Преимущества и недостатки двигателей Стирлинга
В результате литературного анализа были выявлены следующие преимущества и недостатки двигателя Стирлинга, которые приведены в таблице 1.
Преимущества | Недостатки |
«Всеядность» двигателя | Громоздкость и материалоёмкость [12] |
Простота конструкции | Необходимость использования особых видов рабочих тел (гелий, водород) |
Экономичность [15] | Высокое давление |
Малая шумность | Тепло подводится не к рабочему телу непосредственно |
Экологичность | Высокая термонапряжённость работы теплообменника |
Хорошие характеристики крутящего момента | Сложность разработки теплообменника |
Большой ресурс | Медленный отклик на изменение теплового потока |
Таблица 1. Преимущества и недостатки двигателя Стирлинга
Двигатель Стирлинга применим в случаях, когда необходим небольшой преобразователь тепловой энергии, простой по устройству, либо когда эффективность других тепловых двигателей оказывается ниже: например, если разницы температур недостаточно для работы паровой или газовой турбины.
• Солнечные электростанции [10]
• Техника, используемая в космосе
• Подводные лодки [14]
• Универсальные источники электроэнергии [3]
• Тепловые насосы [8]
• Холодильная техника [16]
• Сверхнизкие температуры
• Аккумуляторы энергии
Цикл Эриксона
Цикл Эрикссона – это измененная версия цикла Карно, в которой два адиабатных процесса, описанных в цикле Карно, заменены двумя процессами регенерации при постоянном давлении. P–V диаграмма идеального цикла Эриксона приведена на рисунке 3. Идеальный цикл Эриксона строится на двух изобарах и двух изотермах.
Термический КПД идеального цикла Эриксона равен циклу Карно:
![]() | ![]() |
Преимущества и недостатки двигателей Эриксона
В результате литературного анализа были выявлены следующие преимущества и недостатки двигателя Эриксона, которые приведены в таблице 2.
Преимущества | Недостатки |
«Всеядность» двигателя | Сложность конструкции |
Объемы котла, и охладителя не являются вредными | Металлоемкость, высокий вес |
Объем теплообменника не оказывает отрицательного влияния на КПД. [6] | Большие габариты |
Масштабируемость | |
Возможность минимизации тепловых потерь |
Таблица 2. Преимущества и недостатки двигателя Эриксона
Применение двигателей Эриксона
• Извлечение энергии из тепла выхлопных газов газовых двигателей и солнечных концентраторов. [5]
• Генераторы давления (машины Буша)
• Криогенные машины Джиффорда-Мак-Магона
• Медицина (двигатель Бака)
• Потенциально подобные системы наиболее целесообразны для больших установок с ядерными реакторами, в которых рабочее тело двигателя может быть использовано как холодильный агент для реактора.[9]
Цикл Брайтона
Цикл Брайтона – это термодинамический цикл, описывающий рабочие процессы газотурбинного, турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателей внутреннего сгорания, а также газотурбинных двигателей внешнего сгорания с замкнутым контуром газообразного (однофазного) рабочего тела. Это также теоретическая модель, которая хорошо согласуется с работой турбовинтовых двигателей, используемых в самолетах, но совершенно неприменима в самолетных турбореактивных двигателях.
На рисунке 4 представлена T–S диаграмма идеального цикла Брайтона, строящегося на двух изоэнтропах и двух изобарах.
Термический КПД идеального цикла Брайтона также, как и предыдущих циклов равен КПД цикла Карно [2]:
![]() | ![]() |
где k- показатель адиабаты (для воздуха k=1,4).