Энергоагрегат с низкотемпературным двигателем Стирлинга и вихревой трубой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Преобразование низкотемпературной тепловой энергии в промышленное тепло возможно с использованием теплового насоса или двигателя, работающего по циклу Стирлинга. Тепловые насосы с циклом Стирлинга широко освещены в литературе; здесь рассматривается использование вихревой трубы, позволяющее за счет эффекта Ранка-Хилша получить тепло достаточной для обогрева температуры и холод для холодильных установок.

Общая схема установки показана на рис. 2.4.1. В качестве теплоисточника может использоваться теплота сточных вод, теплота водоемов, теплота земли (скважин). Передача тепла в нагретую часть двигателя Стирлинга осуществляется тепловой трубой. Охладителем является низкотемпературная среда - зимой атмосферный воздух, летом - запасенная ледяная масса.

В качестве двигателя с циклом Стирлинга могут быть использованы свободнопоршневая машина Била (Beale) или двигатель с приводной мембраной. Характеристики таких двигателей отличаются от двигателей с кривошипно-шатунным механизмом; они полностью герметичны, что позволяет использовать практически любые рабочие тела.

Рис.2.4.1 (нажмите для увеличения)

Двигатель рис. 2.4.2. состоит из трех основных элементов: тяжелый рабочий поршень, легкий вытеснитель и цилиндр с уплотнениями. Рабочая полость находится над поршнем и разделяется на полость сжатия между рабочим поршнем и вытеснителем и полость расширения - над вытеснителем. Полость расширения взаимодействует с нагревателем, полость сжатия с холодильником.

Двигатель (в настоящей схеме) используется как газовый компрессор, т.е. колеблющийся рабочий поршень выполняет также роль поршня комрессора. Выполненные исследования двигателя такого типа (Agbi, 1971) показали его вполне удовлетворительную работу рис.

Еще более перспективным для данной схемы является двигатель компрессор мембранного типа с абсолютной герметизацией двигательной полости.

Анализ термодинамической эффективности цикла низкотемпературного двигателя Стирлинга в сравнении с обычными условиями выявляет, как и ожидалось, низкие рабочие параметры: так при температуре нагревателя - 300 К и температуре охладителя - 250 К, термический к.п.д. цикла составляет лишь 17%, но с учетом того, что здесь перерабатывается бросовое низкотемпературное возобновляемое тепло, система становится вполне конкурентоспособной.

Рис.2.4.2. Двигатель Стирлинга свободно поршневого типа (схема Била, Beale W.): 1. Тепловая труба нагревателя, 2. Нагреватель, 3. Вытеснитель, 4. Корпус, 5. Охладитель, 6. Шток втеснителя, 7. Поршень, 8. Выход сжатого воздуха, 9. Вход воздуха, 10. Тяжелый поршень, 11. Картер

Особый интерес представляет использование в двигателе двухфазного рабочего тела. Теория двигателя Стирлинга показывает, что для повышения удельной мощности двигателя необходимо повышение среднего давления рабочего процесса. Отношение рабочих объемов Vmax/Vmin у таких двигателей редко превышает 2-2,5 и изменения давления всецело определяется этими цифрами. При нижнем давлении, равном или близком к атмосферному, верхнее давление не превышает 0,3-0,5 МПа. Однако двухфазные рабочие тела - например (Бутадиен-1,3, температура кипения которого - 4,4°С; аммиак - 33°С; цис- и транс-Бутен-2 соответственно +3 и 0°С и др.) позволяют получить более высокое среднее давление цикла.

Для любого рабочего тела удельный объем жидкости значительно меньше объема насыщенного пара. С повышением среднего давления увеличивается выходная мощность и улучшается теплопередача при прохождении процессов испарения и конденсации.

Таким образом, при использовании двухфазного рабочего тела возможно повышение рабочей мощности в 2-3 раза при тех же температурных пределах.

Известные преимущества двигателя Стирлинга - бесшумность работы, отсутствие вредных эмиссий, герметичность, отсутствие вибраций являются особо ценными в данной схеме, так как позволяют разместить энергоблок в непосредственной близости к жилому помещению.

Вихревая труба является сегодня наиболее простым и изученным инструментом для одновременного получения тепла и холода. Соотношение между горячими и холодными потоками газа достаточно просто регулируется, т.е. зимой большая часть энергии тратится на обогрев, летом - на охлаждение.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива С ростом температуры растет и аппетит насекомых-вредителей 11.09.2018 Насекомые будут съедать больше, чем человек съедает на обед, говорит Кертис Дойч (Curtis Deutsch) из Вашингтонского университета в Сиэтле. Основываясь на том, как тепло изменяет метаболизм и размножение насекомых, он и его коллеги считают, что каждый градус Цельсия в сторону "плюса" означает дополнительные 10-25% урожая пшеницы, кукурузы и риса, съеденные насекомыми. Насекомые уже пробивают себе путь, уничтожая на 8% больше кукурузы и пшеницы в мире каждый год, и на 14% - риса. Если средняя температура на Земле подскочит на два градуса выше доиндустриального уровня, ежегодные потери урожая будут достигать 10% для кукурузы, 12% для пшеницы и 17% для риса. В совокупности эта потеря составляет около 213 миллионов тонн зерен трех культур. В отличие от млекопитающих и птиц, насекомые очень сильно зависят от температуры окружающей среды: чем жарче вокруг, тем выше их температура - и наоборот. По мере того как насекомое нагревается, его метаболизм также ускоряется. Чем быстрее оно сжигает энергию, тем быстрее у него вновь наступает чувство голода; а чем больше оно питается, тем быстрее оно воспроизводится. По словам исследователей, темпы ускорения не очень сильно различаются у разных насекомых. Таким образом, ученые разработали математическую модель, по которой можно рассчитать, насколько увеличится число насекомых, с какой скоростью они будут размножаться и уничтожать зерно в более теплых климатических условиях. Новый анализ показывает, что наибольший рост вредителей проявится, скорее всего, в зонах мягкого климата: в тропических регионах "темп жизни" насекомых практически достиг своего потолка, чего нельзя сказать о насекомых, которые живут при более низких температурах. При таких условиях наиболее уязвимой культурой становится пшеница. Кроме того, повышение температуры может препятствовать насекомым проникать на новые территории и, напротив, помогать. Потепление также может повлиять на паразитов, которые борются с насекомыми-вредителями. К тому же и вредители, и растения могут адаптироваться к новым условиям и развиваться по-другому. Поэтому должны совершенствоваться и модели прогноза будущего риска для сельскохозяйственных культур, уверены ученые.

Другие интересные новости:

▪ Карбеновый рекорд

▪ Жители Помпеи сортировали мусор для повторного применения

▪ Противоугонная автомагнитола

▪ Мини-компьютер Zotac ZBox Nano D518

▪ Ожидается рост популярности гелиевых жестких дисков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. Подборка статей

▪ статья Лучших дней воспоминания. Крылатое выражение

▪ статья Что такое реактивные потоки? Подробный ответ

▪ статья Обучение в кабинете Технология. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Крокодил для теплоотвода. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Узел на платке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026