033 3

Wykres dotyczy określonych momentów w czasie ogrzewania i chłodzenia wkładu oraz charakteryzuje rzeczywiste warunki wymiany ciepła z gradientem temperatury pomiędzy gazem i wkładem, umożliwiającym zrealizowanie procesu regeneracji podczas trwania jednego obiegu. Taki stan staje się przyczyną strat pogarszających wskaźniki pracy silnika Stirlinga.

Rozwiązywanie zagadnień projektowych regeneratora jest oparte na równaniach

a) bilansu ciepła gazu roboczego

a A (T - T)

w w

mci

p ^r

3T

dx

+ m c

er p

dT

dt

(1.51)

gdzie: A - powierzchnia wkładu regeneratora, T - temperatura wkładu regenera-

W    W

tora, T - temperatura gazu roboczego, l - długość regeneratora, m - strumień

r

masy gazu w regeneratorze, m - masa gazu zawartego w regeneratorze, c - ciepło

gr    p

właściwe gazu roboczego przy stałym ciśnieniu, b) bilansu ciepła wkładu regeneratora dT

cc A (T - T) = m c -^w-    (1.52)

w w    w w Ol

gdzie: m - masa wkładu regeneratora, c - ciepło właściwe wkładu regeneratora.

w    w

Do rozwiązania tych równań niezbędna jest znajomość współczynnika przejmowania ciepła a, którą określa się z zależności wiążących liczby kryterialne, utworzonych na podstawie wyników badań eksperymentalnych. Podobnie jak w przypadku nagrzewnicy, większość dostępnych wyników badań wkładów regeneratora dotyczy przepływu ustalonego. Wybrane zależności przytoczono poniżej.

Wkład regeneratora z metalowej siatki

St = z Re~^y Pr'¹    (1.53)

przy czym

z = 0.5 P    gdy P < 0.39

z = 1.54 - 6.34 P + 7.56 P²    gdy 0.39 < P < 1

y = 0.43 P + 0.15

Porowatość regeneratora P jest zdefiniowana jako stosunek objętości gazu zawartego w regeneratorze do całkowitej objętości wewnętrznej korpusu regeneratora (bez wkładu)

n d² i i

P = ¹---_Z~T~    *    ^(L54)

37