EDN: YVMAMQ
Авторы
Логинов Н.И., Верещагина Т.Н., Акимышев Г.Э.
Организация
Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Логинов Н.И. – главный научный сотрудник, доктор технических наук.
Верещагина Т.Н. – главный научный сотрудник, доктор технических наук. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, д. 1. Тел.: (484) 399-70-00 (доб. 83-60); e-mail: vtn@ippe.ru>.
Акимышев Г.Э. – инженер-исследователь.
Аннотация
В статье приведен обзор результатов работ АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» в области разработки двигателей Стирлинга, выполнявшихся в 80–90-е годы двадцатого века. Отмечается, что, несмотря на ряд преимуществ, двигатели Стирлинга с прямым нагревом продуктами сгорания топлива имеют существенные недостатки, главные из которых, связаны со значительной неравномерностью температуры трубок нагревателя и невысокими коэффициентами теплоотдачи от продуктов сгорания, что ограничивает срок службы и снижает кпд двигателя. Показана возможность создания универсальной системы подвода тепла на основе тепловых труб, передающей тепло от продуктов сгорания различных видов топлива, от теплового аккумулятора, от ядерной энергоустановки или от солнца к рабочему телу двигателя Стирлинга. Приведено описание и результаты испытаний в составе двигателей Стирлинга нескольких типов теплообменников, работающих на основе тепловых труб. Создан первый в СССР двигатель Стирлинга с универсальной системой подвода тепла, достигший по техническим характеристикам мирового уровня того времени. В результате работ, выполненных в ФЭИ, показано, что применение принципа тепловой трубы в системах подвода тепла позволяет решать весь комплекс проблем нагревателя и горячей головки двигателя Стирлинга. Представлены первые в России разработки ФЭИ в области свободнопоршневых двигателей Стирлинга, позволяющие решать ряд проблем, присущих двигателям с приводным механизмом. Приведен перечень разработок ФЭИ, опубликованных в трудах международных конференций и защищенных авторскими свидетельствами.
Ключевые слова
двигатель Стирлинга, свободнопоршневой двигатель, линейный генератор, подвод тепла, тепловая труба, термосифон, паровая камера, атомные станции малой мощности, солнечная энергетика
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Верещагина Т.Н., Логинов Н.И. Тепловые трубы в современных проектах ЯЭУ. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2024, № 3, c. 238–256.
- Верещагина Т.Н., Логинов Н.И. Тепловые трубы в атомных станциях малой мощности. В сб. тез. Третьей Всерос. конф. «Электрохимия в распределенной и атомной энергетике». Эльбрус, 2024, с. 12–15.
- Верещагина Т.Н., Логинов Н.И., Михеев А.С., Ульянов В.В. О разработке микрореактора с термофотоэлектрическим преобразованием энергии. Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2024, № 4, c. 164–172.
- Антонов С.Д., Столяров С.П. Конструктивные особенности нагревателя и элементов внешнего контура двигателя с внешним подводом теплоты. Труды Крыловского государственного научного центра. 2018: 1(383): 101–106. DOI: 10.24937/2542-2324-2018-1-383-101-106.
- Шустров Ф.А., Иванов Д.А., Татарников А.П. Оценка эффективности использования свободнопоршневых тепловых двигателей в составе транспортных и стационарных энергоустановок. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2015, № 10 (часть 3), с. 449–453.
- Столяров С.П., Столяров А.С. Стирлинг-генераторы: проблемы и перспективы. Электротехника, 2017, № 12, с. 8–13.
- Ковальчук М.В., Чайванов Б.Б., Абалин С.С. и др. К вопросу выбора ядерного энергоисточника для Арктики. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов, 2020, № 3, с. 4–12.
- Логинов Н.И., Михеев А.С., Верещагина Т.Н. О разработке тепловых труб для ЯЭУ. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2021, № 3, с. 158–166.
- Гоннов И.В., Логинов Н.И. и др. Теплообменники с жидкометаллическим теплоносителем в двигателях Стирлинга. Аналитический обзор. ФЭИ-0235. М.: ЦНИИатоминформ, 1989. 46 с.
- Гранич В.Ю., Локтионов Ю.В. и др. Развитие технологии преобразования энергии на базе цикла Стирлинга в линейных агрегатах для космических приложений. Сборник тезисов конференции «XLV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых – пионеров освоения космического пространства». В 4-х томах. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021, т. 1, с. 359–363.
- Локтионов Ю.В., Мягков Л.Л., Оболонный И.В., Сячинов А.В. Линейные свободнопоршневые агрегаты и новые критические технологии поршневых двигателей. Сборник тезисов докладов международной научно-технической конференции «Двигатель – 2017», посвященной 110-летию специальности «Поршневые двигатели» в МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. С. 53–54.
- Локтионов Ю.В. Об эффективности передачи и преобразования энергии на линейных агрегатах Стирлинга для космических платформ. Сборник тезисов конференции «XLVI Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых – пионеров освоения космического пространства». В 4-х томах. М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2022, т. 1, с. 260–262.
- Жидкие металлы. Под ред. П.Л. Кириллова, В.И. Субботина, П.А. Ушакова. М.: Атомиздат, 1967, 443 с.
- Субботин В.И., Ивановский М.Н., Арнольдов М.Н. Физико-химические основы применения жидкометаллических теплоносителей. М.: Атомиздат, 1970. 294 с.
- Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Субботин В.И. Испарение и конденсация металлов. М.: Атомиздат, 1976. 215 с.
- Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Ягодкин И.В. Физические основы тепловых труб. М.: Атомиздат, 1978. 256 с.
- Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Чулков Б.А., Ягодкин И.В. Технологические основы тепловых труб. М.: Атомиздат, 1980. 157 с.
- Гоннов И.В., Ивановский М.Н., Логинов Н.И. и др. Теплообменники на основе тепловых труб для двигателей Стирлинга. В сб. тез. докл. конф. «Ядерная энергетика в космосе», часть 1. Доклады советских специалистов. Обнинск, ФЭИ, 1990, с. 174–175.
- Gromov B.F., Ivanovsky M.N., Loginov N.I. IPPE`s Stirling Engine Activities and Efforts. Proc. 7th Int. Conf. on Stirling Cycle Mashines. ICSC-95. Tokio, 1995, pp. 47–52.
- Гоннов И.В., Добросоцкий А.В., Журавель А.А. и др. Двигатель с внешним подводом теплоты. Авторское свидетельство СССР № 1502870, 1989.
- Loginov N.I., Ivanovsky M.N., Chulkov B.A. et al. Universal heat transfer system for Stirling engine. Proc. 7th Int. Conf. on Stirling Cycle Mashines. ICSC-95. Tokio, 1995, pp. 149–154.
- Gonnov I.V., Loktionov Y.V., Loginov N.I. Research experimental results of Stirling engine hot heads with heat pipes. Proc. of the Intersociety Energy Conversion Engineering Conference. Sec. “Environmental Impact, Energy Systems, New Technology for Energy Utilization, Policy Issues, Renewable Energy Sources, Stirling Cycles”. Atlanta, USA, 1993, vol. 2, pp. 669–671.
- Gonnov I.V., Loktionov Y.V., Loginov N.I. Results of the hot heads with heat pipes experimental research. Proc. 6th International Stirling Engine Conference. Endhoven, Netherlands, 1993, pp. 427–432.
- Loginov N.I., Chulkov B.A. Heat pipe based solar imitator. Proc. 7th Int. Conf. On Stirling Cycle Mashines. ICSC-95. Tokio, 1995, pp. 155–160.
- Loktionov Y.V., Galushchak V.S., Gonnov I.V., Trofimov A.I. Design of terrestial solar electric generation sets. Proc. 6th International Stirling Engine Conference. Endhoven, Netherlands, 1993, pp. 395–400
- Ivanovsky M.N., Loginov N.I., Mikheyev A.S. at al. Space termoionic reactor+Stirling engine. Proc. 7th Int. Conf. on Stirling Cycle Mashines. ICSC-95. Tokio, 1995, pp. 413–418.
- Loginov N., Mikheyev A., Chulkov B. et al. Heat Pipes for Thermionic Energy Converters (TEC). Preprints of 8th International Heat Pipe Conference. Beijing, China, 1992, p. E-P52.
- Брустило Г.П., Визгалов А.В., Купцов Г.А., Курочкин Н.Ф., Логинов Н.И., Локтионов Ю.В., Тоцкая М.Г., Ярыгин В.И. Солнечная энергетическая установка. Патент на изобретение RU № 2013715, 1991.
УДК 621.48
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 1, c. 245-255
