Двигатель стирлинга типа «Флюидайн» в составе теплоэнергетической установки на возобновляемом источнике энергии

Основные выводы, характеризующие представленную работу следующие:

1. Исследованы области применения двигателя Стирлинга «Флюидайн», работающего в качестве насоса для перекачки жидкости. К таким областям можно отнести тепло и водоснабжение на возобновляемых источниках энергии, а также работу двигателя в составе минигидроэлектростанции.

2. Проведен анализ существуюпщх систем теплоснабжения, который выявил преимущества индивидуального теплоснабжения, особенно при использовании нетрадиционных возобновляемьк источников энергии.

3. Рассмотрена эффективность и производительность солнечной теплоэнергетической установки для южньк областей России с принудительной циркуляцией теплоносителя. Результаты показали, что эффективность и производительность такой установки с принудительной циркуляцией теплоносителя на 10% выше, чем у установки с естественной циркуляцией, при относительно малых затратах на прокачку теплоносителя.

4. Рассмотрена возможность применения для солнечных теплоэнергетических установок в качестве нагнетательного устройства двигателя Стирлинга типа «Флюидайн» малой мощности, обладающего свойством самозапуска и работающего на солнечной энергии или биогазе.

5. На базе двух моделей расчета рабочего процесса классических двигателей Стирлинга с кривошипо-шатунным механизмом и уравнений колебаний жидкости в элементах двигателя создана математическая модель двигателя «Флюидайн», позволяющая проектировать машины с заданными выходными параметрами.

6. Спроектирована и построена физическая модель двигателя «Флюидайн», позволяющая исследовать влияние рабочих и конструкционных параметров двигателя на его выходные показатели работы.

7. Проведенные испытания на физической модели двигателя «Флюидайн» подтвердили адекватность созданной математической модели. Наибольшее отклонение расчетных и экспериментальных данных составило не более ± 6%.

8. На базе созданной математической модели двигателя проведено расчетное исследование взаимовлияния рабочих и конструкционных параметров двигателя «Флюидайн», что позволило определить оптимальные размеры и выходные параметры двигателя.

1. Справочник по теплообменным аппаратам / П. И. Бажан, Г. Е. Каневец, В. М. Селиверстов и др. -М.: Машиностроение, 1989. 368с.

2. Байрамов Р. Б. Исследование солнечной водоподъемной установки с ДВПТ // Гелиотехника. — 1985., № 6. С. 39−43.

3. Бекман Д., Гилли П. Тепловое аккумулирование энергииМ.: Мир, 1987. 232с.

4. Бринкворт Б. Д. Солнечная энергия для человекаМ.: Мир, 1976. 431с.

5. Варгавтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостейМ.: Машиностроение, 1972.-1425 с.

6. Воронин Г. И., Дубровский Е. В. Эффективные теплообменникиМ.: Машиностроение, 1973. 96 с.

7. Гайворонский А. И. Расчетные модели рабочего процесса двигателя СтирлингаМ.: Издательство МГТУ, 1997. 35 с.

8. Грилихес В. Солнечные высокотемпературные источники тепла для космических аппаратовМ.: Машиностроение, 1975.-324с.

9. Даффи Д. Создание солнечных фокусирующих коллекторов оптимальной конструкции // Труды Амер. о-ва инж.-мех. Энергетические машины и установки. — 1963., № 3. С. 74.

10. Даффи Д., Бекман У. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии: Пер. с англ. -М.: Мир, 1977. 420 с.

11. Даффи Д., Фестер Л. Балансы энергии солнечного параболоцилиндриче-ского отражателя // Труды Амер. о-ва инж.-мех. Энергетические машины и установки.-1972., № 1. С. 33.

12. Ефимов С. И. Термодинамические основы цикла двигателя СтирлингаМ.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1979. -70 с.

13. Жукаускас А. А. Конвективный перенос в теплообменникахМ.: Наука, 1982.-380 с.

14. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучениемМ.: Мир, 1975. 487с.

15. Коломоец Н. В. Испытание водоподъемной установки с ДВПТ, использующим солнечную энергию и биогаз // Гелиотехника.-1986., № 2. С.78−82.

16. Корн Г. Справочник по математикеМ.: Наука, 1970. -720 с.

17. Кутателадзе С. С. Теплопередача и гидравлическое сопротивление — М.: Энергоатомиздат, 1990.-367 с.

18. Кутателадзе С. С, Боришанский В. М. Справочник по теплопередачеЛ.: ГЭИ, 1959.-414 с.

19. Лободюк В. А. Справочник по элементарной физике — Киев: Наукова думка, 1975.-448 с.

20. Маркман М. А. Экспериментальное исследование двигателя Стирлинга малой мощности //Гелиотехника.-1983., № 3. С. 19−24.

21. Мухачев Г. А. Щукин В. К. Термодинамика и теплопередачаМ.: Высшая школа, 1991.-48.0 с.

22. Очков В. Mathcad plus 6.0 для студентов и инженеровМ.: Компьютер Пресс, 1996.-238 с.

23. Справочник по теплообменникам: Пер. с англ. Петухова Б. С. -М.: Энер-гоатомиздат, 1987.-560 с.

24. Петровский Ю. В., Фастовский В. Г. Современные эффективные тепло-обменники-Л.: ГЭИ, 1962.-256 с.

25. Повх И. Аэродинамический эксперимент в машиностроенииД.: Мапш-' построение, 1974.-468 с.

26. Рид Р. Свойства газов и жидкостейМ.: Химия, 1982. 591 с.

27. Ридер Г. Хупер Ч. Двигатели Стирлинга: Пер. с англ. -М.: Мир, 1986. -464 с.

28. Савельев И. В. Курс физики, Т.З.-М.: Наука, 1989.-Т.2. -352 с.

29. Селиверстов В. В. Статистика эксперимента в технике и наукеМ.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1993. -103 с.

30. Сквайре д. Практическая физика-М.: Мир, 1971.-246 с.

31. Уокер Г. Двигатели Стирлинга: Пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1985.-408 е.

32. Уокер Д. Жидкостный двигатель с внешним нагревателем, лабораторные опыты//В мире науки.-1985., № 6.-С. 84−88.

33. Хаузен X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе: Пер. с нем.-М.: Энергоиздат, 1981.-384 с.

34. Чи К. Тепловые трубыПеревод с англ.-М. :Машиностроение, 1981.-262 с.

35. Шенк X. Теория инженерного эксперимента: Пер. с англ.-М.: Мир, 1972.-381C.

36. Berchowitz D. M. A Computer and Experimental Simulation of Stirling Cycle Machines: Dissertation University of the WitwaersrandJohannesburg, (South Africa), 1978.-P. 97−130.

37. Berchowitz D. M ., Urieli I. Stirling Cycle Engine Analysis // Ormat Turbines Ltd. And Sunpower Inc. — Ohio, 1982. -256 p.

38. Cooper P. I. The Absorption of Solar Radiation in Solar Stills // Solar En-ergy.-1 989.,№ 3.-P. 3−8.

39. Creswickn F. A. Thermal Design of Stirling Cycle Machines // Int. Auto Eng. Congr.- Detroit, — 1965.-P. 233−238.

40. Duffie J. A. World Distribution of Solar Energy // Solar Energy. -1976., № lO.-P. 27−28.

41. Elson B. M. Theoretical Picture of Sun Evolving //Aviation Week and Space Technology. — 1974., № 63.-P. 63−65.

42. Findlay R. A Study of a Fluidyne Heat Engine: Thesis of McGill Montreal University.-Canada, 1977.-P. 344−356.

43. Finkelstein T. Generalized Thermodynamic Analysis of Stirling Engines // SAE Paper. — I960. 118 B.-P. 78−98.

44. Garg H. P. The Flat-Plate Solar Energy Collectors // Solar Energy.-1974., № 15.-P. 299−300.

45. Gill P. F. The Mathematical Modeling of Jet-Stream Fluidyne.-New York, 1980. McGraw-Hill Book Company.- 345p.

46. Goldberg L. F. A Computer Simulation and Experimental Development of Liquid Piston Stirling Cycle Engines: Dissertation University of the Wit-waersrand, — Johannesburg, (South Africa), 1979.-p. 103.

47. Goldberg L. F., Rallis C. J. Some Experimental Results on Laboratory Model Fluidyne Engine // Proc. 12-th Int. Energy. Conv. Eng. ConfWashington, 1977.-P. 321−324.

48. Gutierrez G., Hincapie F. Simulatioij of Forced Circulation Water Heaters // Solar Energy. -1974., № 15.-P. 287.

49. Heams T. Stirling engine performance optimization with different working fluids //Proc. of American Chemical Society. -1986., № 15. -P. 575−581.

50. Hensman T. W. Fluidyne Engine // Rept. Roal Naval Engineering College.-1980., № l. R 56−59.

51. Kays W. M. London A. L. Compact Heat Exchangers.-New York, 1964. McGraw-Hill Book Company.-423p.

52. Klein S. A. The Effects of Thermal Capacitance Upon the Performance of Flat-Plate Solar Collectors: Thesis Univ. ofWisconsin. — USA, 1973 .-P. 56.

53. Kolin L Low temperature difference Stirling engine // Proc. 19-th Int. Energy. Conv. Eng. ConfSan Francisco, 1984. P. 1807−1812.

54. Lee F. Y. Computer Simulation of Stirling Engines: Thesis of McGill Montreal University.- Canada, 1976.-P. 44−58.

55. Lewis P. D. New Fluidyne Engines // Rept. Royal Naval Engineering College.- 1978., № 3.R 146−159.

56. Lof G. O. Use of Solar Energy for Heating Purposes // Proc. Of U. N. Conference on New Source ofEnergy.- New York, 1964. -V.5. -P. 114−123.

57. Lof G. O., Tybout R. A., Cost ofHeating with Solar Energy // Solar Energy. -1973., № 14.-P. 253−255.

58. Qvale E. B., Smith J. L. An approximate solution for the thermal Performance of a Stirling engine regenerator //Proc. 16-th Int. Energy. Conv. Eng. Conf.-Atlanta, 1981 .-P. 103−108.

59. Reader G. T. Modeling the Jet-Stream Fluidyne //Proc. 16-th Int. Energy. Conv. Eng. Conf — Atlanta, 1981 .-P. 546−549.

60. Reader G. T., Levis P. D. Modes of Operation on a Jet Stream Fluidyne // Proc. 14-th Int. Energy. Conv. Eng. Conf — Boston, 1979. P. 458−460.

61. Reader G. T. The Fluidyne — A New Class of Heat Engine // Polytechnic Symposium on Thermodynamics and Heat Transfer.- Leicester (UK). Paper 19. 1979.-P. 789−790.

62. Reader G. T., Levis P. D. The Fluidyne — A Water in Glass Heat Engine // J. N. S.- 1979. Vol. 5, № 4. -P. 240−245.

63. Richardson P. D. Comments on Viscous damping in Oscillating Liquid Columns // Int. J. Mech. Sci.- 1963. Vol 5. -P. 415−418.

64. Rios P. A. Analytical and Experimental Investigation of the Stirling Cycle: Thesis Massachusetts Institute of Technology.- USA, 1969.-P. 544−555.

65. Senft J. The hybrid Stirling engine. //Proc. Proc. 16-th Int. Energy. Conv. Eng. Conf.-Atlanta, 1981.-P. 1875−1879.

66. Schmidt G. The Theory of Lehman’s Calorimetric Machine // Dtsch, Ing.-I871.-Bd. 15. № 1.-S.49−68.

67. Shoureshi R. T. Simple Models for Analysis and Design of Practical Stirling Engines // Proc. Proc. 17-th Int. Energy. Conv. Eng. ConfLos Angeles, 1982.-R 1720−1728.

68. Shoureshi R. T. Low Temperature Stirling Engines for Waste-Heat Recovery // Proc. Proc. 17-th Int. Energy. Conv. Eng. ConfLos Angeles, 1982. P. 1716−1720.

69. Shoureshi R. T. Analysis and Design of Stirling Engines for Waster-Heat Recovery: Thesis Massachusetts Institute of Technology .-USA, 1981.-P. 98−99.

70. Thwaites G. Fluid pumping engins // Rept. Roal Naval Engineering College.-1978., № 2. P. 234−259.

71. Uchida S. The Pulsating Viscous Flow Superposed on the Steady Laminar Motion of Incompressible Fluid //Angew. Math. Phys.- 1950. — Vol. 7. P. 403−422.

72. Walker G., Wect C, Free-and Liquidpiston Engines.-New York, 1979. McGraw-Hill Book Company.- 465p.

73. Ward E. J. New prime movers for ground transportation-Low pollution, low-fuel consumption // Proc. Proc. 7-th Int. Energy. Conv. Eng. Conf.- San Diego, 1972.-P. 1013−1021.

74. Wect C. D. Principles and Applications of Stirling Engines.-New York, 1986. Van Nostrand Reinhold Company.- 568p.

75. Wect C. D. Fluidyne pumping engine with minimal tuning line // Proc. of American Chemical Society. -1986."№ 15. -P. 604−609.

76. Wect C. D. Liquid Piston Stirling Engines.-New York, 1983. Van Nostrand Reinhold Company.- 143p.

77. Wect C. D. Dynamic Analysis ofthe Fluidyne // Proc. Proc. 18-th Int. Energy. Conv. Eng. Conf-New York, 1983. -P.789−798.

78. Wect C. D., Pandey R. B. A laboratory Prototype Fluidyne Water Pump Proc. Proc. 16-th Int. Energy. Conv. Eng. Conf — Atlanta, 1981. -P. 604−609.

79. Whillier A., Solar Energy Collection and Its Utilization for House Heating //ASHRAE, New York, 1967.-P. 987−989., ,.

80. Yu L. Experimental Investigation of a Novel Barrel-Fluidyne Design: Thesis the University of Calgary.- Canada, 1984. P. 1234−1246.

81. Yu L., Fauvel O. Displacer design and testing for a barrel Fluidyne: Thesis the University of Calgary.- Canada, 1994. P. 989−996.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.