Расчетно-экспериментальное исследование процессов в двигателе стирлинга, предназначенном для утилизации бросовой теплоты

• Автор: Рыбалко, Андрей Иванович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 192 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных условных обозначений и сокращений

Введение
1. Использование двигателей Стирлинга для утилизации тепловых потерь, сопровождающих технологические процессы, работу теплоэнергетических и теплогенерирующих установок

(состояние вопроса)

1.1. Возможность и целесообразность использования двигателей Стирлинга для утилизации тепловых потерь, сопровождающих технологические процессы, работу теплоэнергетических и теплогенерирующих установок

1.2. Организация подвода теплоты в утилизационных двигателях Стирлинга

1.3. Постановка цели и задач исследования

2. Термодинамические особенности работы утилизационных двигателей Стирлинга

2.1. Термодинамика процесса передачи теплоты от продуктов сгорания к рабочему телу утилизационного двигателя Стирлинга
2.1.1. Структура энергии потока продуктов сгорания и механизм формирования потерь ее работоспособности
2.1.2. Особенности использования энергии, передаваемой
в форме теплоты от потока продуктов сгорания к рабочему
телу утилизационного двигателя Стирлинга
2.1.3. Система показателей для оценки работоспособности энергии продуктов сгорания
2.2. Термодинамика процессов во внутреннем контуре
двигателей Стирлинга
2.2.1. Известные термодинамические модели процессов
во внутреннем контуре двигателя Стирлинга
2.2.2. Уточненная термодинамическая модель процессов

во внутреннем контуре двигателя Стирлинга
2.3. Выводы
3 Анализ энергетических превращений во внутреннем контуре двигателя Стирлинга
3.1. Энергетический баланс внутреннего контура двигателя
Стирлинга с учетом разделения потоков на составляющие
их эксергию и анергию
3.2. Влияние различных факторов на особенности протекания процессов во внутреннем контуре двигателя Стирлинга
3.3. Влияние различных факторов на интегральные показатели двигателя Стирлинга
3.4. Выводы
4. Экспериментальное исследование термодинамических процессов
в утилизационных двигателях Стирлинга
4.1. Конструктивные особенности исследованных двигателей Стирлинга
4.1.1. Двигатели ДС 6,5/3
4.1.2. Двигатель ДС 5,5/2,1;
4.2. Влияние режима работы двигателя на интегральные характеристики цикла
4.3. Влияние режима работы двигателя на конфигурацию цикла
4.4. Потоки и потери эксергии во внутреннем контуре
4.5. Эксергоанергетический баланс внутреннего контура
4.6. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

СПИСОК ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
И СОКРАЩЕНИЙ
А - анергия;
Ьюпл - перерасход топлива теплосиловой или теплогенерирующей
установки, вызванный потерями эксергии с потоком продуктов сгорания;
Српс - изобарная средняя массовая теплоемкость продуктов сгорания;
D _ диссипация эксергии;
Е - энергия;
Ех - эксергия;
Ехр - механическая составляющая эксергии потока продуктов сгорания;
Ехт - термическая составляющая эксергии потока продуктов сгорания;
Ехх - химическую составляющую эксергии потока продуктов сгорания;
Еуг - энергия, подводимая к рабочему телу утилизационной установки;
Еугпс - энергия, отводимая от продуктов сгорания для последующей
утилизации;
fq - доля теплоты, которая может быть передана утилизационной установке, во всей энергии потока продуктов сгорания (потенциальная степень использования теплоты потока продуктов сгорания);
Ге - потенциальная степень использования энергии потока продуктов
сгорания;
fex - потенциальная степень использования эксергии продуктов
сгорания;
Нос - энтальпия окружающей среды;
Нпс - энтальпия продуктов сгорания;
Р - давление;
Qnc - теплота выбрасываемых в атмосферу продуктов сгорания;
Rnc индивидуальная газовая постоянная продуктов сгорания;
v - эксергетическая характеристика потока теплоты;
- доля теплоты, отводимой от продуктов сгорания для последующей утилизации, в теряемой ими теплоте;
те - коэффициент работоспособности теплоты продуктов сгорания;

Глава
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ УТИЛИЗАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА
В первой главе было показано, что утилизационные ДС отличаются от стирлингов другого назначения простотой конструкции, меньшими массогабаритными показателями и стоимостью. Важным обстоятельством является и то, что существенно сокращается объем термодинамических задач, связанных с созданием и доводкой утилизационных ДС. Практически все внимание в этом случае концентрируется на процессах, происходящих в системе передачи теплоты от ПС к рабочему телу ДС, и во внутреннем контуре, т.е. непосредственно на совершающемся здесь цикле.
* 2Л. Термодинамика процесса передачи теплоты от продуктов сгорания к рабочему телу утилизационного двигателя Стирлинга
2.1.1. Структура энергии потока продуктов сгорания и механизм формирования потерь ее работоспособности
При рассмотрении ПС, выбрасываемых в атмосферу при реализации каких-либо технологических процессов или теплоэнергетическими и теплогенерирующими установками, приходится иметь дело с потоком вещества, т.е. открытой термодинамической системой. Поскольку движение потока сопровождается передачей теплоты от ПС в ОС, а процесс выброса газов нельзя считать протекающим достаточно медленно, то, сгрого говоря, этот процесс является неравновесным. Однако, сделав предположение о квазиравновесности (это предположение в отношении обсуждаемых процессов относят ко второму порядку приближения [17]), можно воспользоваться уравнениями термо-