Регенерация тепла в рабочем цикле позволяет работать в большом интервале температур, а следовательно, с высоким кпд - близким к максимально возможному значению.

В случае полной регенерации

Преимущества и недостатки

Преимущества:

1) Используемые внутри двигателя Стирлинга газы никогда не покидают двигателя. В нем нет выхлопных клапанов, которые выпускали бы находящиеся под давлением газы, подобных применяемым в бензиновых или дизельных двигателях, а также отсутствуют взрывы. Благодаря этому машины Стирлинга работают очень тихо.

2) Цикл Стирлинга использует внешний источник тепла, которым может быть что угодно - сгорающий бензин, солнечная энергия или даже тепло, производимое компостными бактериями. Внутри цилиндров горения топлива нет.

3) Термический КПД идеального цикла Стирлинга (без учета потерь) равен термическому КПД цикла Карно.

Недостатки

1) Двигатель должен некоторое время разогреваться до того, как он сможет начать производить работу.

2) Мощность двигателя не может быстро меняться.

Эти недостатки сильно затрудняют применение двигателя Стирлинга там, где сейчас используются двигатели внутреннего сгорания.

Идеальные циклы компрессоров

Компрессоры - устройства, предназначенные для сжатия газов и паров.

Различают объемные и лопаточные компрессоры.

В объемных компрессорах повышение давления осуществляется за счет механического изменения объема (поршневые и ротационные компрессоры).

В лопаточных компрессорах газы раскручиваются, им сообщается скорость, а затем тормозятся и за счет торможения увеличивается давление

Схема поршневого компрессора

 

                                                            Рис 47

1- цилиндр; 2- поршень; 3- шатун; 4- колено; 5- выпускной клапан; 6- впускной клапан.

Недостатком данного типа компрессоров является большая масса.

Ротационные компрессоры

 

                                                            Рис 48

1- пластины; 2- пазы в роторе; 3- ротор; 4- корпус; I- зона всасывания; II- зона сжатия; III- зона нагнетания; IV- вредная зона.

Лопаточные компрессоры

а) центробежные;

б) осевые.

Центробежный компрессор

 

                                                            Рис 49

1- рабочее колесо; 2- вал; 3- корпус; 4- лопаточный аппарат; 5- напорный патрубок

Осевой компрессор

 

                                                            Рис 50

1-корпус; 2- ротор; 3- неподвижный направляющий аппарат; 4- рабочие лопасти; 5- неподвижный спрямляющий аппарат.

Ступенью осевого компрессора является сочетание рабочих лопаток и неподвижного спрямляющего аппарата.

На рабочих лопатках производится увеличение скорости воздуха, в спрямляющем аппарате- спрямление и торможение потока.

Достоинства и недостатки

Можно поднять давление до высоких величин, но каждая лопатка поднимает давление в 1,5 раза.

 

                                                            Рис 51

а-1 – всасывание газа;

1-2 – сжатие (термодинамический процесс);

2-в – выталкивание сжатого газа.

1) адиабатное сжатие:

                                        

2) изотермическое сжатие:

(самый выгодный процесс)

                                                     

3) политропное сжатие:

                                               

Индикаторная диаграмма

 

                                                            Рис 52

- объемный КПД компрессора.

- вредный объем (из-за неплотного прилегания поршня к цилиндру или клапана и т.д.);

- полный объем;

- полезный объем.

 

                                                            Рис 53

В одноступенчатых поршневых компрессорах повышение давление более, чем в 7 раз невозможно.