Тепловые насосы

ЦИКЛ СТИРЛИНГА

В 1816 г. была запатентована тепловая машина с внешним сго­ранием и воздухом в качестве рабочего тела. Цикл Стирлинга включает изотермический теплообмен и изменение давления при

Постоянном удельном объеме, что достигается с помощью внутренне­го теплообмена в генераторе.

Цикл поясняется на рис. 2.17 с помощью р—v диаграммы. Изо­термическое сжатие от точки 1 к точке 2 происходит при внешнем охлаждении газа. При прохождении через регенератор газ нагревается за счет его тепла, которое является внутренним. Между точками 3 и 4 к газу подводится внешнее тепло, и он расширяется, производя полез­ную работу, а затем возвращается назад через регенератор, где охлаж­дается до состояния в точке 1.

Цикл Стирлинга интересен тем,- что все процессы в нем обратимы, а внешний теплообмен проходит изотермически, откуда следует, что идеальный цикл Стирлинга имеет КПД идеального цикла Карно. Это же относится и к холодильной ма­шине и тепловому насосу, работаю­щему по циклу Стирлинга.

Принятая в описании цикла не­которая идеализация не соответ­ствует реальному циклу. Основные допущения таковы:

1. Движение поршня предпола­галось прерывистым, а не сину­соидальным.

2. Регенератор без трения и со 100%-ной эффективностью.

3. Внешний теплообмен с помощью идеальных теплообмен­ников.

ЦИКЛ СТИРЛИНГА

Рис. 2.17. Цикл Стирлинга.

Теплообменники всегда представляют проблему для машин с внешним сгоранием, и в действительности имеются две существен­ные разности температур при источнике и стоке тепла. Но, несмо­
тря на эти трудности, цикл Стирлинга успешно используется в не­которых низкотемпературных холодильниках.

На рис. 2.18 показана элегантная конструкция с V-образным поршневым компрессором.

В положении 1 газообразное рабочее тело сжимается и изо­термически отдает тепло тепловому стоку — наиболее горячей точ­ке цикла. В положении 2 газ проходит через регенератор при почти постоянном объеме, а затем расширяется, одновременно вос­принимая тепло. Регенератор охлаждает газ, так что в этой точке достигается минимальная температура цикла. В положениях 3 и 4 газ возвращается через регенератор снова при почти постоянном

/ 2 3

ЦИКЛ СТИРЛИНГА

Рис. 2.18. Холодильная машина по циклу Стирлинга.

/ — камера расширения; 2 —поглощение тепла; 3 — рассеяние тепла; 4 — ка­мера сжатия; 5 — регенератор.

Объеме, но здесь газ значительно более разрежен, и он поглощает тепло от регенератора.

Очевидно, что в этой реальной машине имеется компромисс между идеальными процессами при постоянном объеме и постоян­ной температуре, но ее эффективность остается высокой, и в этой области проводятся интенсивные работы. Одна из разновидностей описана в работе [4] — это свободнопоршневой двигатель — тепло­вой насос по циклу Стирлинга, названный Дуплекс—Стирлинг (рис. 2.19).

Считая теплообмен изотермическим, в [4] показано, что тепло­вой насос дает теплоту

Приравнивая потоки тепла в работе [4] таким образом, как в § 2.7 Для двойного цикла Ренкина, подсчитали КПЭ системы. Результа­ты приведены в табл. 2.2.

В сравнении с эффективностью, рассчитанной для двойного цикла Ренкина, эти цифры предпочтительнее, но окончательный

Холодильная машина ПриМнвИ їїдигатель

ЦИКЛ СТИРЛИНГА

Рис. 2.19. Цикл Дуплекс — Стирлинг.

/ — иизкопотеициальное тепло; 2 — камера расширенна; 3 — регенератор; 4 — камера сжа­тия; 5 — поршень; 6 — тепло от нагревателя; 7 — сброс тепла при окружающей температуре.

Вывод о преимуществах сравниваемых систем можно будет сде­лать после создания и испытания работающих систем со всеми их теплообменниками.

Таблица 2.2. КПЭ для теплового насоса с двойным циклом Стирлинга

Кпд

Темпера­тура ок­ружающей среды, °С

Температура цикла,

КПЭ

КПД

Темпера­тура ок­ружающей среды, °С

Температура цикла, "С

Кпэ

Мини­мальная

Макси­мальная

Мини­мальная

Макси­мальная

25

—29

—45

61

1,39

—7

—23

66

1,70

—18

—34

62

1,47

4

—12

67

1,85

—7

—23

64

1,57

—29

-45

66

1,59

4

— 12

65

1,70

35

— 18

—34

67

1,70

30

—29

—45

64

1,49

—7

—23

68

1,83

—18

—34

65

1,58

4

—12

69

1,99

Тепловые насосы

Какие отопительные системы снизят счета за отопление?

Чтобы в процессе эксплуатации здания, нести как можно меньше затрат энергии, стоит во время строительства дома планировать монтаж современных отопительных систем. Современная отопительная система не должна негативно воздействовать на среду, …

Геотремальное отопление загородного дома

Тепловой насос получает тепло от земли и подает его в дом. Таким образом, это один из самых дешевых способов отопления загородного дома.

Как работает кондиционер и какие режимы поддерживает

Несмотря на многообразие модельного ряда, и богатые функциональные возможности, главной задачей кондиционеров является все же охлаждение воздушных масс в помещении

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.