026 3

Gaz roboczy jest podzielony na cztery oddzielne porcje, z których każda jest zawarta w przestrzeni rozprężania E jednego cylindra, przestrzeni sprężania C drugiego cylindra (w której tłok jest przesunięty o wymagany kąt fazowy a) oraz wymiennikach ciepła znajdujących się w elemencie łączącym te przestrzenie.

Napęd czterech tłoków można zrealizować za pomocą klasycznego wodzikowego mechanizmu korbowego lub mechanizmu ze skośną tarczą.

Każdy wydzielony podzespół roboczy silnika powiązany wspólną porcją gazu roboczego odpowiada rozwiązaniu układu a silnika pojedynczego działania - z tym, że określone wymagania konstrukcyjne i kinematyczne dotyczą strony odkorbowej jednego - i kukorbowej drugiego cylindra. Dzięki występującej symetrii zjawisk wystarcza przeprowadzenie analizy termodynamicznej w jednym z zespołów, gdyż w pozostałych będzie ona identyczna. Jednocześnie, identycznie są rozwiązane odpowiednie elementy konstrukcyjne każdej z czterech części silnika.

1.3. PRZEJMOWANIE CIEPŁA I DYSSYPACJA ENERGII

Wskaźniki pracy silnika Stirlinga zależą w dużym stopniu od efektywności pracy jego wymienników ciepła, tj. nagrzewnicy, regeneratora i chłodnicy. Działanie każdego z wymienników jest inne, co wynika ze zróżnicowania poziomu temperatury roboczej, konstrukcji i materiałów oraz charakteru przepływu gazu. Przepływ gazu jest nieustalony i okresowo zmienny co do kierunku.

Znany i dostępny opis matematyczny przejmowania ciepła w urządzeniach przemysłowych dotyczy głównie warunków przepływu ustalonego. W szczególności bogaty jest zbiór wyników prac eksperymentalnych przeprowadzonych w USA w latach pięćdziesiątych, zebrany przez Keysa i Londona [221.

Przeprowadzone do tej pory nieliczne jeszcze badania eksperymentalne wymienników ciepła, odzwierciedlające przepływy w silniku Stirlinga, wykazały odmienność w opisie matematycznym i uzasadniają ostrożność w wykorzystaniu dotychczas dostępnych źródeł danych, a także potrzebę prowadzenia odrębnych badart w tej dziedzinie.

Zasadą prowadzonych prac eksperymentalnych jest znalezienie zależności empirycznych w postaci funkcji zawierających bezwymiarowe liczby kryterialne oraz zbiór wybranych parametrów konstrukcyjnych wymiennika. Zależności te występują najczęściej w postaci funkcji przepływu ciepła

St = f(Re, Pr)

lub    (1.28)

Nu = f(Re, Pr)

30