Współczynnik przejmowania ciepła wyznacza się na podstawie zależności empirycznych podanych w punkcie 1.3. Powierzchnia wymiany ciepła obejmuje zarówno elementy konstrukcyjne (rurki i cylindry), jak też wkład w regeneratorze. Temperaturę ścianek T ( nagrzewnicy, chłodnicy oraz przestrzeni sprężania i rozprężania przyjmuje się jako stałą. Wyjątek stanowi temperatura wkładu regeneratora, której chwilową wartość, jako istotną w procesie regeneracji, wyznacza się stosownie do intensywności wymiany ciepła, wykorzystując zależność
ml
T = T +
m) nilO
m c m 1 ml
f a (7 - T ) dt (3.69)
J l I ml
po
gdzie: T - temperatura wkładu regeneratora na początku obiegu, A
miO ml
wierzchnia wkładu regeneratora omywana przez gaz, rn - masa wkładu regeneratora,
ml
c - ciepło właściwe materiału wkładu regeneratora, ml
3.3.4. Przebieg zjawisk termodynamicznych w przestrzeni roboczej
Zaprezentowany wyżej model matematyczny trzeciego rzędu umożliwia określenie przebiegu zjawisk termodynamicznych w przestrzeni roboczej, co zilustrowano przykładowymi wynikami obliczeń komputerowych prototypowego silnika Stirlinga pojedynczego działania zbudowanego w układzie y i przedstawionego schematycznie z podziałem na objętości kontrolne na rys. 3.6. Założenia konstrukcyjne silnika:
f = 25 Hz
D = D =93 mm c E
S = S =65 mm
t w
d =6 mm H
d = 2.5 mm K
24
200
T = 800 K
wH
T = 305 K
wK
p = 4 MPa
S
200 0.1 mm 3500
- częstotliwość pracy
- średnica cylindrów w przestrzeni sprężania i rozprężania
- skok tłoka i wypornika
- średnica wewnętrzna rurek nagrzewnicy
- średnica wewnętrzna rurek chłodnicy
- liczba rurek nagrzewnicy
- liczba rurek chłodnicy
- temperatura ścianek nagrzewnicy i przestrzeni rozprężania
- temperatura ścianek chłodnicy i przestrzeni sprężania
- średnie ciśnienie gazu
- liczba siatek wkładu regeneratora
- średnica drutu siatki wkładu regeneratora
- liczba drutów na 1 m długości siatki
Rozwiązanie zadania zrealizowano za pomocą obliczeń numerycznych wykorzystujących opracowany przez zespól autora program komputerowy, napisany w języku Turbo-Pascal v. 5.0 na mikrokomputer typu PC AT. Do zapoczątkowania obliczeń przygotowuje się zestaw wartości początkowych oraz para-
91