Енергоагрегат з низькотемпературним двигуном Стірлінга та вихровою трубою. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Перетворення низькотемпературної теплової енергії на промислове тепло можливе з використанням теплового насоса або двигуна, що працює за циклом Стірлінга. Теплові насоси з циклом Стірлінг широко освітлені в літературі; тут розглядається використання вихрової труби, що дозволяє за рахунок ефекту Ранка-Хілша отримати тепло достатньої для обігріву температури та холод для холодильних установок.

Загальна схема установки показано на рис. 2.4.1. Як теплоджерела може використовуватися теплота стічних вод, теплота водойм, теплота землі (свердловини). Передача тепла на нагріту частину двигуна Стірлінга здійснюється тепловою трубою. Охолоджувачем є низькотемпературне середовище – взимку атмосферне повітря, влітку – запасена крижана маса.

Як двигун з циклом Стірлінга можуть бути використані вільнопоршнева машина Біла (Beale) або двигун з приводною мембраною. Характеристики таких двигунів відрізняються від двигунів із кривошипно-шатунним механізмом; вони повністю герметичні, що дозволяє використовувати практично будь-які робочі тіла.

Ріс.2.4

Двигун рис. 2.4.2. складається з трьох основних елементів: важкий робочий поршень, легкий витіснювач та циліндр із ущільненнями. Робоча порожнина знаходиться над поршнем і поділяється на порожнину стиснення між робочим поршнем і витіснячем і порожнину розширення над витіснячем. Порожнина розширення взаємодіє з нагрівачем, порожнину стискування з холодильником.

Двигун (у цій схемі) використовується як газовий компресор, тобто. робочий поршень, що коливається, виконує також роль поршня компресора. Виконані дослідження двигуна такого типу (Agbi, 1971) показали його задовільну роботу рис.

Ще перспективнішим для цієї схеми є двигун компресор мембранного типу з абсолютною герметизацією рухової порожнини.

Аналіз термодинамічної ефективності циклу низькотемпературного двигуна Стірлінга в порівнянні зі звичайними умовами виявляє, як і очікувалося, низькі робочі параметри: так при температурі нагрівача - 300 К та температурі охолоджувача - 250 К, термічний к.п.д. циклу становить лише 17%, але з урахуванням того, що тут переробляється непряме низькотемпературне відновлюване тепло, система стає цілком конкурентоспроможною.

Рис.2.4.2. Двигун Стірлінга вільно поршневого типу (схема Біла, Beale W.): 1. Теплова труба нагрівача; 2. Нагрівач; 3. Витискувач; 4. Корпус; 5. Охолоджувач; 6. Шток утискувача; 7. Поршень; 8. Вихід стисненого повітря; 9. Вхід повітря; 10. Важкий поршень; 11. Картер

Особливий інтерес становить використання у двигуні двофазного робочого тіла. Теорія двигуна Стірлінга показує, що для підвищення питомої потужності двигуна необхідно підвищення середнього тиску робочого процесу. Відношення робочих обсягів таких двигунів рідко перевищує 2-2,5 і зміни тиску повністю визначається цими цифрами. При нижньому тиску, що дорівнює або близькому до атмосферного, верхній тиск не перевищує 0,3-0,5 МПа. Однак двофазні робочі тіла - наприклад (бутадієн-1,3, температура кипіння якого - 4,4°C; аміак - 33°C; цис- та транс-бутен-2 відповідно +3 і 0°C та ін) дозволяють отримати більш високий середній тиск циклу.

Для будь-якого робочого тіла питомий об'єм рідини значно менший за об'єм насиченої пари. З підвищенням середнього тиску збільшується вихідна потужність та покращується теплопередача при проходженні процесів випаровування та конденсації.

Таким чином, при використанні двофазного робочого тіла можливе підвищення робочої потужності в 2-3 рази за тих же температурних межах.

Відомі переваги двигуна Стірлінга - безшумність роботи, відсутність шкідливих емісій, герметичність, відсутність вібрацій є особливо цінними в цій схемі, оскільки дозволяють розмістити енергоблок у безпосередній близькості до житлового приміщення.

Вихрова труба є сьогодні найбільш простим та вивченим інструментом для одночасного отримання тепла та холоду. Співвідношення між гарячими і холодними потоками газу досить регулюється, тобто. Взимку більшість енергії витрачається на обігрів, влітку - на охолодження.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Два біти інформації - в одному атомі 09.09.2020 Нідерландським ученим вдалося створити систему з одного атома заліза на підкладці, в якій можна керувати орбітальним моментом атома та збудженням його спинових станів незалежно один від одного. Для управління системою дослідники використовували голку тунельного мікроскопа, що сканує, при взаємодії якої з атомом відбувався переворот його орбітального моменту без порушення спинових станів. У таких умовах у атома виявилося два ступені свободи, пов'язаних з магнітним полем, що в майбутньому може бути використане для створення особливо ємних систем зберігання інформації із щільністю запису два біти на один атом. Зменшення розміру одного біта до масштабів атома дозволило б уміщати величезні масиви даних у вкрай невеликих носіях. Потенційно такі системи можна створити з використанням керованих магнітним полем спинів окремих атомів S - векторних сум власних моментів імпульсу елементарних частинок, що входять до їх складу. Як біт у таких системах вибирають саме спінові стани, тому що орбітальний момент кожного атома L (його момент імпульсу як цілого) у реальних зразках пригнічується через сукупність спін-орбітальної взаємодії та кристалічного поля. Але навіть у випадку, коли L атома в такій системі не дорівнює нулю, спинорбітальна взаємодія призводить до зв'язку L і S в суперпозицію, в якій зберігається лише повний момент імпульсу системи L + S, а незалежні збудження L і S неможливі. Для зберігання інформації в орбітальному стані атома, у свою чергу, потрібно вміти зберігати L і мати можливість керувати ним, не впливаючи на спінові стани. Тоді спиновий і орбітальний стани можуть грати роль нулів і одиниць, а сам атом міг би виступати як носій інформації в розмірі двох біт, кожен з яких відповідає одному ступеню свободи системи (по одному біту на спин і орбітальний момент). Саме таку систему з одного атома, в якому можна незалежно один від одного збуджувати спінові та орбітальні стани, вдалося створити Расу Реджалі (Rasa Rejali) із Делфтського технічного університету. Для цього фізик із колегами помістили одиночний атом заліза над магнітно-нейтральним атомом азоту у складі підкладки з Cu2N, тим самим отримавши систему з практично вільними орбітальним моментом та спином. Вивчати атом та маніпулювати їм фізикам дозволяла голка скануючого електронного мікроскопа. Запропонований спосіб незалежної зміни орбітальних та спинових станів одиночного атома ще далекий від практичної реалізації. Проте схожість природи спинових і орбітальних станів дає надію те що, що у майбутньому орбітальним моментом атомів можна буде керувати так само просто, як тепер - спинами. В цьому випадку цілком реальними можуть стати носії інформації, в яких кожен атом виступатиме в ролі не одного, а двох бітів, що ще більше збільшить потенційно максимальну щільність запису даних.

Інші цікаві новини:

▪ Музичний сервер на процесорі ARM

▪ Найкращі друзі дітей - домашні тварини

▪ Apple Mac mini

▪ Перший кабельний модем та маршрутизатор PCX5000

▪ Телефонна розмова збуджує кору головного мозку

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Мобільний зв'язок. Добірка статей

▪ стаття Генрі Уодсворт Лонгфелло. Знамениті афоризми

▪ стаття Коли було знято перший 3D-фільм? Детальна відповідь

▪ стаття Комірник магазину. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Сенсор для вентилятора. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Механічна картонна коробка для заміни карток. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024