Моделирование модульной гибридной системы на базе двигателя с внешним подводом теплоты с горелкой инфракрасного излучения

Авторы: Гусев П.Г.
Опубликовано в выпуске: #1(102)/2026
DOI:
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Тепловые двигатели
Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, двигатель с внешним подводом теплоты, двигатель Стирлинга, гибридная установка, электрогенератор, эффективность двигателя
Опубликовано: 16.02.2026

Рассмотрена возможность использования двигателей с внешним подводом теплоты для энергоснабжения потребителей. Выполнено расчетное исследование процессов теплообмена в таком двигателе с инфракрасной каталитической горелкой, работающей на метане. Проведен анализ потерь тепла и эффективных способов теплоотведения. Рассмотрены различные механизмы теплообменных процессов, включая передачу тепла радиацией, теплопроводность и конвекцию в компонентах системы. Исследование теплообмена в работе включает в себя детальный расчет теплообменных коэффициентов, анализ тепловых потерь и оптимизацию системы охлаждения. Результаты работы подтверждают техническую осуществимость и потенциал предлагаемой гибридной системы. Для дальнейшего повышения ее эффективности рекомендуется оптимизировать геометрию теплообменников, применять более совершенные материалы и развивать технологии.

Литература

[1] Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга. Москва, Мир, 1986, 464 с.

[2] Александров А.А., Архаров А.М., Архаров И.А. и др. Теплотехника. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020, 876 с.

[3] Кириллов Н.Г. Производство двигателя Стирлинга — новая отрасль в машиностроении XXI века. Турбины и дизели, 2010, № 2, с. 2–5.

[4] Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. и др. Машиностроение. Энциклопедия. Т. IV. Двигатели внутреннего сгорания. Москва, Машиностроение, 2013, 784 с.

[5] Кукис В.С., Куколев М.И., Костин А.И., Дворцов В.С., Ноздрин Г.А., Абакшин А.Ю. Перспективы улучшения характеристик двигателя Стирлинга. Двигателестроение, 2012, № 3, с. 3–6.

[6] Зенкин В.А., Лисовский Г.Е., Марков В.А., Трифонов В.Л., Гусев П.Г. Система регулирования частоты вращения вала двигателя Стирлинга. Транспорт на альтернативном топливе, 2024, № 2, с. 39–49.

[7] Четвертаков В.А. Модульный двигатель Стирлинга. Двигателестроение, 2007, № 3, с. 16–19.

[8] Кукис В.С., Куколев М.И., Костин А.И., Дворцов В.С., Ноздрин Г.А., Абакшин А.Ю. Перспективы улучшения характеристик двигателя Стирлинга. Двигателестроение, 2012, № 3, с. 3–6.

[9] Тихонов Е.А., Базыкин В.И., Муханов Н.С. Кинематическая параметризация механизма двигателя Стирлинга типа «Альфа» свободной компоновки. Двигателестроение, 2020, № 4, с. 12–17.

[10] Дворцов В.С., Ткаченко М.М., Куколев М.И. Двигатели Стирлинга: развитие конструкций и методов исследования. Двигателестроение, 2016, № 4, с. 10–14.

[11] Климов В., Демьянов А., Царьков И., Климова С. Автономные системы электропитания на основе синхронных генераторов возвратно-поступательного движения. Силовая электроника, 2016, № 4, с. 49–54.

[12] Халифе Х., Смирнов С.В., Меркулов В.И., Борисов Ю.А. Перспективы использования свободнопоршневого двигателя Стирлинга для генерации электроэнергии в космосе. Двигателестроение, 2024, № 2, с. 56–68.

[13] Уокер Г. Двигатели Стирлинга. Москва, Машиностроение, 1985, 408 с.

[14] Петров А.И. К вопросу оптимизации теплообменного контура двигателя Стирлинга. Двигателестроение, 2021, № 4, с. 28–30.

[15] Столяров С.П., Маунг Йе, Столяров А.С. Базовое уравнение математической модели элемента внутреннего контура двигателя Стирлинга с учетом процесса теплообмена. Двигателестроение, 2024, № 2, с. 69–74.