低温スターリングエンジンとボルテックスチューブによるパワーユニット。スキーム、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

低温スターリングエンジンとボルテックスチューブを搭載したパワーユニット。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無料のテクニカルライブラリ

ヒートポンプやスターリングサイクルエンジンを利用することで、低温の熱エネルギーを産業用熱に変換することが可能です。スターリングサイクルヒートポンプは文献で広く取り上げられています。ここでは、ランク・ヒルシュ効果により、加熱に十分な熱と冷凍ユニットに十分な冷気を得ることができる渦管の使用を検討します。

一般的な設置図を図に示します。 2.4.1. 廃水の熱、貯水池の熱、地熱（井戸）を熱源として利用できます。熱はヒートパイプによってスターリングエンジンの加熱部分に伝達されます。冷媒は低温環境、冬は大気、夏は蓄えた氷塊です。

スターリングサイクルエンジンとしては、フリーピストンビールエンジンやダイヤフラム駆動エンジンを使用することができる。このようなエンジンは、クランク機構を備えたエンジンとは特性が異なります。完全に密閉されているため、ほぼすべての作動流体を使用できます。

低温スターリングエンジンとボルテックスチューブを備えたパワーユニット
Pic.2.4

エンジン図。 2.4.2. 重い作動ピストン、軽量ディスプレーサ、シール付きシリンダーの XNUMX つの主要要素で構成されています。作動キャビティはピストンの上に位置し、作動ピストンとディスプレーサの間の圧縮キャビティとディスプレーサ上の膨張キャビティに分かれています。膨張キャビティはヒーターと相互作用し、圧縮キャビティは冷凍機と相互作用します。

(この回路の) エンジンはガス圧縮機として使用されます。振動作動ピストンは、圧縮機ピストンとしても機能します。このタイプのエンジンの研究 (Agbi、1971) では、その動作が非常に満足できることが示されています (図 XNUMX)。

この方式でさらに有望なのは、モーターキャビティを完全に密閉したメンブレンタイプのコンプレッサーエンジンです。

従来の条件と比較した低温スターリングエンジンサイクルの熱力学的効率を分析すると、予想通り、動作パラメーターが低いことが明らかになりました。たとえば、ヒーター温度が 300 K、クーラー温度が 250 K では、熱効率は低くなります。サイクルは 17% にすぎませんが、廃低温再生可能熱がここで処理されるという事実を考慮すると、このシステムは非常に競争力のあるものになります。

低温スターリングエンジンとボルテックスチューブを備えたパワーユニット
図2.4.2。フリーピストン型スターリングエンジン（ビール方式、ビールＷ．）：１．ヒーターのヒートパイプ；２． 1. ヒーター; 2. ディスプレーサ; 3.本体。 4.クーラー。 5. ディスプレーサロッド; 6.ピストン。 7. 圧縮空気出口; 8. 空気入口; 9. 重いピストン。 10. カーター

特に興味深いのは、エンジン内での二相作動流体の使用です。スターリングエンジンの理論によれば、エンジンの比出力を高めるには、作業プロセスの平均圧力を高める必要があります。このようなエンジンの作動量の比率 2 ～ 2,5 を超えることはほとんどなく、圧力の変化は完全にこれらの数値によって決まります。下部圧力が大気圧に等しいか大気圧に近い場合、上部圧力は 0,3 ～ 0,5 MPa を超えません。ただし、二相作動流体 - たとえば (ブタジエン-1,3、沸点は 4,4)°C; アンモニア - 33°C; cis-およびtrans-ブテン-2、それぞれ +3 および 0°C など) を使用すると、より高い平均サイクル圧力を得ることができます。

どのような作動流体でも、液体の比容積は飽和蒸気の容積よりも大幅に小さくなります。平均圧力が増加すると、出力が増加し、蒸発および凝縮プロセス中の熱伝達が向上します。

したがって、二相作動流体を使用すると、同じ温度限界で動作出力を 2 ～ 3 倍増加させることが可能です。

スターリングエンジンのよく知られている利点、つまり静かな動作、有害な排出物がないこと、気密性、振動がないことは、パワーユニットを生活空間のすぐ近くに配置できるため、この方式では特に価値があります。

ボルテックスチューブは、今日、熱と冷気を同時に発生させるための最も単純で最も研究されたツールです。高温ガス流量と低温ガス流量の比率は非常に簡単に調整されます。冬にはエネルギーのほとんどが暖房に、夏には冷房に費やされます。

他の記事も見る セクション代替エネルギー源.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

温かいビールのアルコール度数 07.05.2024

最も一般的なアルコール飲料の 1 つであるビールは、飲む温度によって変化する独自の味を持っています。国際的な科学者チームによる新しい研究で、ビールの温度がアルコールの味の知覚に大きな影響を与えることが判明しました。材料科学者のレイ・ジャン氏が主導したこの研究では、温度が異なるとエタノールと水分子が異なる種類のクラスターを形成し、それがアルコールの味の知覚に影響を与えることが判明した。低温ではより多くのピラミッド状のクラスターが形成され、「エタノール」の辛味が軽減され、飲み物のアルコール感が軽減されます。逆に温度が上がるとクラスターが鎖状になり、アルコール感が強くなります。これは、白酒などの一部のアルコール飲料の味が温度によって変化する理由を説明します。得られたデータは飲料メーカーに新たな可能性をもたらします。 ... >>

ギャンブル依存症の主な危険因子 07.05.2024

コンピューターゲームは、385 代の若者の間でますます人気の娯楽となっていますが、それに伴うゲーム依存症のリスクは依然として重大な問題です。アメリカの科学者は、この中毒に寄与する主な要因を特定し、その予防のための推奨事項を提供するために研究を実施しました。 90 年間にわたり、10 人のティーンエイジャーを追跡調査し、どのような要因がギャンブル依存症になりやすいかを調査しました。その結果、研究参加者のXNUMX%は依存症のリスクがなかったが、XNUMX%がギャンブル依存症になったことが示された。ギャンブル依存症の発症の主な要因は、低レベルの向社会的行動であることが判明しました。向社会的行動のレベルが低い十代の若者は、他人の助けやサポートに興味を示さないため、現実世界との接触が失われ、コンピュータゲームが提供する仮想現実への依存が深まる可能性があります。これらの結果に基づいて、科学者たちは ... >>

交通騒音がヒナの成長を遅らせる 06.05.2024

現代の都市で私たちを取り囲む音は、ますます突き刺さるようになっています。しかし、この騒音が動物界、特に卵から孵化していないひよこのような繊細な生き物にどのような影響を与えるかを考える人はほとんどいません。最近の研究はこの問題に光を当てており、彼らの発達と生存に深刻な影響を与えることを示しています。科学者らは、シマウマダイヤモンドバックのヒナが交通騒音にさらされると、発育に深刻な混乱を引き起こす可能性があることを発見しました。実験によると、騒音公害によって孵化が大幅に遅れる可能性があり、孵化した雛は健康増進に関わる多くの問題に直面している。研究者らはまた、騒音公害の悪影響が成鳥にも及ぶことを発見した。生殖の機会の減少と生殖能力の低下は、交通騒音が野生動物に長期的な影響を与えることを示しています。研究結果はその必要性を浮き彫りにしている ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

プロトタイプ火星掘削リグのテスト 10.01.2019

グラスゴー大学 (スコットランド) の研究者とエンジニアは、火星掘削リグのプロトタイプの修正版を南極大陸に届けました。南極での実験は、深さ 1,6 km から土壌サンプルを取得することを目的としています。これにより、数百万年にわたって地球上で発生した気候変動をよりよく研究できるようになります。

報告書によると、作業はスカイトレインのアイスライズ駅に拠点を置く英国南極調査隊（BAS）チームと共同で行われ、10月651日に掘削リグを使用して深さXNUMXメートルまで穴を掘った. 次に、彼らは、火星の重力が減少した状態で機能するように設計された、硬い表面の土壌を突き破るのに十分な力を生み出す作業を複雑にする、ハイテクなスコットランドの P-RAID インストールを実行しようとしています。特にこの問題を解決するために、グラスゴーのエンジニアは、わずかに異なる原理で動作する機械を作成しました。

ドリルを回転させるだけでなく、リグが地面に穴を開けて同時に掘削し、その動作は人工知能制御システムによって制御されます。開発者によると、これにより、設計者はトルクを増加させながら設置の重量を減らすことができ、システムを自律的にすることができ、火星での作業に役立ちます。

しかし、コンパクトなサイズと自律的に作業する能力は、以前は氷穴の底にある南極の岩石を掘削する方法を探していた BAS チームに興味を持っていました。科学者たちは比較的柔らかい氷を扱うための独自のポータブルリグを持っていますが、より低い場所に移動する必要があり、より硬い岩の層を掘削することは、文明から非常に離れた場所で作業するチームにとって実際の物流上の困難を引き起こしました。

同時に、掘削装置の開発者は、火星の条件で動作するために、ドリルは超音波も使用すると述べましたが、これは地上の掘削条件では必要ありません。地球上では、設置のパーカッション機構が円形の傾斜面に沿って移動し、ドリルが回転するたびに地面を突き破ります。

BASチームが最初の掘削中にさまざまな深さから採取した氷サンプルの化学分析に取り組んでいる間、グラスゴーのチームは南極の氷をさらに深く掘り続ける予定です. 研究者たちは、さまざまな深さでベリリウム 10 放射性同位元素の比率を測定して、宇宙放射線粒子、窒素原子、酸素原子の間の反応の影響下で、その地域の氷と土壌の構造がいつ、どのように変化したかを判断することを計画しています。

岩石中の同位体の比率を調べることで、科学者は、土壌が最後に氷で覆われず、大気に直接さらされたのはいつかを理解できるようになります。

その他の興味深いニュース:

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ サイトの有名人の格言のセクション。記事の選択

▪ 記事トラブル、靴屋がオーブンでパイを作り始めるので...人気のある表現

▪ 記事てんかんとは何ですか? 詳細な回答

▪ 記事望遠鏡用のミラー。子ども科学実験室