Refrigeration Engineering and Technology

ISSN-print: 0453-8307
ISSN-online: 2409-6792
ISO: 26324:2012
Архiви

Концепція спряжених на критичній ізохорі циклів Стірлінга, працюючих на двоокису вуглецю

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

М. В. Швець

Анотація

В роботі пропонується нова концепція реалізації циклу Стірлінга в області не тільки надкритичних, але й, власне, критичних температури і тиску, заснована на виявленій в наших попердніх роботах вираженій гетерогенній структурі надкритичних флюїдів. Існування такої гетерогенної стаціонарної наноструктури решіткового типу в достатньо широких діапазонах надкритичних властивостей, які були названи не-гіббсівською фазою флюїду, було запропановане (Роганковим В.Б та іншими) у рамках моделі ФТ (флуктуаційної термодинамики). Така флюїдна структура в практичному використанні може бути досить перспективною. Вона проявляється в наявності досить регулярного, решіткового типу просторового розподілу густини флюїду і його теплових властивостей в т.зв. мезоскопічних малих об’ємах всередині робочих порожнин стискання і розширення пропонованої схеми спряжених стірлінгів. Саме поняття спряження означає ідею максимально-ефективного використання теплоти, одержаної в циклі від джерела, шляхом поєднання двох підциклів високого (І) і помірного (ІІ) тиску вздовж критичної ізохори. В роботі введене нове поняття ступеня теплофізичної досконалості (доповнюючий прийняте поняття термодинамічної досконалості, для окремих стадій – ізоліній і вузлів – нод спряженого повного циклу типу Стірлінга-Рейліса, яке дозволяє кількісно оцінити позитивний ефект додаткової внутрішньої рекуперації на загальну регенерацію теплоти. Ізольована від навколишнього середовища конструкція обох підціклів (І) і (ІІ) і об`єднуючого стірлінга є його перевагою у порівнянні з циклами внутрішнього згоряння. В якості потенціально-перспективної робочої речовини пропонується двоокис вуглецю. Таким чином, наша мета полягає у використанні виявлених нанодисперсних властивостей флюїду для формулювання концепції створення спряженного, досить ефективного циклу Стірлінга з перспективним робочим тілом - надкритичним двоокисом вуглецю, замість традиційного використання водороду або гелію.

Ключові слова:
регенерація і рекуперація теплоти, критична ізохора, спряжений цикл Стірлінга, гетерогенна надкритична область

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Швець, М. В. (2019). Концепція спряжених на критичній ізохорі циклів Стірлінга, працюючих на двоокису вуглецю. Refrigeration Engineering and Technology, 55(2), 121-131. https://doi.org/10.15673/ret.v55i2.1361
Розділ
ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ ТА МОДЕЛЮВАННЯ

Посилання

1. Rogankov, V.B. Fluctuational-thermodynamic interpretation of small angle x-ray scattering experiments in supercritical fluids, Fluid Phase Equilibria 383 (2014) 115-125. https://doi.org/10.1016/j.fluid. 2014.10.010
2. Rogankov, V.B., Levchenko, V.I. Global asymmetry of fluids and local singularity in the diameter of the coexistence curve, Phys.Rev.E 87, 052141 (2013). doi:https://doi.org/10.1103/physreve.87.052141
3. Rogankov, V.B., Shvets, M.V., Rogankov, O.V. Re-established congruent vapor-liquid diagram and fluctuation aspects of isotope theory-I (H2O-D2O-T2O). Fluid Phase Equilibria. 485 (2019) 101 https://doi.org/ 10.1016/j.fluid.2018.12.012
4. Walker, G., Stirling Engines, Clarendon Press, Oxford, 1980.
5. Chen, H., Goswami, D.Y., Stefanakos, E.K. A review of thermodynamic cycles and working fluids for the conversion of low-grade heat, Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2010) 3059-3067.
6. Chen, Y., Lundquist, P., Johsnsson, A., Platell, P. A comparative study on the carbon dioxide transcritical power cycle compared with an organic Rankine cycle with R123 as working fluid in waste heat recovery, Applied Thermal Engineering 26 (2006) 2142-2147.
7. Wurm, J., Kinast, J.A., Roose, T.R., Staats, W.R. Stirling and Vuilleumeir heat pumps, McGraw-Hill Inc., NY,USA, 1990.
8. Woodcock, L.V. Thermodynamics of criticality: percolation loci, mesophases and a critical dividing line in binary-liquid and liquid-gas equilibria, Journal of Modern Physics 7 (2016) 760-773.