1598005352-c8ee7d2a5515e9724b112e615ad75d2e (811199), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Можно отметить следующие положительные стороны двигателя Била для рассматриваемого случая применения: 1) двигатель самозапускающийся, что уникально для одноцилиндровой машины; 2) двигатель прост по конструкции, управлению н не требует смазки подшипников; 3) двигатель может обходиться без уплотнений для газа; 4) двигатель может работать в любом положении, так что реципиент при желании может лежать, стоять или сидеть'. Р-3-10.
Привод электрогенераторов в ядерных энергетических установках Идея использования очень больших двигателей Стирлинга, возможно, типа Рнии, как преобразователей тепловой энергии на базовых атомных электростанциях мощностью в несколько мегаватт была рассмотрена в общих чертах Брэдли (Вгад!еу), сотрудником ядерных лабораторий Чок Ривер Управления по атомной энергии Кайады (А1оппс Епегцу Ац1Ьог(1у о1 Сапаба, СЬарх У,Иег Ь(ис1еаг 1.аЬога1одез). Брэдли предлагает объединить канал охлаждения реактора с нагревателем двигателя, в котором рабочее тело двигателя — гелий, находящийся при высоком давлении, был бы одновременно и основным хладагентом реактора. Преимущество такой системы ясно видно нз сравнения с другими газоохлаждаемыми реакторами и вторичными пароперегревателями.
Двигатель Стирлинга более прост, менее дорог, а поэтому не требуется отдельных насосов или компрессоров дня основного хладагента реактора. Нерабочий объем двигателя должен быть минимальным, что приводит к отказу от соединительных труб, магистралей подвода и т. д. Реактор в этом случае должен быть неотъемлемой частью двигателя. 1 3Л Наиболее полное описание функций и работы сердца приведено в кыигьс 1.оплоте О.
Тье Неаы. Мог!6 0п!тегяИу Е!Ьгвгу, уГе!пдеще14 апд Х!сщзоп 0971), 1.опдоп. ыа Идея двигателя Стирлннга с реакторным источником теплоты, по-видимому, представляется заманчивой. Другой идеей, обладающей большей гибкостью, является использование модифицированного двигателя Стирлинга с клапанами, т. е., по сути дела, двигателя Эриксона, у которого, однако, меньшие возможности к ограничению нерабочего объема по сравнению с двигателем Стирлннга. Р-3-44. Универсальные энергетические системы Универсальные энергетические системы представляют собой механические агрегаты, которые, будучи снабжены топливом, воздухом и водой, могут обеспечить все энергетические потребности, включая кондиционирование воздуха, выработку электроэнергии, получение горячей и холодной воды. Для таких установок„применяемых в служебных помещениях, мотелях, гостиницах, жилых домах, складах и крупных торговых центрах, обычно требуется первичный двигатель мощностью 37 — 370 кВт (50 — 500 л.
с.). Разработка универсальных систем активно поощрялась в США в 60-е годы как часть усилий, направленных на покрытие коммерческих и бытовых потребностей в газе в летние месяцы с целью выравнивания графика его потребления в течение всего года.
В США кондиционирование воздуха (под этим подразумевается охлаждение и получение необходимой влажности воздуха) является социальным благом такой же важности, как н отопление. Газ хорошо подходит для целей отопления, но меньше для охлаждения. Были предприняты серьезные попытки с целью улучшения характеристик или уменьшения стоимости абсорбционных холодильных систем с газовым теплопоглощением, но они оказались до сух пор безуспешными. Ряд универсальных энергетических систем уже действует. В большинстве из них используется либо газообразное, либо жидкое топливо, а для преобразования выделившейся при сгорании части химической энергии в механическую применяется двигатель какого-либо типа.
Механическая энергия расходуется для привода электрогенератора и компрессора парокомпрессионного рефрижератора. Электроэнергия для целей освещения может быть получена с высокой частотой электрического тока (400 Гц), а для силового электрооборудования, работы грузоподъемных машин, кухонного оборудования и рефрижераторов — с относительно высоким напряжением. Отводимая с выхлопными газами от двигателя теплота может быть использована для отопления зданий, получения пара низкого давления, для кухонь и прачечных, горячего водоснабжения для обычных целей, а также как источник теплоты в холодильной установке абсорбционного цикла, которая охлаждает воду или соляной рассол для кондиционера воздуха.
Необходимо отметить, что создание универсальных установок довольно заманчивая идея. Их работа не зависит от подводимой извне электроэнергии, и в ннх существуют определенные перспективы эффективного использования различных видов энергии. К сожалению, есть и много практических недостатков; система в целом дорога, надежность пока еще неудовлетворительна, аэксплуатационные расходы могут стать высокими. В некоторых больших городах США подача природного газа уже пе является неограниченной и требуются необходимые запасы мазута на случай прекращения подачи газа.
Это обстоятельство увеличивает стоимость системы и требует от двигателя способности работать на обоих видах топлива. Другая проблема заключается в том, что при работе трудно подобрать одновременно электрическую нагрузку для графика нагревания и охлаждения; вследствие этого, если только не предусмотрен большой аккумулятор низкопотенциальной энергии, не достигается эффективного использования энергии.
В настоящее время маловероятно, что различные фирмы, производящие двигатели, электроприводы, теплообменники, использующие теплоту выхлопных газов, и рефрижераторные установки, скоординируют свои ' ' усилия для создания малогабаритной системы. Универсальные энергетические системы стремятся создавать из отдельных, уже готовых, но не особенно хорошо подходящих для этих целей агрегатов.
Поэтому стоимость системы высокая, а результаты не совсем удовлетворительные. До тех пор, пока все усилия не будут направлены на производство надежной, хорошо скомпонованной в едином блоке системы е приемлемой стоимостью, в ней возможны лишь небольшие усовершенствования. В настоящее время в универсальных энергетических системах используются газотурбинные или поршневые двигатели внутреннего сгорания.
Газовые турбины отличаются хорошей надежностью, но имеют очень низкую эффективность, особенно при частичной нагрузке. Поршневые газовые двигатели имеют лучшие характеристики, но недостаточно надежны, а поэтому велики их эксплуатационные расходы. Ввиду этого может оказаться, что бесшумные, эффективные двигатели Стирлинга, способные работать на различных видах топлива, найдут непосредственное применение в универсальных энергетических системах. Возможно, что потребность в охлаждении будет удовлетворена холодильной машиной Стирлинга с приводом от двигателя, и вероятно также, что установка может состоять из многоцилиндровой машины, работающей в зависимости от местных условий в режиме либо двигателя, либохолодильной машины.
Также может быть предусмотрен и единый электромеханический блок, позволяющий в зависимости от требований выполнять роль электрогенератора с подводом тепла или холодильной машины с электроприводом. Однако к вопросу о применении универсальных энергетических систем должен быть более осторожный подход. По более поздним представлениям такие системы малооправданны в высокоразвитых странах, где имеются дешевые и надежные источники электроэнергии, но они, вероятно, могут быть использованы в менее обжитых районах, таких, как отдаленные мотели, охотничьи и лыжные базы, полярные исследовательские станции и нефтедобывающие установки в пустыне.
120 ГЛАВА ДЕСЯТАЯ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 10-1. СВОВОДИОПОРШИЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВИЛА Большие перспективы применения имеют свободнопоршневые двигатели, изобретенные профессором Билом из университета штата Огайо. Эти двигатели самозапускающиеся, с необычными характеристиками, отличающимися от характеристик одноцилиндровых двигателей с кривошипно-шатунным механизмом; кроме того, отдельные варианты двигателей Ф могут быть изготовлены без вся- 4 ких уплотнений для газа. В последнем случае заполнение рабочим телом под давлением и герметизацию двигателей можно производить при их изготовлении, что обеспечит относительно высокую удельную мощность и предотвратит возможное загрязнение движущихся узлов от внешней пыли. В таком исполнении двигатели могут быть применимы для тех случаев, когда их обслуживание является проблемой, т.
е. в малоразвитых в техническом отношении вггвяввувв(Б Б Время Б Ббьем странах, в военных целях и для бытовых нужд. Рис. 10-1. Основные составные части Двигатели Била могут ра- снободноноршнеаого двигателя Стирботать в любом положении— линга (диигатель Била). à — вмтеенитель; 2 — рабочяй поршень; В ВЕРТИКаЛЬНОМ, ГОРИЗОНтаЛЬНОМ* б — штон вмтеейителя; б — полость рае- НШ(ЛОННОМ ИЛН ПЕРЕВЕриутОМ шнреяня; б — иольневой Регеиератор: б — волость сжатия; 7 — буферная ооИх конструкция очень проста: л ы Р— давление в рабочей волости; В них нет ни пружин, ни клана- Рь — давление в буферной полости (вред. нов, ни каких-либо других механически действующих узлов.
Принцип действия. В двигателе Била имеются три основных элемента: тяжелый рабочий поршень, легкий вытеснитель и цилиндр с уплотнениями на обоих концах (рис. 10-1). Как видно из рисунка, шток вытеснителя относительно большого диаметра проходит через рабочий поршень. Шток вытеснителя полый, с открытым торцом, так что внутренняя полость вытеснителя соединена (и фактически является ее частию) с полостью, расположенной ниже рабочего поршня, называемой буферной полостью. К рабочей полости относится часть цилиндра над рабочим поршнем, подразделяемая на полость сжатия — между рабочим поршнем н вытеснителем и по- 12! Заказ Ва (баб лость расширения — над вытеснителем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
