Двигатель стирлинга типа "Флюидайн" в составе теплоэнергетической установки на возобновляемом источнике энергии

• Автор: Литвиненко, Роман Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил

Содержание

Список обозначений и сокращений
Введение
Глава 1. Системы теплоснабжения
1.1. Анализ существующих систем теплоснабжения
1.2. Солнечные теплоэнергетические установки
1.3. Плоский солнечный коллектор
1.4. Влияние вынужденной циркуляции теплоносителя на эффективность теплоэнергетической установки
1.5. Фокусирующие коллекторы
1.6. Выводы и предложения
Глава 2. Двигатель Стирлинга типа «Флюидайн»
2.1. Принцип работы двигателя Стирлинга типа «Флюидайн»
2.2. Компоновочные схемы двигателя «Флюидайн»
2.3. Вытеснительные цилиндры двигателей «Флюидайн»
2.4. Потери мощности при колебаниях жидкости в элементах двигателя «Флюидайн»
2.5. Потери мощности при колебаниях рабочей жидкости
в вытеснительном цилиндре двигателя «Флюидайн»
2.6. Колебания рабочей жидкости в вытеснительном цилиндре двигателя «Флюидайн» с жидкостной обратной связью
2.6.1. Эквивалентная сила сопротивления колебаниям жидкости
2.6.2. Дифференциальные уравнения колебаний рабочей жидкости в цилиндрах двигателя «Флюидайн»
2.7. Выводы
Глава 3. Рабочие параметры двигателя «Флюидайн»
3.1. Постановка задачи исследования
3.2. Квазистационарная модель рабочего процесса двигателя Стирлинга типа «Флюидайн»

3.3. Колебания жидкости в элементах двигателя «Флюидайн», работающего в качестве насоса
3.3.1. Самозапуск двигателя
3.3.2. Определение закона движения рабочей жидкости
в выходной и резонирующей трубках двигателя
3.3.3. Определение закона движения перекачиваемой жидкости
в нагнетательной трубке двигателя
3.4. Эффективная работа и КПД двигателя при перекачке
жидкости
3.5. Выводы
Глава 4. Экспериментальное исследование влияния рабочих
и конструкционных параметров двигателя «Флюидайн»
на выходные показатели его работы
4.1. Постановка задачи экспериментального исследования
4.2. Описание физической модели двигателя «Флюидайн»
4.2.1. Конструкция выходной трубки
4.2.2. Теплообменные аппараты и системы двигателя
4.2.3. Подготовка физической модели двигателя к работе
4.2.4. Система измерений
4.2.5. Обработка полученной информации
4.3. Базовый режим работы двигателя «Флюидайн»
4.4. Экспериментальное исследование влияния массы рабочего газа
на выходные параметры двигателя «Флюидайн»
4.5. Экспериментальное исследование влияния длины выходной трубки
в горячем цилиндре на выходные параметры двигателя «Флюидайн»..
4.6. Экспериментальное исследование влияния вязкости рабочей жидкости на выходные параметры двигателя «Флюидайн»

4.7. Экспериментальное исследование влияния длины регулировочной трубки на выходные параметры двигателя «Флюидайн»
4.8. Экспериментальное исследование влияния регенератора и температуры стенок нагревателя на выходные параметры двигателя «Флюидайн»
4.9.Вывод ы
Глава 5. Расчетное исследование работы двигателя «Флюидайн»
5.1. Постановка задачи расчетного исследования
5.2. Расчетные колебания жидкости в холодном и горячем цилиндрах двигателя «Флюидайн»
5.3. Выходные параметры двигателя «Флюидайн» на установившемся
режиме работы
5.4. Расчетное исследование рабочих и конструкционных параметров двигателя «Флюидайн» на выходные показатели его работы
5.4.1. Масса рабочего газа
5.4.2. Длина выходной трубки в горячем цилиндре двигателя «Флюидайн»..
5.4.3. Вязкость рабочей жидкости
5.4.4. Длина регулировочной трубки
5.4.5. Температура стенок нагревателя и регенератор
5.5. Общие подходы к проектированию двигателей «Флюидайн»
5.5.1. Выбор параметров вытеснительной части двигателя «Флюидайн»
5.5.2. Выбор параметров нагнетательной части двигателя «Флюидайн»
5.6. Выводы по результатам расчетно-экспериментального исследования
Заключение
Литература

ГЛАВА 2. ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА ТИПА «ФЛЮИДАЙН»
2.1. Принцип работы двигателя Стирлинга типа «Флюидайн»
Основной принцип работы любого двигателя Стирлинга очень прост. Рассмотрим устройство, показанное на рис. 2.1. Отдельный поршень (далее он будет называться вытеснительным) расположен внутри цилиндра, противоположные концы которого соединены посредством трубки. Один из концов цилиндра, и примыкающая к нему трубка, нагреваются, а другой конец с трубкой охлаждаются. Измерительный прибор регистрирует давление газа в цилиндре.
На рис. 2.1.а вытеснительный поршень находится в центре цилиндра; половина объема газа находится на горячем конце, другая половина на холодном, давление газа среднее. Когда вытеснительный поршень движется вправо, рис. 2.1.6, газ перемещается по соединительной трубке в горячий конец цилиндра. Средняя температура газа и его давление повышаются. Когда вытеснительный поршень движется влево, рис. 2.1.в, газ перемещается в холодный конец цилиндра, где он охлаждается, и его средняя температура и давление падают. Единственной функцией вытеснительного поршня является перемещение газа из горячей части цилиндра в холодную и обратно.
В результате такого перемещения вытеснительного поршня возникает изменение в давлении газа, однако, не происходит изменение суммарного объема газа, следовательно, не совершается работа. Рис. 2.2. показывает, как изменение давления газа может быть использовано, для того чтобы совершать работу и двигать другой поршень. Этот второй цилиндр и поршень будем называть рабочим поршнем и расширительным цилиндром.
Когда вытеснительный поршень находится на холодном конце цилиндра и давление газа высоко, рис. 2.2.а, рабочий поршень может двигаться к открытому концу расширительного цилиндра и совершать работу, перемещая насосный рукав или поворачивая коленчатый вал.