065 5

MATEMATYCZNE MODELOWANIE OBIEGU CIEPLNEGO

Projektowanie silników cieplnych tłokowych rozpoczyna się zwykle od wyznaczenia głównych wymiarów przestrzeni termodynamicznej, tzn. średnicy cylindra D i skoku Lloka S, które przy realizacji rzeczywistego obiegu cieplnego pozwolą na spełnienie głównych założeń eksploatacyjnych związanych z rnocą użyteczną, sprawnością oraz zużyciem paliwa i ciepła, w określonym przedziale prędkości obrotowej lub częstotliwości pracy. Podstawą rzetelnej procedury projektowania jest obieg cieplny, możliwie najwierniej odzwierciedlający wszystkie zjawiska termodynamiczne w silniku podczas jego pracy.

W celu uzyskania wstępnych danych można posłużyć się obiegami teoretycznym i porównawczym, wymagającymi sprecyzowania zaledwie kilku parametrów konstrukcyjnych. Przy właściwym projektowaniu natomiast należy zastosować dokładniejsze dane, możliwe do otrzymania za pomocą bardziej rozwiniętego modelu matematycznego obiegu cieplnego. Na ogól na odpowiednich etapach projektowania i budowy silnika Stirlinga stosuje się sukcesywnie wszystkie modele, od najprostszego do najdokładniejszego, i drogą kolejnych przybliżeń dochodzi do rezultatów końcowych. Ostateczną formą weryfikacji prac projektowych pozostają jak zwykle stanowiskowe badania eksperymentalne i próby prototypu.

3.1. PODSTAWY PROJEKTOWANIA GŁÓWNYCH WYMIARÓW SILNIKA

Podwaliny pod analizę obiegu cieplnego porównawczego silnika Stirlinga położył G.Schmidt w 1871 roku. Podstawowe przyjęte do niej założenia obejmują:

-    ustalone warunki pracy,

-    stałą masę gazu roboczego (brak przecieków do otoczenia),

-    własności gazu doskonałego,

-    równomierny rozkład chwilowego'ciśnienia gazu w całej przestr zeni roboczej,

-    izotermiczne sprężanie i rozprężanie gazu,

b8