Аннотация 4
Введение 7
1 Состояние вопроса 8
1.1 Выбор схемы и принцип работы проектируемого двигателя Стирлинга 8
2 Тепловой расчет двигателя 10
2.1 Основные параметры двигателя 10
2.2 Основные сведения об идеальном цикле Стирлинга 11
2.3 Теоретический анализ и расчет идеального цикла двигателя Стирлинга 14
2.3.1 Процесс изотермического сжатия газа 17
2.3.2 Процесс изохорного нагрева газа 17
2.3.3 Процесс изотермического расширения газа (рабочий ход) 18
2.3.4 Изохорный процесс регенеративного теплообмена 18
2.3.5 Нахождение среднего индикаторного давления и эффективной мощности двигателя 18
2.4 Расчет регенератора
3 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя Стирлинга 21
3.1 Выбор длины шатуна Lшт и отношения радиуса кривошипа к длине шатуна Л 21
3.2 Определение перемещения поршня 21
3.3 Нахождение скорости поршня 21
3.4 Расчет ускорения поршня 24
4 Описание принципа работы и конструкции разрабатываемого двигателя 25
4.1 Принцип работы двигателя 26
4.2 Описание конструкции двигателя 27
4.2.1 Блок цилиндров
4.2.2 Головка блока цилиндров
4.2.3 Шатунно-поршневая группа
4.2.4 Коленчатый вал и маховик
5 Разработка демонстрационного методического пособия 28
6 Безопасность проекта 32
6.1 Анализ опасных и вредных факторов 32
6.2 Техника безопасности при работе с газовым топливом 34
6.3 Общие технические требования к образцу 36
6.4 Требования к монтажепригодности, ремонтопригодности, контролепригодности 36
6.5 Требования к помещению 36
6.5.1 Пожарная безопасность 36
6.5.2 Требования к эксплуатации электроприборов и электробезопасности 37
6.5.3 Требования к системе отопления и вентиляции помещения 38
Выводы 39
Список использованных источников 40
Двигатель Стирлинга — это машина, которая работает по замкнутому термодинамическому циклу, в которой процессы сжатия и расширения протекают при разных температурах, а управление потока рабочего тела производится вследствие изменения его объема. Этот принцип положен в основу преобразования теплоты в работу или, наоборот, работы в теплоту.
Такое определение является обобщенным для различных машин Стирлинга, в том числе и холодильных машин, генераторов электричества, тепло насосов, компрессоров различающихся по своим функциям, характеристикам и конструктивным схемам. Двигатели Стирлинга могут быть как роторными, так и поршневыми с конструктивными схемами различной степени сложности[4].
В условиях бурного увеличения потребления энергоресурсов Земли и развития энергетики в последний век стоит вопрос о нахождении альтернативных источников получения энергии и избавления современной энергетики от постоянной необходимости использования органического топлива с целью уменьшения влияния на окружающую среду. Двигатель Стирлинга привлекателен тем, что он может работать на любом виде топлива и от любого источника тепла.
Способность двигателя Стирлинга работать на любом источнике теплоты делает его использование очень выгодным с точки зрения экономии топлива. Для такой страны как Россия с её большой территорией и разными ресурсами и климатами использование таких двигателей позволит расходовать любое местное топливо. Кроме того двигатели Стирлинга почти бесшумные и при работе на углеводородном топливе испускают выхлопные газы с минимальным содержанием токсичных веществ, потому как процесс полного сгорания топлива в таких двигателях реализовать намного проще чем в двигателях внутреннего сгорания.
