Стирлинг Азанова. Михаил Иванович Азанов
объёма рабочего газа, находящегося между поршнем-вытеснителем и теплоотводящей внутренней поверхностью цилиндра. В некоторых случаях площадей теплообмена будет достаточно, чтобы отказаться от нагревательных трубок, что дополнительно уменьшит «мёртвый» объём.
Поскольку предлагаемый поршень-вытеснитель обладает существенно большим диаметром, то, очевидно, чтобы «вытеснять», «описывать», «ометать» – в литературе применяются разные термины – тот же объём рабочего газа, что и классический поршень-вытеснитель, диаметр которого равен или близок к диаметру рабочего поршня, предлагаемый поршень-вытеснитель должен иметь меньший ход по сравнению с классическим вариантом! Это условие важно для сохранения равенства масс рабочего газа в рабочих объёмах классического и предлагаемого цилиндров для последующего расчётного сравнения с двигателем-прототипом. Позже расчёт такой зависимости хода от диаметра предлагаемого поршня-вытеснителя будет показан на реальном примере. Причём ход рабочих поршней сравниваемых схем должен оставаться равным, чтобы расчётная производимая работа была максимально одинаковой для обеих сравниваемых схем.
Такое расчётное сравнение является целью настоящей работы, а критерием перспективности предлагаемого поршня-вытеснителя будет получение равенства производимой работы для обеих сравниваемых схем при условии равенства масс рабочего газа и диаметров рабочих поршней.
Почему только равенство, а не превосходство? Причина в том, что пока нет достаточно простой и надёжной методики расчёта главного бесспорного преимущества предлагаемого поршня-вытеснителя – интенсификации теплообменных процессов.
Для сравнения необходимо использовать реальный, действующий двигатель Стирлинга с хорошо известными параметрами и, если расчёт покажет, что предлагаемый поршень-вытеснитель при той же массе рабочего газа и прочих равных условиях не ухудшит показателей «эталонного», взятого за образец двигателя-прототипа, то этого будет достаточно. Это будет означать, что неучтённые в нижеприведённых расчётах преимущества предлагаемого поршня-вытеснителя и соответствующей ему головки цилиндра, а именно – повышенная конвекция и площадь теплового излучения, делают их более перспективными в сравнении с классическими. Подчеркну ещё раз: рабочий газ распределяется между теплоподводящими и теплоотводящими внутренними стенками головки цилиндра и предлагаемым поршнем-вытеснителем с его большей площадью и меньшим ходом на большей площади более тонким «слоем», что способствует более интенсивному нагреву и охлаждению газового рабочего тела.
Выбор прототипа
Расчёт двигателя Стирлинга «с нуля» невозможен без сложного итерационного процесса с коррекцией теоретического расчёта по результатам практических лабораторных экспериментов, измерений реальных узлов.
Такой возможности у меня нет и поэтому я вынужден