Термодинамический расчет двигателя внешнего сгорания


DOI: 10.34759/tpt-2021-13-9-401-409

Авторы

Усенков Р. А.1, Гортышов Ю. Ф.1, Попов И. А.1*, Коханова С. Я.1**, Латыпов Р. А.2***

1. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия
2. ООО «РАВИЛМОТОРС»,

*e-mail: popov-igor-alex@yandex.ru
**e-mail: skokhanova@yandex.ru
***e-mail: ravilmotors@mail.ru

Аннотация

Разработаны конструкция и кинематическая схема работы роторного двигателя внешнего сгорания со смещенными валами. Получены выражения, позволяющие рассчитать величины возрастающей и убывающей функций рабочего объема горячей и холодной полостей при изменении угла поворота ротора. Получено выражение для расчета степени сжатия в холодной полости роторной тепловой машины с внешним подводом теплоты. Определено выражение, позволяющее рассчитать суммарный крутящий момент роторного двигателя внешнего сгорания. Проведен сравнительный анализ величин крутящего момента роторной тепловой машины с внешним подводом теплоты и двигателя Ванкеля. Проведена оценка эффективности работы двигателя внешнего сгорания со смещенными валами. На основе термодинамического расчета идеального цикла для двигателя описаны процессы, происходящие внутри горячей и холодной полостей тепловой машины. Определены термодинамические параметры состояния в характерных точках цикла и получено выражение, определяющее термический КПД идеального цикла рассматриваемого двигателя внешнего сгорания. Приведена методика расчета идеального цикла для двигателя внешнего сгорания со смещенными валами.

Ключевые слова:

термодинамический расчет, идеальный цикл, работа, теплота, двигатель внешнего сгорания

Библиографический список

  1. Уокер Г. Машины, работающие по циклу Стирлинга. М.: Энергия, 1978. 152 с.
  2. Двигатели Стирлинга / Под ред. М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1977. 150 с.
  3. Мышинский Э.Л., Рыжков-Дудонов М.А. Судовые поршневые двигатели внешнего сгорания (Двигатели Стирлинга). Л.: Судостроение, 1976. 76 с.
  4. Двигатели Стирлинга: Сб. ст. / Под ред. В. М. Бродянского. М.: Мир, 1975. 446 с.
  5. Campos M.C., Vargas J.V.C., Ordonez J.C. Thermodynamic optimization of a Stirling engine // Energy. August 2012. V. 44. Iss. 1. P. 902–910.
  6. Chen Duan, Xinggang Wang, Shuiming Shu, Changwei Jing, Huawei Chang. Thermodynamic design of Stirling engine using multi-objective particle swarm optimization algorithm // Energy Conversion and Management. August 2014. V. 84. P. 88–96.
  7. Somayeh Toghyani, Alibakhsh Kasaeian, Mohammad H. Ahmadi. Multi-objective optimization of Stirling engine using non-ideal adiabatic method // Energy Conversion and Management. April 2014. V. 80. P. 54–62.
  8. Khafizov C.A., Usenkov R.A., Khalyullin F.K., Latypov R.A. The thermodynamic calculation of offset shafts rotary engine ideal cycle with external heat supply // International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development. 2019. V. 9. N 4. P. 1109–1116.
  9. Патент 2319848 Рос. Федерация. № 2006118599/06. Двигатель с внешним подводом тепла: заявл. 30.05.2006; опубл. 20.03.2008; Бюл. № 8. 8 с.
  10. Патент 2637301 Рос. Федерация. № 2016146956. Роторно-поршневая машина: заявл. 29.11.2016; опубл. 01.12.2017; Бюл. № 34. 8 с.
  11. Khafizov C., Khafizov R., Nurmiev A., Usenkov R. Optimization of main parameters of tractor and unit for deep processing of soil according to criterion — total energy costs // Engineering for Rural Development. 2020. P. 603–608.
  12. Кузнецов М.Д. Особенности двигателей внешнего сгорания — двигателей Стирлинга // Записки Горного института. 2012. Т. 196. С. 252–255.
  13. Шалай В.В., Макушев Ю.П. Двигатель внешнего сгорания // Омский научный вестник. 2008. Т. 3. № 70. С. 65–71.
  14. Крутов В.И. Техническая термодинамика: учебник для вузов / Под ред. В.И. Крутова. М.: Высшая школа, 2011. 434 с.
  15. Шатров М.Г. Теплотехника: учебник для вузов / Под ред. М.Г. Шатрова. М.: Высшая школа, 2011. 288 с.
  16. Curzon F.L., Ahlborn B. Efficiency of a Carnot engine at maximum power output // Am. J. of Physics. 1975. V. 43. P. 22–24.
  17. Ladas H.G., Ibrahim O.M. Finite-time view of Stirling engine // Energy. 1994. V. 19. N 8. P. 837–843.


mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024