|
|
|
По критерию экологичности, использования любого вида топлива, наилучшими характеристиками обладает двигатель с внешним подводом тепла (ДВПТ), реализующий цикл Стирлинга.
Внешний подвод тепла позволяет применять различные тепловые источники без каких-либо существенных изменений конструкции двигателя. Практически все виды ископаемого топлива от твердых до газообразных могут быть использованы в подобных двигателях. Для оценки уровня токсичности двигателя с внешним подводом тепла на рисунке приведены удельные выделения токсичных веществ в этом двигателе, в дизеле, газовой турбине и карбюраторном двигателе [4].
|
|
Рассмотрим основные преимущества двигателей с внешним подводом тепла (внешнего сгорания) [4].
- Термический КПД составляет до 60%
- Использование практически всех видов ископаемого топлива – от твердых до газообразных, использование солнечной энергии, энергии геотермальных источников
- Регулирование мощности путем изменения давления рабочего тела и температуры
- Легкий запуск при низкой температуре окружающей среды
- Герметичность
- Высокий моторесурс
Термический КПД равен КПД цикла Карно и с учетом достигнутых в настоящее время температур составляет около 60%.
В двигателе внешнего сгорания снимаемая с вала мощность регулируется путем изменения давления рабочего тела во внутренних полостях двигателя. В то же время температуры нагревателя и охладителя автоматически поддерживаются постоянными. Следовательно, при изменении мощности и частоты вращения вала граничные температуры и их отношения остаются постоянными. Благодаря этому экономичность двигателя при работе на неноминальном режиме меняется незначительно. Двигатель внешнего сгорания, имеющий большое давление рабочего тела во внутренних полостях и достаточно высокую температуру трубок нагревателя, легко пускается при любой температуре окружающей среды. Его пуск зависит исключительно от надежности, с которой может быть воспламенено топливо в камере сгорания.
|
|
|
Так как двигатель внешнего сгорания полностью герметичен, то пыль, попадающая в воздушный заряд камеры сгорания из окружающего пространства, не поступает в цилиндры и картер. Вследствие этого отсутствует дополнительный абразивный износ движущихся деталей механизма привода.
Моторесурс двигателя внешнего сгорания определяется скоростью наступления предела ползучести материала деталей нагревателя, работающих при высокой температуре. В общем случае любой двигатель внешнего сгорания может гарантированно выдерживать кратковременную 50–80%-ную перегрузку без заметного снижения долговечности [4], так как температура деталей остается неизменной. |
|
| Внешнее сгорание происходит непрерывно и не имеет взрывного характера, благодаря чему при сгорании и выпуске шум почти не генерируется. Кроме того, давление в цилиндрах двигателя внешнего сгорания изменяется плавно, практически по синусоидальному закону. Впускные и выпускные клапаны, а также механизм газораспределения отсутствуют. Уровень шума этого двигателя в среднем на 20–30 дБ ниже, чем дизеля такой же мощности. |
|
| Основываясь на вышесказанном можно сказать, что в области создания двигателей возникло техническое противоречие: с одной стороны мы имеем компактные и дешевые двигатели внутреннего сгорания, а с другой массивные и дорогие в изготовлении двигатели с внешним подводом теплоты. |
|
|
Псков, 2009 |
дальше >>> |
|
