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

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 компрессора. 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 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°C; аммиак - 33°C; цис- и транс-Бутен-2 соответственно +3 и 0°C 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:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Краска, уничтожающая бактерии и вирусы 11.05.2025 Британские ученые из Ноттингемского университета создали уникальное антимикробное покрытие, способное активно уничтожать широкий спектр опасных микроорганизмов. В центре этой технологии - краска на основе эпоксидной смолы, в которую встроено антисептическое вещество хлоргексидин. Известный в медицине как мощный дезинфицирующий агент, он был равномерно распределен в составе покрытия, активизируясь в процессе высыхания. Благодаря такому подходу, покрытие превращается в долговечную защитную пленку, активно нейтрализующую микроорганизмы, соприкасающиеся с ее поверхностью. Уникальность новинки заключается в ее универсальном действии: краска эффективна против как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, а также грибков. Результаты лабораторных испытаний показали, что поверхность, обработанная этим составом, успешно уничтожает кишечную палочку, золотистый стафилококк и даже частицы коронавируса. Такое широкое действие делает материал особенно ценным для применения в высокорисковых зонах, где важна защита от разнообразных патогенов. Дополнительные исследования проводились для оценки устойчивости покрытия к механическим повреждениям. Ученые выяснили, что даже при наличии царапин бактерицидные свойства сохраняются, что особенно важно для помещений с интенсивным потоком людей, таких как коридоры, приемные и операционные. Более того, проведенные тесты подтвердили: бактерии не только не размножаются на поверхности, но и не смываются в окружающую среду при контакте с жидкостями, что снижает риск их распространения. Команда также проверила долговечность защитного эффекта. Первичные результаты показали, что антимикробные свойства сохраняются в течение длительного времени, даже без дополнительной обработки. Это говорит о потенциале технологии для устойчивого использования в учреждениях здравоохранения и других местах массового пребывания людей. В перспективе покрытие можно будет наносить на непористые материалы, что расширяет спектр применения - от дверных ручек до стен и мебели. Параллельно в Ноттингемском университете ведутся работы по внедрению антимикробных компонентов в другие типы материалов. В частности, разрабатываются гели, повязки и пластики с аналогичными свойствами. Такой подход позволяет создавать целые экосистемы защиты, где поверхности и предметы сами становятся активными средствами профилактики инфекции. Разработка краски с антимикробным действием приобретает особую значимость на фоне стремительного роста числа устойчивых к антибиотикам штаммов. Как отмечают авторы исследования, подобные технологии могут стать эффективной альтернативой химической обработке и регулярному применению антисептиков, тем самым снижая зависимость от медикаментов. В ближайшем будущем команде предстоит пройти регуляторные проверки и провести клинические испытания для оценки безопасности и эффективности в реальных условиях. Однако уже сейчас ясно, что подобные инновации способны кардинально изменить подход к санитарной защите в медицинских учреждениях, транспорте, школах и других общественных пространствах, предлагая мощный инструмент в борьбе с инфекциями нового времени.

Другие интересные новости:

▪ Глядя друг на друга, собаки и люди синхронизируют работу мозга

▪ Инсталляционные проекторы 10000 лм от Epson

▪ Электрохимический метод изготовления стали без угля

▪ Квантовый секундомер

▪ Apple построит солнечную электростанцию

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья На лбу написано. Крылатое выражение

▪ статья Где находится остров в озере, по площади превосходящий само это озеро? Подробный ответ

▪ статья Начальник отдела аренды. Должностная инструкция

▪ статья Преобразователь напряжения для светодиодного фонаря. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Неугомонные зернышки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026