К выбору максимальной температуры рабочего тела первичного двигателя утилизационной стирлинг-электрической установки

УДК 621.43

К ВЫБОРУ МАКСИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА ПЕРВИЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ УТИЛИЗАЦИОННОЙ СТИРЛИНГ-ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

В.С. Кукис, А.И. Рыбалко

Аннотация. Рассмотрен процесс передачи энергии от отработавших газов поршневого двигателя внутреннего сгорания во внутренний контур двигателя утилизационной стирлинг-электрической установки с учетом ее количества и качества. Показано как количество эксергии, получаемой рабочим телом стирлинга, производимая им работа и его эксергетической КПД зависят от доли теплоты, переданной от отработавших газов, и температуры рабочего тела стирлинга.

Ключевые слова: стирлинг-электрическая установка, двигатель внутреннего сгорания, рабочее тело, работа, отработавшие газы.

Известно, что с отработавшими газами (ОГ) автомобильных двигателей и продуктами сгорания (ПС) используемых на них подогревателей и отопителей в атмосферу выбрасывается большое количество энергии [1]. Для утилизации этой теплоты и существенного повышения эффективности энергоиспользования в этих системах можно успешно применять стирлинг-электрические установки (СЭУ) [2].

Очевидно, что температура, при которой энергия от ОГ (ПС) передается от во внутренний контур утилизационного двигателя Стирлинга СЭУ существенно влияет на ее количество и качество.

На рисунке приведена зависимость (в относительной форме) количества эксергии, получаемой рабочим телом двигателя Стирлинга, производимой им работы и его эксергети-ческого КПД от максимальной температуры рабочего тела и от доли теплоты ОГ, переданной рабочему телу стирлинга (£с) при Тог = 1000 К и Тос = 293 К (масштабом отнесения для эксергии и работы служило произведение индивидуальной газовой постоянной ОГ на

'Х'тах

температуру окружающей среды, для 1дС -

температура окружающей среды).

Как видно, до значений относительной максимальной температуры рабочего тела, равной 1,7 (что соответствует ^с=0,65) эксергетический КПД существенно увеличивается, достигая 80 %, затем его рост замедляется и при

тах _ , гртах _ ч _ .

дс =3,13 (при !дс =Тог) составляет 94 %.

Кривая ехдс имеет экстремум и после достижения максимума (при ^ ~ 0,6) количество

эксергии, которое передается ТАМ, резко убывает.

гг I*

0.8

0.6

0,4

0,2

0.0

2.0

1.6

1,2

0,8

0,4

1 1 1 1 1 I СХдс 1 1 ji« J 1 1 1 1

I i 1

V 1 1 1 1

1 1 1 1

Ъ \ 1 1 1 1 !

k 1 \ 1 \ 1 \

1.0

0,8

0,6

0,4

0,2

0.0

1.0

1,5

2.0

2,5

3.0

Рис. 1. Зависимость количества эксергии, получаемой рабочим телом первичного двигателя утилизационной стирлинг-электрической установки, производимой им работы и его эксергетическо-го КПД от максимальной температуры рабочего тела и доли теплоты отработавших газов (продуктов сгорания), переданной во внутренний контур

Это свидетельствует о том, что использование теплоты ОГ при высоких значениях ^ целесообразно лишь для нужд обогрева каких-либо объектов, так как она становится все менее пригодной для превращения в работу и при =1,0 совершенно теряет способность трансформироваться в нее.

Совместный учет термодинамической эффективности цикла (эксергетического КПД) и количества введенной в него эксергии при-

Tmax . _

дс от 1,0

до 1,9 относительная работа цикла интенсивно растет, достигая значения 1,7, затем практически столь же интенсивно уменьшается и

Tmax _

дс =Тог становится равной нулю.

Связано это с тем, что в этот момент рабочее тело ДС перестает получать эксергию от ТАМ и превращать в работу становится нечего. Если (как было принято ранее) считать Тос=293 К, то получается, что работа цикла достигает

максимума при Tm.ax =557 К (264 0С). Очевидно,

что такой максимальной температуры рабочего тела недостаточно, для работы реального Стирлинга, в котором часть вырабатываемой двигателем мощности расходуется на преодоление механического трения и гидравлических потерь во внутреннем контуре.

В проведенном исследовании утилизационный Стирлинг начинал работать при температуре стенки нагревателя близкой к 690 К (примерно 420 0С). Поэтому практически ра-

T^max _ _

бота ДС возможна при I дс >2,3.

Библиографический список

1. Кукис В.С. Системно-термодинамические основы применения двигателей Стирлинга для повышения эффективности силовых и теплоиспользующих установок мобильной техники: Дис. ... д-ра техн. наук [текст] / В.С. Кукис. - Челябинск, 1989. - 461 с.

2. Романов В.А. Первичный двигатель стир-линг-электрического генератора для утилизации теплоты отработавших газов поршневых ДВС [текст] / В.А. Романов, В.С. Кукис // Материалы II

съезда инженеров Сибири (20-21 марта 2008). - Ч.

2. - Омск: изд-во ОМГТУ, 2008. - С. 137-143.

By choosing the maximum temperature of the working body of the primary engine of heat recovery Stirling-electric installation

V.S. Kukis, A.I. Rybalko

The process of transfer of energy from the exhaust gases of piston engines of internal combustion engines in the core engine heat recovery stirling-electric installation according to its quantity and quality. Shown as the number of exergy received a working body of Stirling produced them work and its exergy efficiency depend on the proportion of heat transferred from exhaust gases, and temperature of the working body of Stirling.

Кукис Владимир Самойлович - д-р техн. наук, проф., профессор кафедры двигателей, Челябинского высшего военного автомобильного командно-инженерного училища (военный институт). Основные направления научной деятельности рабочие процессы тепловых двигателей, утилизация теплоты отработавших газов тепловых двигателей. Имеет 261 опубликованную работу. e-mail: idem37@mail.ru.

Рыбалко Андрей Иванович - заместитель генерального директора по производству ОАО «15 центральный автомобильный ремонтный завод». Основные направления научной деятельности рабочие процессы тепловых двигателей, утилизация теплоты отработавших газов тепловых двигателей. Имеет 16 опубликованных работ. e-mail: info@carz15.ru.

Статья поступила 15.06.2010 г.

УДК 621.396.93

ТРАНКИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ СВ-КВ ДИАПАЗОНОВ РАДИОВОЛН С МОБИЛЬНОЙ БАЗОВОЙ СТАНЦИЕЙ

В.Л. Хазан, А.Н. Юрьев, Д.В. Федосов

Аннотация. Рассмотрены пути построения транкинговой системы связи с мобильной базовой станцией. Предложены варианты построения транкинговой системы, обеспечивающие функционирование системы при движении как абонентских радиостанций, так и базовой станции, а также связь базовой станции с удаленной точкой вхождения в телефонную сеть общего пользования и другие глобальные сети.

Ключевые слова: транкинговые системы связи, СВ-КВ диапазон, мобильная базовая станция, межзоновая связь.

В различного рода экспедициях и мобиль- рает первостепенную роль [1]. Если экспедиция ных мониторинговых системах радиосвязь иг- или мониторинговая система функционируют в