
Книга Г. Уокера предназначена для широкого круга читателей и преследует цель познакомить читателя с вопросами работы и применения машин с циклом Стирлинга. Автор не дает полного описания тех или иных машин и процессов, происходящих в отдельных аппаратах, в сложной математической форые, а стремится изложить научные, технические, зкономические н' другие прин- ГЛАВА ПЕРВАЯ ВВЕДЕНИЕ. 1-1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ Б. Сутугии цнпы, на которых базируются разработки машин Стнрлинга, а также отметить те трудности, которые возннкают при их создании. В связи с этим может показаться, что изложению элементарных основ фнзнкн, термодинамики, теплопередачи, гидравлики нли механики уделяется слишком много места, тогда как данные о конкретных особенностях самих машин приведены в весьма сжатой форме. Между тем следует иметь в виду, что принцип действия машин Стирлннга позволяет создавать множество нх модификаций, базирующихся на общих фундаментальных законах с использованием достижений многих областей современной науки и техники, Классификация всего многообразия машин Стнрлинга излагается автором в гл. 6. Такое изложение, позволяющее оценить (илн найтн пути к оценке) возможности н трудности, возникающие прн преобразовании энергии с помощью машин Стирлинга, с учетом несколько популярного характера книги представляется на первом этапе знакомства с проблемой весьма целесообразным, а для расширения круга читателей — просто необходимым.
В целом имеющийся в книге материал нс ограничивается изложением только элементарных понятий, а является следствием длительных н глубоких исследований н содержит ценные справочные сведения, которые можно найти в обширном списке литературы, приведенном автором в конце книги. Она выгодно отличается от других подобных нзданнй свопм наиболее полным представлением всего многообразия схем, возможностей н областей применения машин Стнрлннга. Автор книги Г.
Уокер — широко известный за рубежом спе; цналнст по машинам Стнрлннга, профессор ннженерно-механического факультета университета Калгари в Канаде, консультант ряда министерств н промышленных фирм Англии, США, Канады. Предлагая вниманию читателей настоящую книгу, хочется надеяться, что вопросы, связанные с исследованием и прим"нением машин Стирлинга, заинтересуют читателя. Машина, работающая по циклу Стнрлинга, представляет собой устройство с замкнутьоа термодинамическим регенератнвным циклом, в котором циклические процессы сжатня н расширения осуществляются при различных уровнях температуры, а управление потоком рабочего тела происходит путем изменения его объема; на этом принципе основано превращение теплоты в работу нлн наоборот.
Существуют машины, работающие по открытому регенератнвному циклу, где управленне потоком рабочего тела осуществляется с помощью клапанов. Точнее, такие машины работают по циклу Эриксона, но на практике различие между ними не слишком суще. ственно н. ввиду этого определение «машнна Стнрлннга» часто от. носится ко всем без исключения типам регенеративных машин. Это обобщенное название большого семейства машин с самымн разнообразными'функцнямн, характеристиками и конструкциями.
В это семейство входят как ротационные, так и поршневые машины, в конструкции которых используются механизмы различной сложности. Все этн машины способны работать как двигатели, тепловые насосы, генераторы давления н холодильные установки. 1-2. РАЗЛИЧНЫЕ НАЗВАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ Двигатели Стнрлннга часто имеют и другие названия, как, например, тепловые воздушные нлн тепловые газовые двигатели; прнсванвают нм н специфические названия: двигатели Хейнричи (Не(пПс!), Робинсона (Г«оп~цзпп) илн Ренкнна — Напнра (1(еп(ппе — й(ар(ег). В результате это приводит к нечеткости терминология.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
