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

Abstract

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.