Двигатели стирлинга

Выходная мощность

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:

(ВыходнаяЛ___ /Эмпирическая4* w /Объем, вытесняемыйЛ у

Мощность у V постоянная ) v рабочим поршнем )

У/СкоростьЛ у ( Среднее Л у /Отношение4* ...

Увращения/ удавление цикла/ утемператур/" ^ " ^

Было установлено, что при средней температуре в горячей по­лости 650 °С и в холодной полости 50 °С эмпирическая постоян-

Ная равна 0,005, если используются единицы измерения, ука­занные в табл. 3.1.

Исходное соотношение Била можно переписать в более удобных единицах измерения и в таком виде, чтобы оно было применимо для машин как простого, так и двойного действия, а следовательно, и для многоцилиндровых двигателей. В мате­матической форме это соотношение записывается следующим образом:

Рв = ZpEFSppcpA76000. (3.2)

(Обозначения и единицы измерения приведены в табл. 3.2.)

Число Била — безразмерный параметр, определенный Уоке- ром, — получается из соотношения (3.1) и записывается в обо­значениях, указанных в табл. 3.2, следующим образом:

Р E = PB/(VSPNPcp). (3.3)

Из исходных соотношений Била следует Р = Эмпирическая постоянная X Отношение температур, (3.4)

А, согласно имеющимся экспериментальным данным [5], число Била выражается в первом приближении формулой

Р£ = 0,034 -0,052|, (3.5)

Где £— отношение температуры холодильника к температуре нагревателя.

Разумеется, соотношение Бнла не заменяет рабочих диа­грамм или сложных расчетов, но оно позволяет быстро оценить реализуемость предполагаемой конструкции или, если это за­труднительно сделать, сравнить характеристики двух двигате­лей. При конструктивных проработках это соотношение можно применить не для анализа, а для синтеза системы, т. е. при за­данной выходной мощности можно приближенно определить основные рабочие характеристики двигателя. Как это делается, будет показано ниже.