Chłodzenie budynków, szczególnie obiektów komercyjnych i przemysłowych, wymaga dużych nakładów energii. Istotne oszczędności można uzyskać, ograniczając pracę urządzeń sprężarkowych na rzecz ewaporacyjnych, wymagających dużo mniejszych nakładów energetycznych.
This work presents an adiabatic analysis for thermodynamic processes taking place in the Stirling engine working space. The working space was divided into operational sections, which corresponded to the analysed control volume units, including: the compression space, cooler, regenerator, heater, and the expansion space. On the basis of the conducted thermodynamic analysis, useful relations were derived, which will be used in the future to build the advanced, combined model in which energy and heat losses are taken into consideration, as well as the Stirling engine dynamics during the work cycle. Among the most important thermodynamic processes presented in this work, are: heat exchange at the heat exchangers (the cooler, regenerator, heater), as well as the adiabatic heat exchange in the compression and expansion spaces. Moreover, the relations describing the temperature change in the compression and expansion spaces during the work cycle were presented.
PL
W niniejszej pracy przedstawiono analizę adiabatyczną dla procesów termodynamicznych zachodzących w przestrzeni roboczej silnika Stirlinga. Przestrzeń roboczą podzielono na sekcje robocze, które odpowiadały analizowanym objętością kontrolnym, m.in: przestrzeni sprężania, chłodnicy, regeneratora, nagrzewnicy oraz przestrzeni rozprężania. Na podstawie przeprowadzonej analizy termodynamicznej wyprowadzono użyteczne zależności, które zostaną w przyszłości wykorzystane do budowy zaawansowanego kombinowanego modelu uwzględniającego straty energii, ciepła oraz dynamikę silnika Stirlinga podczas realizacji cyklu roboczego. Do najważniejszych procesów termodynamicznych przedstawionych w niniejszej pracy zaliczyć należy: wymianę ciepła na wymiennikach ciepła (chłodnicy, regeneratorze, nagrzewnicy) oraz adiabatyczną wymianę ciepła w przestrzeniach sprężania oraz rozprężania. Zaprezentowano również zależności opisujące zmianę temperatury w przestrzeniach sprężania oraz rozprężania w trakcie realizacji cyklu roboczego.
Przeprowadzono analizę otrzymanych wyników na przykładzie analitycznego rozwiązania dla grubościennej rury obciążonej quasi-statycznie wzrastającym ciśnieniem wewnętrznym dla przypadku procesu lokalnie adiabatycznego (bez przepływu ciepła). Ponieważ obciążenie ciśnieniem wewnętrznym ma charakter quasi-statyczny, więc pominięcie zjawiska przepływu ciepła może prowadzić do pewnych ilościowych różnic w rozkładzie obliczanych wielkości: naprężeń, odkształceń, temperatury i przyłożonego ciśnienia wewnętrznego oraz naprężeń resztkowych. Aby oszacować te różnice przeprowadzono także obliczenia dla izotermicznego procesu odkształcania - bez efektu sprzężenia termomechanicznego. Wartości otrzymane dla procesów z przepływem ciepła zawierać się będą między wartościami izotermicznymi a adiabatycznymi.
EN
The analysis is made on the example of analitycal solution of the thick-walled tube subjected to a quasistatically increasing internal pressure for the case of adiabatic processes ( without heat flow). Since the loading with internal pressure is quasi-static (monotonic), then neglecting a process of heat flow can lead to some different results in calculated stresses, deformations, temperature, internal pressure and residual stresses. The calculations for isothermal type of processes of deformations (without a heat or ideal cooling) are also performed for the estimation of these differences. The results calculated for the process with heat flow should be intermediate between the values obtained for isothermal and adiabatic processes. The results of calculations are presented in the form of approprite diagrams and in the table.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.