Двигатели стирлинга
Двигатели — сердце современной цивилизации. Они обеспечивают рост производства, сокращают расстояния. Благодаря им человек получает энергию, свет, тепло, информацию. Наиболее распространенные в настоящее время двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков: их работа сопровождается шумом, вибрациями, они выделяют вредные отработавшие газы и потребляют много топлива. Известен класс двигателей, вред от которых минимален,— это двигатели (.1 ирлпига. Они работают по замкнутому циклу, без непрерывных мпкрон.'фмноп в рабочих цилиндрах, практически без вы - дслснпн вредных га кт, да и топлива им требуется значительно мсш. нк
С середины XX и. укапанные преимущества двигателей Стерлинга пытали к ним повышенный интерес, и на первый план была поставлена задача создания действующих и конкурентоспособных двигателей. При этом многие технические решения, оправдавшие себя при конструировании двигателей внутреннего сгорания, газовых и паровых турбин, оказались непригодными из-за специфических условий работы деталей и узлов в двигателе Стерлинга. Ряд агрегатов и систем (нагреватель, механизмы отбора мощности, системы уплотнений и др.) пришлось создавать заново, так как им не было аналогов.
В процессе конструирования и доводки двигателей Стерлинга все сильнее ощущалась нехватка в теоретических и экспериментальных исследованиях в области прикладной термодинамики, нестационарной газодинамики, конвективного теплообмена при быстром изменении направления течения. Выявилась необходимость комплексного решения термодинамических, газодинамических, тепловых, механических и технологических проблем. Однако в большинстве работ, посвященных этим проблемам, рассматривались, как правило, сугубо специальные вопросы, а немногие работы общего характера велики по объему и в целом трудны для понимания.
Предлагаемая вниманию советского читателя монография восполняет недостаток в фундаментальных и одновременно понятных и полезных для практического применения работах, посвященных двигателям Стирлинга. В книге рассмотрены принципы работы этих двигателей, подробно описаны характерные особенности уже созданных двигателей, предложена их классификация и проанализированы перспективы их использования в различных областях. Приведены основные методы расчета происходящих в двигателях процессов и вопросы их проектирования. Большое внимание уделено тонкостям специфических физических явлений (например, отклонениям термодинамических процессов от идеальных, особенностям быстропеременного по направлению течения и нестационарного теплообмена, утечке рабочего тела вследствие диффузии газа сквозь твердую стенку и т. д.), которые имеют существенное, а иногда жизненно важное значение для двигателя.
К достоинствам книги следует отнести использование ряда приближенных и эмпирических соотношений, позволяющих определить направление исследований и конструктивных проработок, оценить примерные характеристики рассматриваемых сложных процессов и правильно сориентироваться при выборе параметров двигателя. Неоднократно подчеркивается необходимость комплексного подхода к конструированию двигателя.
Авторы оптимистично смотрят на перспективы двигателей Стирлинга и считают, что сконструировать работоспособный двигатель хотя и непросто, но вполне возможно, опираясь на прогресс в научном обеспечении разработки этих двигателей и используя достижения в области техники и технологии, связанные с созданием необходимых конструкционных материалов, усовершенствованием компоновочных схем и механизмов привода. Не исключено, что в будущем, как уже неоднократно случалось в истории науки и техники, опыт, накопленный в области создания двигателей Стирлинга, найдет применение, подчас весьма неожиданное, в других областях, например при совершенствовании других тепловых двигателей.
Следует признать удачной структуру книги. Глава 1 позволяет понять общие принципы работы двигателя Стирлинга и особенности его конструкции и представить возможные области его применения. В последующих главах эти вопросы освещены более подробно, чтобы дать возможность читателю глубже познакомиться с теоретическими основами двигателя (гл. 2), методами расчета и конструирования двигателей (гл. 3), конструкцией действующих двигателей (гл. 4), нестандартными источниками энергии (гл. 5), и другими проблемами. Книга отличается живым языком и четким изложением материала. Авторы, с одной стороны, достаточно подробно анализируют сложные процессы, с которыми приходится сталкиваться при создании двигателей Стирлинга, а с другой — возбуждают интерес и фантазию читателя и оставляют простор для самостоятельных мыслей и творческих идей, которые очень нужны на современной стадии разработки этих двигателей.
В книге приведена обширная библиография, причем авторы предлагают отдельные списки литературы для инженерно - технических работников и для преподавателей и студентов, учитывающие различные интересы этих групп читателей. К сожалению, многие работы недоступны советскому читателю.
Книга представляет большой интерес для инженеров, специалистов в области двигателестроения, студентов и аспирантов соответствующих специальностей технических вузов.
Перевод книги выполнен Е. Е. Черейским (гл. 1, приложение В), С. С. Ченцовым (гл. 2, 3, приложения А, Б) и В. И. Кабаковым (гл. 4—7). При переводе исправлены допущенные в оригинале опечатки.
С. С. Ченцов Е. Е. Черейский В. И. Кабаков