Повышение эффективности утилизационных стирлинг-электрических установок путем совершенствования системы подвода теплоты

• Автор: Шуховцев, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Основные условные обозначения и сокращения

Глава 1. Использование двигателей Стирлинга для утилизации

тепловых потерь. Системы подвода теплоты в этих двигателях (состояние вопроса)

1.1. Возможность и целесообразность использования

двигателей Стирлинга для утилизации теплоты

отработавших газов ДВС

1.2. Системы подвода теплоты в двигателях Стирлинга

1.3. Постановка цели и задач исследования

Глава 2. Термодинамическая модель процесса передачи энергии от отработавших газов ДВС во внутренний контур двигателя стирлинг-электрической

* установки через промежуточный теплоноситель

2.1. Структура энергии потока отработавших газов поршневых ДВС и процесс передачи ее во внутренний контур двигателя стирлинг-электрической
установки через промежуточный теплоноситель
2.2. Термодинамика процесса передачи теплоты от отработавших газов поршневого ДВС во внутренний
ф контур двигателя стирлинг-электрической установки
через промежуточный теплоноситель
2.3. Выбор температуры плавления теплоаккумулирующего материала стабилизатора температуры
Глава 3. Математическая модель процесса передачи
энергии от отработавших газов во внутренний контур двигателя стирлинг-электрической установки через
♦ промежуточный теплоноситель
3.1. Математическое описание энергетических процессов в системе подвода теплоты в случае,
когда температура отработавших газов
выше температуры теплоаккумулирующего материала
3.2. Математическое описание энергетических процессов в системе подвода теплоты в случае,
когда температура отработавших газов
выше температуры теплоаккумулирующего материала
Глава 4. Экспериментальная установка. Программа и методика
исследования
4.1 .Экспериментальная установка
4.2. Оценка погрешности измерений
4.3. Программа и методика экспериментального
исследования
Глава 5. Результаты экспериментального исследования
5.1. Энергетические показатели потока продуктов сгорания, выбрасываемых в атмосферу
5.2. Исследование энергетических процессов
в системе передачи теплоты от отработавших газов к рабочему телу двигателя стирлинг-электрической установки
5.3. Исследование рабочего процесса Стирлинг-электрической установки
Заключение
Использованная литература
Приложение
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
вмт - верхняя мертвая точка
ВА - вспомогательные агрегаты
ВК - внутренний контур
ВНК - внешний нагревательный контур
две - двигатель внутреннего сгорания
дс - двигатель Стирлинга
кпд - коэффициент полезного действия
нмт - нижняя мертвая точка
ог - отработавшие газы
он - оребренный нагреватель
пдвс - поршневой двигатель внутреннего сгорания
пм - приводной механизм
ПС - продукты сгорания
пмт - переключатель многоточечный
РТ - рабочее тело
егт - система генерации теплоты
сот - система отвода теплоты
СПРТ - система пополнения рабочим телом внутреннего контура
епт - система подвода теплоты к нагревателю
СРД - система регулирования двигателя
СТ - стабилизатор температуры
СУ - силовая установка
СЭУ - стирлинг-электрическая установка
ТА - тепловой аккумулятор
ТАМ - тепло аккумулирующий материал
тг - тепловой генератор
уд - утилизационный двигатель
УС - утилизационная система

Еххам=ЕхТогТам - Стам. (2.7)

Эксергию, полученную ТАМ, можно выразить и как
Ехтам = С>там (1 - Тос/Ттам). (2.8)
Учитывая, что <30гтам = Ртам, диссипация эксергии при передаче теплоты от ОГ теплоаккумулирующему веществу будет равна
Втам= (2 Т (=--Ц. (2.9)
ОГ ОС "Р Т

• В дальнейшем часть теплоты, поступившей к ТАМ, расходуется на
нагрев и изменение его агрегатного состояния, а другая часть будет передаваться рабочему телу ДС. Этот тепловой поток может быть найден по формуле:
Рдс =ШртСрт(Ттам -Тх), (2.10)
где Шрт - масса рабочего тела ДС, находящаяся в горячей полости двигателя
• (в нагревателе); с - удельная массовая теплоемкость рабочего тела ДС, на-
~ т’тах
ходящаяся в горячей полсти двигателя; Тдс - максимальная температура ра-бочего тела ДС.
Очевидно, что разница тепловых потоков (()там - ()дс) затрачивается
на нагрев и изменение агрегатного состояния ТАМ.
Поток эксергии, поступивший к рабочему телу ДС, может быть найден по формуле:
Ехдс = 0дС(1 -Т0С/ТдаХ). (2.11)
При передаче теплоты от ТАМ к рабочему телу ДС часть эксергии Ехтам трансформируется в анергию (т. е. происходит ее диссипация - ЦдС), что обусловлено разницей температур теплоаккумулирующего материала СТ и рабочего тела ДС (без наличия которой в принципе невозможен переход
энергии от ТАМ к рабочему телу стирлинга). Очевидно, что
Пдс=(Ехтам- Ехдс). (2.12)