Двигатели стирлинга

Некоторые нетрадиционные источники энергии для двигателей Стирлинга

Одной из особенностей двигателя Стирлинга, отличающей его от других тепловых машин с возвратно-поступательным дви­жением, является его способность работать на любом источ­нике энергии, обеспечивающем подвод тепла при соответствую­щей температуре. К сожалению, лишь немногие из существую­щих и экономически оправданных источников тепловой энергии сравнимы по величине производимого ими теплового потока с природными ископаемыми топлнвами, и поэтому основное вни­мание уделялось использованию именно этих топлив. Однако в тех случаях, когда нужно использовать двигатели, работаю­щие не в воздушной окружающей среде (например, на морских глубинах или в космосе) и когда выгодно иметь тепловой ме­ханический двигатель, становится целесообразно использовать двигатель Стирлинга с нетрадиционным источником энергии. Фирмы «Дженерал моторе» [1] и «Филипс» [2] проводили ис­следования работы таких установок в 60-е годы и начале 70-х годов. Необходимость снижения загрязняющих выбросов в ат­мосферу наземными транспортными средствами является еще одной причиной рассмотрения нетрадиционных топлив. Однако основной причиной проведения таких исследований в настоящее время являются насущные проблемы транспортировки углево­дородных топлив, цены на них и ограниченные запасы таких топлив.

Утверждается, что двигатель Стирлинга способен работать на любом топливе, но, как указывалось ранее, это применимо ко всему классу таких машин, а не к отдельному двигателю, хотя обычно машина, спроектированная для работы на жидком топливе, может работать на самых различных его сортах 13]. Машина будет способна работать на многих топливах, если практически реализуется принцип аккумулирования тепловой энергии. Тепловые аккумуляторы являются одним из опреде­ляющих факторов успешного коммерческого применения двига­теля Стирлинга. Так как совместно с тепловыми аккумулято­рами (а в некоторых случаях только с ними) могут использо­ваться многие нетрадиционные источники энергии, приведем краткое описание таких систем.

Из многих видов нетрадиционных источников энергии три наиболее подходят для применения в будущем. Их мы и рас­смотрим в этой главе. Такими источниками являются: а) энер­гия, выделяемая при сжигании металлов; в) энергия радио­активных изотопов; в) солнечная энергия. Первые два особенно перспективны для подводных применений как в мирных, так и в военных целях. Использование придонных ресурсов океана существенно возросло за последнее десятилетие. Но весьма не­удовлетворительные характеристики имеющихся аппаратов для подводных исследований в значительной степени препятствуют успешному проведению работ по изучению, обследованию и экс­плуатации нижних слоев океана. Двигатель Стирлинга пред­ставляется удачным решением этой сложнейшей проблемы, а морские испытания погружаемого аппарата фирм «Юнайтед Стирлинг» и «Комекс» (рис. 1.140), без сомнения, будут поло­жительно восприняты всеми, кто работает в области освоения океана.

В будущем будет также использоваться энергия радиоактив­ных изотопов и солнечного излучения. Системы двигатель Стир­линга — электрический генератор, работающие на этих источ­никах. будут снабжать энергией отдаленные районы или места, где стоимость системы распределения электрической энергии слишком высока. Использование этих специфических источни­ков энергии совместно с двигателем Стирлинга не представляет нового решения, поскольку такие системы уже построены и ис­пытаны. Опыт эксплуатации двигателя Стирлинга, работающего на энергии радиоактивных изотопов, очевидно, является самым продолжительным по сравнению с другими энергетическими установками Стирлинга. Но большая часть последних более безопасна и к ним не предъявляются столь строгие требования при эксплуатации.

В настоящей книге не представляется возможным дать пол­ное рассмотрение или описание этих различных систем. По­этому совместно с приведенным материалом, который следует считать вводным, будут, как и ранее, даны ссылки на соответ­ствующую литературу, из которой читатель сам при желании может получить необходимую информацию. Лишь немногие специалисты, работающие с двигателем Стирлинга, накопили непосредственный опыт работы с этими нетрадиционными источ­никами энергии; естественно поэтому, что приведенное рассмот­рение основано исключительно на информации из имеющейся литературы.