Двигатель била


Математическая модель свободнопоршневого двигателя Стирлинга

Библиографическое описание:

Бобылев А. В., Зенкин В. А. Математическая модель свободнопоршневого двигателя Стирлинга // Техника. Технологии. Инженерия. — 2017. — №1. — С. 22-27. — URL https://moluch.ru/th/8/archive/46/1862/ (дата обращения: 23.12.2017).



Представлено описание термодинамической модели двигателя Стирлинга, приведены основные уравнения и результаты моделирования 57-икиловаттной свободно-поршневой установки бета-типа.

Ключевые слова: двигатель Стирлинга, математическая модель, термодинамическая модель, свободнопоршневой двигатель, двигатель Била

Двигатель Стирлинга — это машина, работающая по замкнутому термодинамическому циклу, в которой циклические процессы сжатия и расширения происходят при различных уровнях температур, а управление потоком рабочего тела осуществляется путем изменения его объема [1]. В настоящее время они применяются, когда необходима длительная работа энергетической установки без обслуживания, в случае жестких требований по многотопливности, или, например, по шуму. Данные двигатели применяют в солнечной энергетике, подводном флоте, различной спецтехнике. В космической отрасли двигатели Стирлинга возможно использовать в качестве энергетических установок, работающих на атомных или радиоизотопных источниках тепла.

Для задач проектирования в настоящее время применяют математические модели различного уровня сложности. Эти модели необходимы для того, чтобы подобрать параметры двигателя, получить его предварительные характеристики исходя из заданных требований.

Их разработка и реализация в настоящее время активно продолжается как в России [4], [5], [6], так и за рубежом [7], [8], [9].

В качестве первого этапа расчетного анализа двигателя Стирлинга широко применяются термодинамические математические модели, разработке которой и посвящена настоящая статья.

Математическая модель описывает рабочий процесс свободнопоршневого двигателя Стирлинга. За основу была выбрана установка, разрабатываемая NASA [3] в качестве генератора электрической энергии на космических станциях, приводимая в работу от ядерного реактора либо от солнечных батарей. Рабочее тело — гелий. Схема свободнопоршневого двигателя Стирлинга представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема свободнопоршневого двигателя Стирлинга

При формулировке математической модели был принят ряд допущений:

‒ рабочая область разбита на восемь объемов:

‒ полость сжатия, ;

‒ холодильник, ;

‒ регенератор, разбитый на три объема, ;

‒ нагреватель, ;

‒ полость сжатия, ;

‒ буферная полость, ;

‒ газ, находящийся внутри каждого из объемов, описывается первым законом термодинамики для открытых систем;

‒ движение вытеснителя и рабочего поршня — свободное, описано вторым законом Ньютона;

‒ тепловое состояние деталей конструкции не изменяется во времени и предполагается заданным;

‒ теплообмен в теплообменниках и регенераторе описывается законом Ньютона-Рихмана;

‒ утечки через зазоры отсутствуют;

‒ перетекание газа из объема в объем рассчитывается по квазистационарным соотношениям.

Схема сил, действующих на вытеснитель и рабочий поршень представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема приложения сил к вытеснителю и рабочему поршню

Модель двигателя описывается восемнадцатью интегрируемыми уравнениями, которые приведены ниже:

1) Уравнение перемещения вытеснителя

,

где – перемещение вытеснителя, м;

– скорость вытеснителя, м/с.

2) Уравнение перемещения рабочего поршня

,

где – перемещение рабочего поршня, м;

– скорость рабочего поршня, м/с.

3) Уравнение скорости вытеснителя

,

где,, — давления в буферной полости, полости сжатия и полости расширения соответственно, Па;

, , — площади штока, вытеснителя со стороны полости сжатия и вытеснителя со стороны полости расширения соответственно, ;

– коэффициент демпфирования вытеснителя, кг/с;

– коэффициент жесткости пружины вытеснителя, ;

– масса вытеснителя, кг.

4) Уравнение скорости рабочего поршня

,

где – площадь рабочего поршня, ;

– коэффициент демпфирования рабочего поршня, кг/с;

– коэффициент жесткости пружины рабочего поршня, ;

– масса рабочего поршня, кг.

5) Уравнения расхода рабочего тела через полость сжатия

,

где , если –расход через проходное сечение между полостью сжатия и холодильником, кг/с. Остальные расходы через проходные рассчитываются аналогично;

— давление в холодильнике, Па;

– плотность рабочего тела в полости сжатия, ;

— показатель адиабаты;

– площадь проходного сечения из полости сжатия в холодильник.

6) Уравнение расхода рабочего тела через холодильник

7) Уравнение расхода рабочего тела через первую полость регенератора

8) Уравнение расхода рабочего тела через вторую полость регенератора

9) Уравнение расхода рабочего тела через третью полость регенератора

10) Уравнение расхода рабочего тела через нагреватель

11) Уравнение расхода рабочего тела через полость расширения

12) Уравнение внутренней энергии для полости сжатия

,

где — поток энтальпии через проходное сечение, Дж/с;

– удельная теплоемкость рабочего тела при постоянном давлении.

13) Уравнение внутренней энергии для холодильника

,

где – площадь поверхности теплообмена в соответствующей полости, ;

– коэффициент теплоотдачи в соответствующей полости, ;

– температура поверхности теплообмена, К;

— температура рабочего тела, К.

14) Уравнение внутренней энергии для первой полости регенератора

15) Уравнение внутренней энергии для второй полости регенератора

16) Уравнение внутренней энергии для третьей полости регенератора

17) Уравнение внутренней энергии для нагревателя

18) Уравнение внутренней энергии для полости расширения

Значения констант и коэффициентов для рассматриваемого двигателя были приняты, основываясь на [3].

В качестве среды разработки использовался программный комплекс Matlab [2]. Модель была составлена в соответствии с функциональной парадигмой программирования, для интегрирования дифференциальных уравнений был применен метод Рунге-Кутты четвертого порядка.

Результаты математического моделирования

В результате интегрирования системы уравнений, описанных выше, были получены характеристики рабочего процесса двигателя, представленные в таблице 1.

Таблица 1

Интегральные характеристики свободнопоршневого двигателя Стирлинга

Эффективная мощность, кВт

57,4

Частота, Гц

94,3

Средняя температура в нагревателе, К

894,9

Средняя температура в холодильнике, К

469

Среднее давление, МПа

13,8

Амплитуда рабочего поршня, мм

15,1

Амплитуда вытеснителя, мм

8,1

Фаза между вытеснителем и поршнем, градус

61,1

Фаза между вытеснителем и давлением, градус

74,7

Фаза между поршнем и давлением, градус

13,6

Мгновенные значения параметров моделируемой системы приведены на рисунках ниже. PV-диаграмма представлена на рис. 3. На рис. 4 представлен график движения поршней, на рис. 5–6 представлены графики параметров газа в теплообменниках.

Рис. 3. PV-диаграмма двигателя

Рис. 4. График перемещения вытеснителя и рабочего поршня в зависимости от времени

Рис. 5. Температура в холодильнике и нагревателе в зависимости от времени

Рис.6. Масса рабочего тела в холодильнике и нагревателе в зависимости от времени

Заключение

В результате проделанной работы была создана математическая модель свободнопоршневого двигателя Стирлинга, которая может быть использована для первичной оценки показателей двигателя, анализа его рабочего процесса, решения вопросов управления и функционирования в рамках надсистем.

Литература:

1. Уокер, Г. Двигатели Стирлинга/Сокр. пер. с англ. Б. В. Сутугина и Н. В. Сутугина.–М.: Машиностроение, 1985.–408 с., ил.

2. Программный комплекс MATLAB. Режим доступа: http://matlab.ru (дата обращения 21.12.16).

3. Langlois, Justin L. R. Dynamic computer model of a Stirling space nuclear power system. Trident Scholar project report no. 345.–Annapolis: US Naval Academy, 2006.

4. Светлов В. А., Ефимов С. И., Иващенко Н. А., Сячинов А. В. Методика определения параметров теплообмена во внутреннем контуре двигателя Стирлинга// “Двигатель — 97”. Материалы международной научно-технической конференци. — М.: Изд. МГТУ. — 1997.

5. Веревкин М. Г. Метод комплексного теплового и конструкторского расчета термомеханического генератора // Известия ВУЗов. Машиностроение, 2004. —№ 10. -С.33–37.

6. Абакшин А. Ю. Численное моделирование процессов тепло- и массобмена в цилиндрах двигателя с внешним подводом теплоты / А. Ю. Абакшин, Г. А. Ноздрин, М. И. Куколев // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2012. –№ 2–2(1477). —с.164–167.

7. Kouji Kumagai, Hiroyuki Yamasaki. Performance Prediction of Linear Stirling Power Generator with Two Displacers// 6th International Energy Conversion Engineering Conference (IECEC) (28–30 July 2008, Cleveland, Ohio).

8. Kwanchai Kraitong. Numerical modelling anddesign optimisation of Stirling engines for power production// World Renewable Energy Congress 2011 (8–13 May 2011, Linkoping, Sweden).

9. Hang-Suin Yang, Chin-Hsiang Cheng. A Nonlinear Non-dimensional Dynamic Model for Free Piston Thermal-lag Stirling Engine// Energy Procedia (December 2014)

Основные термины (генерируются автоматически): двигателя Стирлинга, свободнопоршневого двигателя Стирлинга, Схема свободнопоршневого двигателя, модель свободнопоршневого двигателя, модели двигателя Стирлинга, анализа двигателя Стирлинга, процесс свободнопоршневого двигателя, отрасли двигатели Стирлинга, рабочего поршня, Двигатель Стирлинга, внутреннем контуре двигателя, Математическая модель, рабочего тела, параметры двигателя, оценки показателей двигателя, PV-диаграмма двигателя, перемещения вытеснителя, Модель двигателя, цилиндрах двигателя, Математическая модель свободнопоршневого.

moluch.ru

Свободнопоршневой двигатель стирлинга

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С01.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) д) y F 02 G 1/043, 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4117237/25-06 (22) 11.06,86 (46) 07.01.88. Бил. М 1 (71) 11ВТУ им. Н.Э.Баумана (72) С,Н.Караваев (53) 621.41(088,8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) Nolkep G., Senft I.R. Free-piston Stirling engines. — Borlinete:

Springer-Verleg, 1985, р, 23-27, (54) СВОБОДНОПОРННЕВОИ ДВИГАТЕЛЬ

СТИРЛИНГА (57) Изобретение позволяет расширить диапазон регулирования путем изменения массы вытеснительного поршня.

Для этого внутри пустотелого вытеснительного поршня размещен сильфон

12, а сильфон 13 — на внешней стороне днища цилиндра. Оба сильфона связаны между собой через дополнительный пустотелый шток 17. При изменении объема сильфона 13 путем внешнего воздействия через механизм 15 жидкость по штоку 17 перетекает в сильфон 12 или наоборот. Общая масса вытеснительного поршня 4 со штоком

11, сильфона 12 со штдком 17 изменяется. Для устранения колебаний объема сильфона 12 в течение цикла в штоке 17 установлен дроссель 18. Для устранения колебаний объема сильфона

13 в течение цикла к нему подсоединен компенсатор 14, выполненный в виде объема с подвижной стенкой.

1 ил.

13

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании свободнопоршневых двигателей с внешним подводом теплоты, в частности системы регулирования рабочей частоты.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования путем изменения массы вытеснительного поршня.

На чертеже приведена принципиальная схема двигателя.

Двигатель содержит цилиндр 1 с днищем 2, рабочий 3 и пустотелый вытеснительный 4 поршни, разделяющие объем цилиндра на полости расширения

5, сжатия 6 и буферную полость 7, нагреватель 8, регенератор 9 и охладитель 10, подключающие полость расширения к полости сжатия, потребитель мощности .(не показан), подключенный к буферной полости, полый шток ll проходящий через рабочий поршень и закрепленный на днище вытеснительного поршня, первый сильфон 12, заполненный жидкостью, размещенный внутри вытеснительного поршня и закрепленный там,второй сильфон 13, заполненный жидкостью, снабженный компенсатором 14, механизм 15 изменения объема второго сильфона, штоковое уплотнение 16, размещенное в днище цилиндра, и связывающий внутренние полости сильфонов, дополнительный полый шток

17 с дросселем 18, установленном на конце штока, частично выходящим внутрь второго сильфона.

Двигатель работает следующим образом.

Вытеснительный поршень 4 и закрепленный в нем сильфон 12 движутся вниз до соприкосновения вытеснительного поршня 4 с рабочим поршнем 3, газ из полости 6 сжатия через охладитель 10, регенератор 9 и нагреватель 8 перетекает в полость 5 расширения. При этом давление газа в буферной полости 7 меньше, чем давление газа во внутреннем контуре двигателя. Далее вытеснительный поршень

4 и рабочий поршень 3 движутся под действием сил инерции. Давление газа в буферной полости 7 при этом становится большим, чем давление газа во внутреннем контуре двигателя. Вытеснительный поршень 4 останавливается и начинает двигаться вверх, а рабочий поршень 3 продолжает двигаться

64762

2 вниз, так как его масса больше, чем общая масса вытеснительного поршня

4, штока ll, сильфона 12 со штоком 17 и заполняющей их жидкости. При этом

5 газ из полости 5 расширения через нагреватель 8, регенератор 9 и охладитель 10 поступает в полость 6 сжатия, что вызывает уменьшение давления газа во внутреннем контуре. Рабочий поршень 3 останавливается и начинает двигаться вверх, давление газа во внутреннем контуре двигателя повышается и становится равным, а затем большим давления газа в буферной полости 7. Вытеснительный поршень

4 начинает двигаться вниз до соприкосновения с рабочим поршнем 3, и цикл повторяется. При изменении объема сильфона 13 путем внешнего воздействия через механизм 15 жидкость по штоку 17 перетекает в сильфон 12 или наоборот и общая масса вытеснительного поршня 4 со штоком 11, сильфона 12 со штоком 17 изменяется. Для устранения колебаний объема сильфона

12 в течение цикла в штоке 17 установлен дроссель 18. Для устранения колебаний объема сильфона 13 в тече30 ние цикла к нему присоединен компенсатор 14, выполненный в виде объема с подвижной стенкой.

Так как выходные параметры двигателя пропорциональны отношению общей массы вытеснительного поршня с

35 полым штоком, сильфона с полым штоком и находящейся внутри жидкости, которая является изменяемой к массе рабочего поршня, которая постоянна, то выходные параметры двигателя можно

"0 регулировать путем изменения этого отношения.

Формула изобретения

Свободнопоршневой двигатель Стир45 линга, содержащий цилиндр с днищем, рабочий и пустотелый вытеснительный поршни, размещенные в цилиндре и разделяющие его объем на полость расширения и полость сжатия, подключен50 ные. друг к другу через нагреватель, регенератор и охладитель, и буферную полость, подключенную к потребителю мощности, и полый шток вытеснительного поршня, размещенный в направляющих,установленных в рабочем поршне, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования путем изменения массы вытеснительного поршня, двигатель снабжен

Составитель Б.Морозов

Редактор Г.Гербер Техред M.ÄèäüIK Корректор Г. Решетник

Заказ 6330/26

Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

3 1364 двумя сильфонами компенсатором, механизмом изменения объема второго сильфона, дополнительным полым штоком и штоковым уплотнением, причем

5 ,первый сильфон размещен внутри пустотелого вытеснительного поршня, второй сильфон размещен на внешней стороне днища цилиндра, oda сильфона связаны между собой через дополнительный пустотелый шток, днище выполI

762 4 нено с отверстием для этого штока и штоковое уплотнение установлено в отверстии днища, механизм изменения объема второго сильфона выполнен в виде устройства для сжатия сильфона, компенсатор выполнен в виде объема с подвижной стенкой, подключенного к внутренней полости второго сильфона, а дополнительный полый шток выполнен с калиброванным дросселем.

   

www.findpatent.ru

ГИБРИДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СО СВОБОДНЫМ ВЫТЕСНИТЕЛЕМ И КРИВОШИПНО-ШАТУННЫМ ПРИВОДОМ РАБОЧЕГО ПОРШНЯ

Машины, работающие по циклу Стерлинга

Исследования свободнопоршневых двигателей Била стимулиро­вали изобретение в университете Калгари гибридной машины со свободным вытеснителем и кривошипно-шатунным приводом рабо­чего поршня. Свободнопоршневые двигатели заманчивы своей про­стотой. Однако если они не предназначены для работы в качестве насосов или компрессоров, то затруднительно использовать энер­гию возвратно-поступательного движения его отдельных элементов, поскольку многие агрегаты приводятся в действие вращающимися валами.

Гибридная машина является попыткой объединить достоинства простой конструкции свободнопоршневого двигателя с распростра­ненностью и большой применяемостью цилиндропоршневого блока и кривошипно-шатунного узла. Одна из привлекательных сторон гибридной машины заключается в том, что ее нижняя часть — рабочий поршень, цилиндр и кривошипно-шатунный механизм мо­гут быть обычными узлами двигателей внутреннего сгорания. Име­ющийся производственный опыт, сборочные приспособления и ин­струменты, а также различная арматура обычных двигателей вну­треннего сгорания могут быть использованы и для гибридной ма­шины, позволяя тем самым снизить стоимость двигателей Стирлинга До уровня, почти сравнимого со стоимостью других поршневых машин.

Схема поперечного сечения гибридного одноцилиндрового дви­гателя показана на рис. 10-5. Картер, коленчатый вал, шатун, ци­линдр и рабочий поршень (часть двигателя ниже линии X—X) могут быть обычными узлами двигателей внутреннего сгорания, работающих на газообразном или жидком топливе. Для поста­новки газонепроницаемого уплотнения рабочий поршень изменен;

Рис. 10-5. Гибридный двигатель Стирлинга со свободным вытеснителем и кривошипно-шатун- ным приводом рабочего поршня

1 — полость расширение;

2 — вытеснитель; 3 — теп­лозащитный экран; 4 — Уплотнение вытеснителя; ^ — полость сжатия; 6 — -фичтивный поршень; 7 — уплотнение поршня; 8 — бу­ферная полость.

Он имеет удлиненный вертикальный стер­жень, являющийся в своей верхней части пустотелым штоком вытеснителя, на кото­ром находится фиктивный поршень. По­лость между фиктивным и рабочим порш-

Рис. 10-6. Прототип гибридного двигателя с использованием картера от серийно вы­пускаемого двигателя фирмы «Хонда».

Нями соединена с внутренним объемом вытеснителя и вместе с ним составляет буферную полость. Рабочий объем — это объем в цилиндре выше фиктивного поршня; он подразделен (вытесни-

1 Эта машина динамически подобна свободнопоршневому двигателю и дает возможность отводить полезную работу двигателя на вращающийся вал.

Телем) на полость сжатия (ниже вытеснителя) и полость расширения (над вытеснителем).

Двигатель работает точно так же, как и описанный выше сво - боднопоршневой двигатель Била. Легкий вытеснитель быстро реа­гирует на перепад давления между буферной и рабочей полостями. Рабочий поршень, коленчатый вал, маховик и шатун скомбиниро­ваны так, чтобы создать динамический эквивалент тяжелого поршня с большой инерцией, характерный для двигателя Била.

На рис. 10-6 показан опытный вариант гибридного двигателя, сконструированного в университете Калгари, в котором был исполь­зован обычный картер от серийно выпускаемого одноцилиндрового двигателя фирмы «Хонда» (Honda). Этот двигатель был куплен за 97 долл. в 1970 г., и, по крайней мере, половина его узлов была

Рис. 10-7. Схема гибридного двигателя Стирлинга, выполненная по типу обычных V-образных двигателей.

1 — камера сгорания; 2 — тепловая труба с жидкометаллическнм теплоносителем; 3 — тепловая изоляция; 4 — полость расширения; 5 — свободно движущийся вытеснитель;

6 — полость сжатия; 7 — поршень; 8 — система охлаждения; 9 — буферная полость.

Заменена с целью приспособить его для работы в качестве преобра­зователя. До сих пор гибридный двигатель с электроподогревом не показал удовлетворительной работы из-за того, что после не­скольких оборотов нарушается фазовое смещение поршней. Двига­тель не имеет предпочтительного направления вращения и работает одинаково хорошо (или, возможно, плохо) при любом направлении вращения. Кроме того, на ранней стадии разработки двигатель имел неудовлетворительные характеристики при останове в одном направлении и повторном пуске в другом. Ожидается, что все эти проблемы по мере понимания работы двигателя будут разрешаться.

Общий вид возможного варианта гибридного двигателя показан на рис. 10-7, где дано поперечное сечение обычного двигателя вну­треннего сгорания, выполненного по схеме V8 и переделанного в гибридный двигатель. В схеме предусмотрена общая камера сго­рания (по типу камер авиационных двигателей), соединяемая с каж­дым из цилиндров тепловыми трубами с жидкометаллическнм те­плоносителем. Буферные полости всех цилиндров объединеныв один общий объем. Для двигателя с номинальной мощностью 14,7— 22 кВт (20—30 л. е.), что составляет десятую часть мощности дви­гателя V8, рабочим телом может быть воздух с давлением в не­сколько атмосфер. Ожидается, что эффективный к. п. д. будет соста­влять примерно 20%.

Оригинал книги Машины, работающие по циклу Стерлинга в формате джвю можно скачать здесь

Среднее давление цикла

Среднее давление цикла определяется формулой 2я 2я Рср-— Г рй(ф—0) = — Г Р-акс(1-в) (4.12) FcP 2Я J Н V 2я J l+6cos(<D-0) V v / [10] [11] Подобное расположение …

НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Несколько советов, заслуживающих внимания, при конструи­ровании машин Стирлинга. Быть реалистами. Легко сделаться оптимистом и восторженно относиться к потенциальным возможностям машин Стирлинга. Не­обходимо признать, что двигатель фирмы «Филипс» — это резуль­тат …

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ, ОТНОСЯЩИЕСЯ К ИССЛЕДОВАНИЯМ В ОБЛАСТИ РЕГЕНЕРАТОРОВ И ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Из гл. 7 следует, что существующие методы проектирования регенеративных (и других) теплообменников неудовлетворительны. Исследования в этой области могут быть предприняты на инженер­ных факультетах университетов, но при этом должен быть достиг­нут …

msd.com.ua

Била число - Энциклопедия по машиностроению XXL

Действительное число установленных бил  [c.394]

В связи с большим числом оборотов (730 и 960 об мин) и высокой окружной скоростью на грани бил, составляющей 40—50 м сек, весьма важно для надежности работы постоянное улавливание в тракте до мельницы металлических предметов и колчедана.  [c.66]

Недостатком молотковых мельниц является связанный с большим числом оборотов мельницы значительный износ их бил. Поэтому необходим внимательный контроль их состояния, так как рас-  [c.66]

Восстановленные или новые била и билодержатели взвешивают и сортируют по массе на группы. Число групп определяется по числу рядов по длине ротора мельницы. Отсортированные била необходимо раскладывать по схеме, принятой для данной мельницы, так, чтобы одинаковые по массе  [c.374]

Число рядов бил по длине ротора. . . . Коэффициент р. i i. 3 0,909 4 0,909 6 0,909 8 0,840 10 0,798 14 0,798 17 0,768  [c.385]

Число рядов бил по длине ротора гп/, шт.  [c.35]

Максимальное число бил (без разрядки) от, шт.  [c.35]

Классический метод Шмидта дает сравнительно простые выражения для индикаторной выходной мощности, которые после умножения на коэффициент 0,3—0,5 позволяют с приемлемой точностью оценить действительную выходную мощность грамотно сконструированного двигателя. В это выражение входят несколько определяющих параметров системы, величины которых могут быть неизвестны. Еще более простой подход заключается в применении так называемого соотношения Била [4]. Уокер представил соотношение Била в безразмерном виде, что привело к определению числа Била [5], которое также полезно при расчете и конструировании двигателя. Математическая форма соотношения Била, используемого в современных публикациях [5, 6], несколько отличается от первоначальной формы, полученной автором [7], но результаты расчета по обоим соотношениям практически совпадают. Соотношение Била основано на опубликованных данных экспериментальных исследований работы двигателя и результатах его собственных экспериментов. Оно имеет следующую форму  [c.306]

Число Била — безразмерный параметр, определенный Уокером,— получается из соотношения (3.1) и записывается в обозначениях, указанных в табл. 3.2, следующим образом  [c.307]

Как нетрудно видеть, требуется исследовать множество комбинаций параметров, чтобы получить оптимальную величину при заданном отношении температур. Заметим, что параметр мощности представляет собой модифицированное число Била, и поэтому выражение для числа Била можно скомбинировать с соотношением (3.99), чтобы найти значения к, X, 6 и т. д. и получить величины требуемых параметров, типичные для современных машин. Соотношение (3.99) было подробно исследовано Уокером [4], который получил серию рабочих  [c.349]

В нашем примере б 0,645, рср = 9,3 МПа. Поскольку число Била вычислено, можно применить соотношение Била, получая в итоге  [c.354]

Предполагаемая достижимая мощность этого двигателя 600 кВт. Некоторое представление о потенциальных возможностях двигателя можно получить, если воспользоваться числом Била, приведенным в разд. 3.1  [c.404]

Расчетная мощность двигательной установки, определяемая по известному значению числа Била.  [c.454]

На фиг. 45 дан чертеж молотковой дробилки, дающей большую кратность дро бления и получившей на наших электростанциях широкое применение. Уголь поступает в эту дробилку сверху, захватывается подвижными молотками (билами) и дробится ударами молотков и ударом о броневые плиты, которыми выложен внутри корпус дробилки. Раздробленное топливо проходит сквозь отверстия в нижней броневой решетке, размер которых выбирают, исходя из требуемой конечной величины кусков топлива. Зазор между молотками и решеткой устанавливают в 3—5 мм, число оборотов дробилки изменяется от 500 до 1 ООО об/мин. Для предохранения дробилки от поломок при попадании в нее твердых предметов привод от электродвигателя к ротору осуществляют через ременную передачу или при глухом сцеплении через муфту с установкой предохранительных шпилек. У молотковых дробилок при работе происходит значительный износ молотков и брони, составляющий около 100—200 г металла на 1 т угля.  [c.75]

Производительность для донецкого тощего угля в т[час. . . Мощность электродвигателя в кет............. Число оборотов в минуту................. Расход воздуха в м 1час. ................ Напор вентилятора при 60 в мм вод, ст.......... Допустимая температура воздуха в град........... Число бил...... .................. Вес мельиицы в m.................... 2.5 50 1450 6000 160 400 10 5.5 5,0 90 1450 8000 180 400 10 6,9  [c.46]

На первый взгляд двигатели Стирлинга могут показаться не заслуживающими особого внимания, поскольку они в большой степени напоминают другие тепловые двигатели возвратнопоступательного действия, хотя модификации Била и в особенности двигатели Флюидайн сильно отличаются от привычных конструкций. Едва ли поверхностный взгляд на двигатели имеет существенные преимущества перед разбором принципиальных схем. Поэтому для данного раздела были отобраны такие примеры двигателей Стирлинга из числа реально существующих образцов, в которых можно было бы наглядно выделить важнейшие элементы конструкции и там, где это возможно, показать общность элементов, имеющих различные конструктивные воплощения. Эти примеры даются как в виде фотографий, так и в форме принципиальных конструктивных схем. Практическая реализация основных принципов, изложенных в предыдущих разделах, осуществляется различными путями и видоизменяется в зависимости от методов реализации заданно-  [c.50]

Со времени изобретения двигателя Стирлинга в 1815— 1816 гг. построено множество двигателей различных конфигураций и еще большее число конфигураций было предложено. На протяжении многих лет все эти существующие и гипотетические двигатели имели кривошипный привод в том или ином виде, однако в период, примерно соответствующий последним десяти годам, с изобретением свободнопоршневых двигателей типа двигателя Била и харуэллской машины, а также двигателя Флюидайн к существующему списку конфигураций двигателя Стирлинга (и так достаточно обширному) добавились новые формы. И до настоящего времени продолжают изобретать новые формы этого двигателя. Такое разнообразие форм двигателя Стирлинга существует скорее всего потому, что до сих пор не найдены оптимальная конфигурация двигателя или оптимальный режим работы, которые удовлетворяли бы всему разнообразию условий работы, и такой двигатель вряд ли возможен. Эта ситуация не является специфичной именно для двигателя Стирлинга. Она имеет место и в отношении к другим тепловым двигателям, однако двигатель Стирлинга отличается, пожалуй, наибольшим разнообразием форм.  [c.210]

Для требуемых рабочих характеристик эти условия можно найти с помощью соотношений Била и Мальмё. Соотношение для псевдоцикла (2.20) позволяет определить диапазон значений отношения температур, если принять, что эффективность регенератора равна величине, к которой обычно стремятся (0,9—0,95). Если известно требуемое отношение температур, то уменьшается число возможных комбинаций давления и суммарного объема, необходимых для получения нужных рабочих характеристик. Поскольку при конструировании двигателя обычно имеется в виду его конкретное использование, скорость вращения вала в общем известна.  [c.313]

mash-xxl.info


Смотрите также