Циклы Стирлинга и Эрикссона
![Реферат: Циклы Стирлинга и Эрикссона](https://gugn.ru/work/6588362/cover.png)
В реальных устройствах процессы теплообмена в регенераторе протекают необратимо, поэтому КПД ниже теоретического. Вследствие этого циклы Стирлинга и Эрикссона долгие годы имели чисто теоретическое значение. Однако в последнее время были созданы двигатели, в которых удалось реализовать цикл Стирлинга. Особенностью циклов Р. Стирлинга и Дж. Эрикссона является то, что они имеют такую же… Читать ещё >
Циклы Стирлинга и Эрикссона (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Особенностью циклов Р. Стирлинга и Дж. Эрикссона является то, что они имеют такую же теоретическую эффективность (термический КПД), что и цикл Карно, р—v и T—s диаграммы которого приведены на рис. 8.32. В обоих циклах повышение эффективности достигается за счет регенерации тепловой энергии.
Цикл Стирлинга, p—v и T—s диаграммы цикла Стирлинга приведены на рис. 8.33.
![p—v и T—s диаграммы цикла Карно.](/img/s/8/72/1429072_1.png)
Рис. 8.32. p—v и T—s диаграммы цикла Карно.
![p—v и T—s диаграммы цикла Стирлинга.](/img/s/8/72/1429072_2.png)
Рис. 8.33. p—v и T—s диаграммы цикла Стирлинга:
1—2 — изотермический процесс; 2—3 — изохорный процесс; 3—4 — изотермический процесс; 4—1 — изохорный процесс Устройство, позволяющее реализовать цикл Стирлинга, имеет довольно сложную конструкцию. Однако принцип работы подобного устройства можно пояснить следующим образом. Пусть в нашем распоряжении есть цилиндр с двумя поршнями, между которыми находится регенератор. В качестве регенератора выступает пористая среда с большой теплоемкостью. В состоянии 1 весь газ сосредоточен в левой половине поршня. В процессе изотермического расширения на участке 1—2 к газу подводится энергия при температуре Тп. В процессе расширения совершается работа, и давление падает.
![Циклы Стирлинга и Эрикссона.](/img/s/8/72/1429072_3.png)
В изохорном процессе 2—3 оба поршня перемещаются вправо, при этом объем между поршнями не меняется, а газ проходит через регенератор, отдавая ему часть теплоты и охлаждаясь до температуры I).
![Циклы Стирлинга и Эрикссона.](/img/s/8/72/1429072_4.png)
На участке 3—4 правый поршень двигается влево, сжимая газ, при этом тепло отводится от газа.
![Циклы Стирлинга и Эрикссона.](/img/s/8/72/1429072_5.png)
Наконец, на участке 4—1 оба поршня двигаются влево так, что объем газа между ними остается неизменным. При этом газ проходит через регенератор и нагревается от температуры TL до Ти. На этом цикл завершается.
![Циклы Стирлинга и Эрикссона.](/img/s/8/72/1429072_6.png)
Очевидно, что суммарный поток теплоты через регенератор равен нулю, т. е. после завершения цикла регенератор не нагревается и не охлаждается. Энергия, которая передана регенератору на участке 2—3, равна энергии, которую регенератор отдает на участке 4—1.
Цикл Эрикссона. Т— s диаграмма цикла Эрикссона напоминает аналогичную диаграмму цикла Стирлинга (рис. 8.34). Термический КПД циклов Стирлинга и Эрикссона равен термическому КПД цикла Карно, если температуры горячего и холодного резервуаров одинаковы:
![Циклы Стирлинга и Эрикссона.](/img/s/8/72/1429072_7.png)
В реальных устройствах процессы теплообмена в регенераторе протекают необратимо, поэтому КПД ниже теоретического. Вследствие этого циклы Стирлинга и Эрикссона долгие годы имели чисто теоретическое значение. Однако в последнее время были созданы двигатели, в которых удалось реализовать цикл Стирлинга.
![p—v и T—s диаграммы цикла Эрикссона.](/img/s/8/72/1429072_8.png)
![Рис. 8.34. p—v и T—s диаграммы цикла Эрикссона Возможная схема установки для реализации цикла Эрикссона изображена на рис. 8.35.](/img/s/8/72/1429072_9.png)
Рис. 8.34. p—v и T—s диаграммы цикла Эрикссона Возможная схема установки для реализации цикла Эрикссона изображена на рис. 8.35.
![Схема установки для реализации цикла Эрикссона.](/img/s/8/72/1429072_10.png)
Рис. 8.35. Схема установки для реализации цикла Эрикссона.
Двигатели Стирлинга и Эрикссона являются двигателями внешнего сгорания, топливо сгорает в них вне цилиндра. К преимуществам двигателя внешнего сгорания можно отнести то, что они менее зависят от вида топлива, процесс горения можно организовать более эффективно, обеспечив минимальное количество выбросов токсичных газов в окружающую среду. Такие двигатели работают по замкнутому циклу, рабочее тело остается в двигателе, поэтому есть возможность выбрать рабочее тело с наилучшими эксплуатационными характеристиками (обычно для этой цели выбирают водород или гелий).