1598005352-c8ee7d2a5515e9724b112e615ad75d2e (811199), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Быть реалистами. Легко сделаться оптимистом и восторженно относиться к потенциальным возможностям машин Стирлинга. Необходимо признать, что двигатель фирмы «Филипс» — это результат длительной, 35-летней работы большой группы высококвалифицированных инженеров, имеющих тесный контакт со многими иностранными компаниями, а сама фирма занимает, вероятно, одно из ведущих мест в мире в исследовательских работах. Но, несмотря на это, ни один из двигателей Стирлинга не был продан фирмой 134 «Филипс». Следует также отметить, что «Дженерал моторс», одна из крупнейших мировых корпораций, работала по лицензиям фирмы «Филипс» еще с 1958 г.
и после 20-летних значительных достижений прекратила эти работы. В то же время фирма «Филипс» и две другие фирмы, работающие по ее лицензиям, ведут работы, очевидно, стимулированные мотивами прибыли, тем самым показывая, что они рассматривают исследования по двигателям Стирлинга как заслуживающие внимания. Результатом увеличивающейся заботы общества об охране окружающей среды является принятие законодательства о чистых, бесшумных двигателях, что, несомненно, приведет к увеличению стоимости н к усложнению двигателей внутреннего сгорания и тем самым обеспечит благоприятную возможность двигателям Стирлинга успешно конкурировать с существующими двигателями для транспортных систем.
Поэтому в предстоящее десятилетие будет складываться интересная ситуация, исход которой трудно предсказать. С осторожностью выбирал»ь рынки сбыта. Разработка двигателей Стирлинга как жизнеспособной замены бензиновых двигателей внутреннего сгорания и дизелей — трудная и почетная задача, но требует огромных затрат и времени. Вероятно, имеет смысл рассмотреть менее масштабныеобласти техники, где конкуренции (такой, как с двигателями внутреннего сгорания) не существует.
Очевидно, к ним относятся те небольшие области применения двигателей Стирлинга, где требуются установки с автономной и надежной работой электрогенераторов с использованием химической, ядерной или солнечной энергии. В этом случае общий коэффициент преобразования энергии в установке около 20% является вполне удовлетворительным, поскольку единственный конкурент — термоэлектрические генераторы имеют от 4 до 7И. Широкая возможность выбора как радиоизотопного, так и других видов топлив вполне достаточна, чтобы окупить дорогую, вручную сделанную машину. Заказчиков таких систем очень много.
К ним относятся все государственные береговые службы, связанные с навигацией, гражданские и военные ведомства, а также железнодорожные компании. Их заинтересованность простирается от очень небольших машин (мощностью 20 — 50 Вт) до двигателей мощностью в несколько киловатт. Двигатели должны быть простыми по конструкции, несложными в эксплуатации, с умеренными средними значениями удельной мощности и с приемлемыми эффективными к. п. д. Существует рынок сбыта и для небольших и дешевых электрогенераторов, работающих на солнечной энергии и способных обеспечить зарядку аккумуляторов в дневное время, которые затем используются для освещения.
По-видимому, аналогичное применение имеется и для водяных насосов с приводом от двигателей, преобразующих солнечную энергию. Двигатели Стирлинга мощностью до ?,35 кВт (10 л, с.) (сравнительно большие, бесшумные, надежные, малооборотные, со средним значением эффективного к. п.
д., 1зь работающие на природном топливе) могут заинтересовать владельц в, яхтдля использования в качестве силовой установки и источника,. электроэнергии. Машины, работающие по обратному циклу Стирлинга, могут найти применениевцелом ряде рефрижераторных установок (или в кондиционерах воздуха) в транспортных системах или в; общественных зданиях как с электрическим приводом, так и с при- -.-' водом от двигателя, составляющих единый блок. Избегать сложностей. История двигателей Стирлинга содержит ~.' много претенциозных примеров, усугубленных неудачами.
Для того . чтобы вникнуть в какую-нибудь область, необходимо получить ' опыт на небольшой одноцилиндровой машине. Вначале нужно из-. „ бегать применения снльфонов, диафрагм, сложных механизмов, кла- ': панов и материалов с неизвестными свойствами: их можно будет '- применить в двигателях несколько позже, если после серии экспери- . ментов они еще будут казаться заманчивыми. Далее необходимо ", также избегать соблазна сделать конструкцию двигателя настолько --', гибкой, чтобы можно было изменять в широком диапазоне любой ', из его параметров.
Это — общая ошибка, и почти всегда она приводит к компромиссной конструкции двигателя со множеством фланцев и с относительно массивными теплопроводными узлами. 1;- 7"еплообменники. Тепловые потоки в двигателе чрезвычайно важны для достижения успеха. Мы должны отделить горячую и холодные зоны в машине, используя, возможно, для этого длинный кольцевой регенеративный канал, как об этом' уже говорилось в гл. 7. В целях уменьшения тепловых потерь влияние теплопроводных частей должно быть сведено до минимума путем использования тонких стенок деталей; кроме того, должна быть предусмотрена также и тепловая изоляция (теплозащитные экраны от излучения и теплопроводности).
В конструкции машины должно быть всегда использовановодяное охлаждение, поскольку коэффициент теплопередачн от рабочего тела к жидкости на несколько порядков выше, чем в случае 'охлаждения газом. Теплообмен между горячим газом и стенкой и между стенкой и рабочим телом как в холодной, так и в горячих зонах двигателя должен быть улучшен использованием развитых поверх» н остей. Конструкционные материалы. Лучшим материалом для уплотнений и подшипников является материал марки К()1 01(.
В первых образцах двигателей нет необходимости в закалке или в нанесении покрытия на трущиеся поверхности деталей, изготовленных из мягкой или нержавеющей стали, кроме твердого анодирования алюминиевых трущихся поверхностей. В предварительных испытаниях ц(Л.ОХ может быть смазан вязким светлым машинным маслом. Это является лучшим способом разрешить проблему длительной смазки и лучшим направлением в изучении этого вопроса.
Следует избегать также использования в качестве рабочего тела двигателя водорода или гелия: водород опасен, а гелий дорог. Использование этих газов во всех случаях, за исключением экспери- 136 ментальных двигателей, повлечет за собой почти неразрешимые проблемы уплотнений. Вместо этого рекомендуется использовать воздух.
В этом случае воздух может быть быстро восполнен с помощью небольшого насоса с приводом от двигателя. Далее в первых образцах машин следует избегать применения специальных высокотемпературных сплавов. Они дорогие, трудно- обрабатываемые и могут оказаться ненужными. Для горячейзоны можно использовать обычную нержавеющую сталь, а для остальных частей двигателя — малоуглеродистую сталь или алюминий. Эяономичиосив в изголювлекии.
При изготовлении необходимо избегать лишних операций, но это ни в какой мере не должно отражаться на самой конструкции. Часто отдельные узлы наиболее выгодно изготовить из целой массивной заготовки, в то время как в серийном производстве могут быть использованы либолитые детали, либо уже готовые узлы. Для уменьшения тепловой инерции не рекомендуется применять различные соединения в зоне высоких температур, такие как фланцевые или другие соединения, прокладки и т. д.; лучше в этом случае обходиться без сварки с помощью простой пайки с малой массой применяемого металла. Согапвоп, ГГ.
В. (1968). рече!ораеп1 оГ а з! С ч е о а з!ар!П!ед Ясгйпд епб!пе 1о оичее!оп Соп(~тисе, ВоЫды, Со!мадо, Г).З.А. А 'в еч!сев. госеед!пдв оГ ГЬе Згд Гп( г о, . ( 90). ТЬеопе дег !стайспвзсЫпеи. НааЬпг . Ьеа(-ехсЬапдегз !пс!пд!пд Ьеа( сопдпсйо й ев сои пс юи !п Гбе сйгес(соп оГ Г!осч. Гс)айопа( айеу, Л. А. (1958). ТЬе НоЫпвопй е а!г еп ! Бос. К!пб'в Сой. Гс)есчсввйе 2 Гс)о 2 р 49 . 11., !Гойи)сЬ, М.!. апй Нпйеап, Р. Н.
(~972с. ~! !ар ап ед е~ю!е(оредиейед аг(И!с(а! ЬевгЬ. Е)сГ/ГВ 10, 0 Е Ср М",„„',","Л„п,")'"п'1!'"'! 'у р"!" Оп Роиег !тот Еай!0!во(ор" . М. (1953). ЕПес1 о! го(агу гедепега)ог 7 759 — б '" "т!п'р"п( ре'Ьгаапсе Тгапв А 3 тесЛ Епбг' Напзеп, Н. (!929). ОЬег й1е1Ьеопе йез чсагт еаов(аизсбез! и гедепега(огеп. Ги геаеиее(огз ГГ. А. Е. Е!Ьаг Теп есЬ.
ипе), 173 — 200. Оп 1 . ( ). Гс)аЬегипбвчег(аЬгеп зпг Ьегесбпип й в всЬез !п ебепега(от~и. Е. Апб~~ Майи М Ь. 1! А та е ае(Ьод оГ д!аепв!оп!пд гедепегайче Ь а1- Ь .... 'Ь е епега!че еа -ехсбапйегв. Н.А.Е. ЫЬгагу Нащеп, Н. (1942). ЧегчоПз(апйб(е ЬегесЬпип йев чс гебепегв(огеи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
