E-Book Overview
Статья опубликована в Трудах 9-ой международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», 6-8 апреля 2011 г./ Филиал СПГГИ (ТУ) «Воркутинский горный институт». – Воркута, 2011. – 745 с., с. С. 429-432.
Приводятся сведения о конструкции и параметрах нагревателя. регенератора и охладителя двигателя Стирлинга мощностью 2 кВт, в котором в качестве рабочего тела применяется воздух и предназначенного для работы на древесном топливе.
E-Book Content
С.П. Столяров, А.С. Столяров ЭЛЕМЕНТЫ ВНУТРЕННЕГО КОНТУРА ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА ДЛЯ МНОГОТОПЛИВНОЙ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ УДК 641.412 Двигатель Стирлинга для автономной многотопливной когенерационной установки, создающийся в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по договору с головным исполнителем - некоммерческим партнерством «Национальное Углеродное Соглашение», отличается конструкцией проточной части внутреннего контура.
Рисунок 1. Проточная часть внутреннего контура в месте стыковки нагревателя, регенератора и охладителя. Разработанный двигатель Стирлинга по схеме расположения основных элементов внутреннего контура относится к двигателям Стирлинга β-схемы. В конструкциях такого типа горячей полостью является объем в верхней части цилиндра между крышкой и колпаком поршня-вытеснителя, а холодная полость образовывается в цилиндре в пространстве между нижней поверхностью поршнявытеснителя и верхней поверхностью рабочего поршня. Конструктивное исполнение внутреннего контура характеризуется минимальными мертвыми объемами в зазорах между поршнями и втулкой цилиндра, а также отсутствием специальных соединительных каналов, рисунок 1. Для этого нагреватель, регенератор и охладитель выполнены кольцевыми, с одинаковым внутренним диаметром и с малыми изменениями ширины проходных сечений в радиальном направлении. Такое решение позволило скомпоновать проточную часть внутреннего контура без мертвых объемов в стыках нагреватель – регенератор и регенератор – охладитель. Со-
1
членение проточной части нагревателя с горячей полостью также не имеет конструктивных элементов зауживающих проходное сечение. Каналом, увязывающим щелевое пространство нагревателя и горячий цилиндр является кольцо, высота которого выбирается так, чтобы не вызывать местного разгона потока рабочего тела при возвратно-поступательном движении поршня-вытеснителя. Моноблочный нагреватель щелевого типа имеет по рабочему телу 300 щелевых каналов глубиной 25 мм, длиной 200 мм, рисунок 2. Расчетная температура стенки нагревателя 773 К. Снижению местных гидравлических сопротивлений при перетекании рабочего тела из нагревателя в горячую полость и обратно способствует увеличенная до 8 мм толщина сотовой стенки втулки горячего цилиндра по отношению к толщине промежуточной втулки, а также спрофилированная форма её верхнего и нижнего торцев.
Рисунок 2. Сварная моноблочная конструкция нагревателя щелевого типа в сборе с корпусом регенератора. На наружной поверхности нагревателя выполнены кольцевые ребра, формирующие развитую оребренную поверхность, воспринимающую тепловой поток от греющей среды. Применение горизонтальных кольцевых ребер на наружной поверхности в сочетании с вертикальными ребрами на внутренней поверхности способствует значительному повышению прочности стенки корпуса нагревателя и, соответственно, снижению его массы. С целью выравнивания удельного теплового потока через стенку корпуса нагревателя наружные теплообменные ребра выполнены профилированными по длине теплообменной поверхности. В центральной части крышки цилиндра предусмотрены места для установки датчиков температуры и давления. Принципиальным недостатком разработанной констру