Engineering
Mechanizm Stirlinga
Rozkręć silnik Stirlinga typu beta z gorącą głowicą 650 K i zimną przestrzenią trzymaną na 300 K: wypieracz przerzuca powietrze między nimi, tłok roboczy ćwierć obrotu za nim odbiera pracę, a ciśnienie idzie za prawem Schmidta M R / (Vh/Th + Vc/Tc + Vr/Tr). Odczytaj pracę cyklu względem zamkniętego wzoru Schmidta, a ciepło doprowadzone i odprowadzone względem sprawności Carnota; obciąż hamulec, aż silnik stanie; ochłodź gorącą głowicę i patrz, jak praca maleje; ustaw oba końce na jedną temperaturę, a koło zamachowe wybiegnie. Zmień kąt fazowy i znajdź dziewięćdziesiąt kilka stopni dających najwięcej pracy. Praca gazu jest rozliczana z kołem zamachowym, tarciem i hamulcem.
Co się dzieje
Silnik Stirlinga typu beta w idealizacji Schmidta: wypieracz przerzuca 100 cm³ powietrza między przestrzenią gorącą 650 K i zimną 300 K, tłok roboczy 50 cm³ spóźnia się o 90°, regenerator stoi na temperaturze średniej logarytmicznej, każda przestrzeń jest izotermiczna, tak że ciśnienie wynosi M·R/(V_h/T_h + V_c/T_c + V_r/T_r) przy każdym kącie korby, a moment (p − p_charge)·dV_p/dθ. Korba niesie koło zamachowe 0,02 kg·m² przeciw tarciu i hamulcowi; RK4 co 0,1 ms, całki cyklu p·dV Simpsonem w każdym kroku. Praca cyklu jest porównywana z wzorem Schmidta, ciepło doprowadzone i odprowadzone daje sprawność Carnota, a praca gazu równa się kołu zamachowemu, tarciu i hamulcowi z dokładnością do zaokrąglenia.
Co wypróbować
Odczytaj pracę cyklu względem wzoru Schmidta i sprawność względem Carnota; obciąż hamulec do zatrzymania; ochłodź gorącą głowicę; zrównaj obie temperatury i patrz, jak wybiega; spróbuj innych kątów fazowych.
Model i jego ograniczenia
Izotermiczne przestrzenie i doskonały regenerator (idealizacja Schmidta), sinusoidalne objętości, brak strat przepływu, przecieków i wymiany ciepła w przestrzeni martwej. Praca i sprawność są te cyklu idealnego.
Równania modułu
Równania p = M·R/(V_h/T_h + V_c/T_c + V_r/T_r), T_r = (T_h − T_c)/ln(T_h/T_c) V_h = V_dh + ½V_D·(1 + cos θ), V_p = ½V_P·(1 + cos(θ − φ)) W = −½V_P·M·R·sin(β − φ)·(2π/B)·(1 − S/√(S² − B²)) η = W/Q_h ≤ 1 − T_c/T_h
