Читать онлайн «Двигатели Стирлинга: Проблемы XXI века. Часть 1. Инженерные проблемы маркетинга»
Автор Столяров С.П.
УДК 621. 4
С. П. Столяров,
Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
Двигатели Стирлинга: проблемы XXI века.
Часть 1. Инженерные проблемы маркетинга.
Рассматриваются проблемы двигателей Стирлинга, обсуждавшиеся в публикациях последних лет. Выделены проблемы определения рациональных областей применения двигателей, применения нетрадиционных топлив и нетрадиционных источников теплоты, уменьшения числа публикаций, содержащих научно-техническую информацию, снижения стоимости изготовления и эксплуатации, а также мероприятия по подготовке общественного мнения к внедрению двигателей Стирлинга. Ил. 3. Библиогр. 11 назв.
Уже более полувека сначала фирмой Philips, а затем и многими другими фирмами ведутся работы по созданию двигателей Стирлинга, которые были бы конкурентоспособными в современных условиях. Построено несколько сотен экспериментальных образцов, в большинстве уникальных, некоторые из них прошли успешные испытания, в том числе и в составе объектов применения. Наиболее доведенные образцы были настолько близки к промышленному выпуску, что их разработчики даже пошли на производство двигателей малыми партиями (до 300 штук). В лучших образцах удельная масса составляет 2,2…4 кг/кВт, а эффективный КПД 32…40 %. В процессе работы над двигателями применялись самые современные технологии и материалы: жидкометаллические тепловые трубы, высокотемпературная керамика, композиционные материалы на полимерной основе для скользящих и эластичных уплотнений, жаропрочные сплавы, сложные процессы для сварки и пайки. Методы расчета машин Стирлинга в последние десятилетия доведены до уровня, соответствующего ресурсам современной вычислительной техники. Тем не менее, вопрос о целесообразности применения двигателей Стирлинга по сей день остается открытым. Однако настойчивость все большего числа специалистов и энтузиастов, планомерные и непрерывные дорогостоящие работы известных высокотехнологических фирм дают надежду в скором времени убедиться в положительном ответе на поставленный вопрос.
Данная статья не ставит целью выявить и ранжировать все имеющиеся проблемы при разработке, изготовлении и применении двигателей Стирлинга. В ней отдано предпочтение тем из проблем, которые неоднократно обсуждались в трудах международных конференций последних 8 лет.
1. Область применения.
15-25 лет назад перспективы применения представлялись чрезвычайно широкими. К этому времени на объектах или стендах были опробованы двигатели для подводных и космических объектов, автомобилей различного назначения, катеров и яхт, портативных электрогенераторов на различных видах топлива, индивидуальных построек сельского и городского типов. В настоящее время отдельные фирмы имеют образцы двигателей, которые можно считать завершенными разработкой и готовыми к выпуску на продажу. Наиболее известны: двигатели для подводных лодок (Kockums), солнечные электрогенераторы (Kockums, STM Inc. ), маломощные источники электроэнергии для сельской местности и коттеджей (STM Inc. (рис. 1) [8], TEM (рис. 2) [4, с. 217], Sunpower Inc. , Viebach [11]), маломощные насосы на солнечной энергии (Delta T Photon [1]).
С. П. Столяров,
Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
Двигатели Стирлинга: проблемы XXI века.
Часть 1. Инженерные проблемы маркетинга.
Рассматриваются проблемы двигателей Стирлинга, обсуждавшиеся в публикациях последних лет. Выделены проблемы определения рациональных областей применения двигателей, применения нетрадиционных топлив и нетрадиционных источников теплоты, уменьшения числа публикаций, содержащих научно-техническую информацию, снижения стоимости изготовления и эксплуатации, а также мероприятия по подготовке общественного мнения к внедрению двигателей Стирлинга. Ил. 3. Библиогр. 11 назв.
Уже более полувека сначала фирмой Philips, а затем и многими другими фирмами ведутся работы по созданию двигателей Стирлинга, которые были бы конкурентоспособными в современных условиях. Построено несколько сотен экспериментальных образцов, в большинстве уникальных, некоторые из них прошли успешные испытания, в том числе и в составе объектов применения. Наиболее доведенные образцы были настолько близки к промышленному выпуску, что их разработчики даже пошли на производство двигателей малыми партиями (до 300 штук). В лучших образцах удельная масса составляет 2,2…4 кг/кВт, а эффективный КПД 32…40 %. В процессе работы над двигателями применялись самые современные технологии и материалы: жидкометаллические тепловые трубы, высокотемпературная керамика, композиционные материалы на полимерной основе для скользящих и эластичных уплотнений, жаропрочные сплавы, сложные процессы для сварки и пайки. Методы расчета машин Стирлинга в последние десятилетия доведены до уровня, соответствующего ресурсам современной вычислительной техники. Тем не менее, вопрос о целесообразности применения двигателей Стирлинга по сей день остается открытым. Однако настойчивость все большего числа специалистов и энтузиастов, планомерные и непрерывные дорогостоящие работы известных высокотехнологических фирм дают надежду в скором времени убедиться в положительном ответе на поставленный вопрос.
Данная статья не ставит целью выявить и ранжировать все имеющиеся проблемы при разработке, изготовлении и применении двигателей Стирлинга. В ней отдано предпочтение тем из проблем, которые неоднократно обсуждались в трудах международных конференций последних 8 лет.
1. Область применения.
15-25 лет назад перспективы применения представлялись чрезвычайно широкими. К этому времени на объектах или стендах были опробованы двигатели для подводных и космических объектов, автомобилей различного назначения, катеров и яхт, портативных электрогенераторов на различных видах топлива, индивидуальных построек сельского и городского типов. В настоящее время отдельные фирмы имеют образцы двигателей, которые можно считать завершенными разработкой и готовыми к выпуску на продажу. Наиболее известны: двигатели для подводных лодок (Kockums), солнечные электрогенераторы (Kockums, STM Inc. ), маломощные источники электроэнергии для сельской местности и коттеджей (STM Inc. (рис. 1) [8], TEM (рис. 2) [4, с. 217], Sunpower Inc. , Viebach [11]), маломощные насосы на солнечной энергии (Delta T Photon [1]).
