Dezavantajele de agitare a motorului. Motorul de combustie externă poate fi făcut din canalul de staniu. Designul executării "alfa"

Motoarele cu combustie externă au început să fie utilizate atunci când oamenii aveau nevoie de o sursă puternică și economică de energie. Înainte de aceasta, au fost utilizate instalații cu abur, dar au fost explozive, deoarece au folosit abur fierbinte sub presiune. La începutul secolului al XIX-lea au primit dispozitive cu combustie externă, iar după alte zeci de ani, au fost inventate dispozitive deja familiare cu combustie internă.

Originea dispozitivelor

În secolul al XIX-lea, omenirea sa confruntat cu problema, care a fost că cazanele de aburi au fost prea des explodate și au avut de asemenea defecte constructive grave, care au făcut folosirea lor nedorită. Producția a fost găsită în 1816 de preotul scoțian Robert Stirling. Aceste dispozitive pot fi, de asemenea, numite "motoare cu aer cald", care au fost încă aplicate în secolul al XVII-lea, dar acest om a adăugat un curățitor numit regenerator numit în prezent invenția. Astfel, motorul de combustie externă a motorului a fost capabil să crească foarte mult performanța instalației, deoarece a reținut căldura în zona de lucru caldă, în timp ce fluidul de lucru a fost răcit. Din acest motiv, eficiența întregului sistem a fost semnificativ mărită.

În acel moment, invenția a fost folosită destul de larg și era în creștere a popularității sale, dar în timp a fost oprită să o folosească și au uitat de el. Instalațiile și motoarele cu aburi, dar deja familiare, cu combustie internă au ajuns să înlocuiască echipamentul de combustie externă. Din nou, ei și-au amintit doar în secolul al XX-lea.

Lucrări de instalare

Principiul funcționării unui motor cu combustie externă este acela că alternează în mod constant două etape: încălzirea și răcirea fluidului de lucru într-un spațiu închis și obținerea energiei. Această energie apare datorită faptului că volumul fluidului de lucru se schimbă în mod constant.

Cel mai adesea, substanța de lucru din astfel de dispozitive devine aer, dar este posibilă utilizarea unui heliu sau hidrogen. În acel moment, invenția a fost în stadiul de dezvoltare, astfel de substanțe ca dioxid de azot, freoni, propan-butan lichefiat au fost folosite ca experimente. În unele eșantioane, au încercat să aplice chiar și apă obișnuită. Este demn de remarcat faptul că motorul de combustie externă, lansat cu apă ca substanță de lucru, a fost distins prin faptul că avea o putere destul de ridicată, o presiune înaltă și era destul de compactă.

Primul tip de motor. "Alfa"

Primul model care a fost utilizat, a devenit alfatare alfa. Particularitatea designului său este că are două pistoane de putere situate în diferite cilindri separați. Unul dintre ei avea o temperatură suficient de ridicată și a fost fierbinte, cealaltă, dimpotrivă, rece. În interiorul schimbătorului de căldură cu o temperatură ridicată a existat o pereche fierbinte de cilindru-piston. Aburul rece a fost în interiorul schimbătorului de căldură cu temperaturi scăzute.

Principalele avantaje ale motorului termic al arderii externe a fost faptul că au avut putere mare și volum. Cu toate acestea, temperatura perechii fierbinți în același timp a fost prea mare. Din acest motiv, unele dificultăți tehnice au apărut în procesul de fabricare a unor astfel de invenții. Regeneratorul acestui dispozitiv este între tuburile de conectare la cald și rece.

A doua eșantion. "Beta"

Al doilea eșantion a fost modelul beta Stirling. Principala diferență constructivă a fost că există doar un cilindru. Unul dintre capetele sale a servit ca o pereche fierbinte, iar celălalt capăt a rămas rece. În interiorul acestui cilindru, pistonul a fost mutat din care puterea poate fi îndepărtată. De asemenea, în interiorul a fost un deplasator, care a fost responsabil pentru schimbarea volumului zonei de lucru fierbinte. În acest echipament a fost utilizat gaz, care a fost pompat dintr-o zonă rece la fierbinte prin regenerator. Acest tip de motor cu combustie externă avea un regenerator sub forma unui schimbător de căldură extern sau combinat cu dispozitivul de deplasare cu piston.

Cel mai recent model. "Gamma"

Ultima specie acest motor Oțel "gamma" Stirling. Acest tip diferă nu numai de prezența pistonului, precum și de deplasator și, de asemenea, faptul că două cilindri erau deja în designul său. Ca și în primul caz, unul dintre ei era rece și a fost folosit pentru a lua puterea. Dar al doilea cilindru, ca în cazul precedent, a fost rece de la un capăt și fierbinte de la celălalt. Aici a deplasat deplasatorul. ÎN motor cu piston Combustia externă a avut, de asemenea, un regenerator care ar putea fi două tipuri. În primul caz, a fost extern și conectat împreună astfel de părți structurale ca o zonă de cilindru fierbinte cu frig, precum și cu primul cilindru. Al doilea tip este un regenerator intern. Dacă această opțiune a fost utilizată, acesta a fost inclus în proiectarea deplasorului.

Utilizarea starlingurilor este justificată dacă este necesar un convertor de energie termică simplă și mic. Poate fi folosit și dacă diferența de temperatură nu este suficient de mare pentru a utiliza gaze sau turbine cu abur. Este demn de remarcat faptul că astăzi astfel de eșantioane au început să fie folosite mai des. De exemplu, sunt utilizate modele autonome pentru turiști, care sunt capabile să lucreze de la arzătorul de gaze.

Aplicarea dispozitivelor în prezent

Se pare că o astfel de invenție veche nu poate fi folosită în zilele noastre, dar nu este. NASA a ordonat un motor cu combustie externă de tipul de agitare, dar sursele de căldură nucleară și radioizotope trebuie utilizate ca o substanță de lucru. În plus, poate fi de asemenea utilizat cu succes în următoarele scopuri:

• Utilizarea unui astfel de model de motor la lichidul pompei este mult mai ușor decât pompa obișnuită. În multe privințe, acest lucru se datorează faptului că pistonul poate fi folosit lichidul pompat. În plus, va răci corpul de lucru. De exemplu, acest tip de "pompă" poate fi utilizat pentru pomparea apei în canale de irigare utilizând căldură solară pentru acest lucru.
• Unii producători de frigidere sunt înclinați să instaleze astfel de dispozitive. Costul produselor va fi capabil să reducă și ca agentul frigorific poate fi utilizat aer obișnuit.
• Dacă combinați motorul de combustie externă de acest tip cu pompa de căldură, puteți optimiza funcționarea rețelei termice din casă.
• Destul de bine cu succes sunt folosite pe submarinele din Navy Suedia. Faptul este că motorul funcționează pe oxigen lichid, care este ulterior folosit pentru respirație. Pentru un submarin, acest lucru este foarte important. În plus, astfel de echipamente au un nivel de zgomot destul de scăzut. Desigur, unitatea este suficient de mare și necesită răcire, dar sunt acești doi factori care sunt nesemnificativi dacă vorbim despre un submarin.

Avantajele utilizării motorului

Dacă în timpul designului și asamblării vom aplica metode moderne, atunci va fi posibilă ridicarea coeficientului acțiune utilă Motorul de combustie externă de până la 70%. Utilizarea unor astfel de eșantioane este însoțită de următoarele calități pozitive:

• În mod surprinzător, cuplul din această invenție este aproape independent de viteza de rotație a arborelui cotit.
• În această unitate de forță, nu există elemente cum ar fi sistemul de aprindere și sistemul de supapă. Nu există, de asemenea, un arbore cu came aici.
• Este destul de convenabil ca pe parcursul perioadei de utilizare, nu va fi necesară ajustarea echipamentului și configurarea echipamentelor.
• Datele modelului motorului nu sunt capabile să "stabilească". Cel mai simplu design al dispozitivului vă permite să îl utilizați destul de mult timp într-un mod complet offline.
• Puteți folosi aproape totul de la lemn de foc și terminând cu combustibil de uraniu ca sursă de energie.
• În mod natural, în motorul de combustie externă, procesul de ardere a substanțelor se efectuează în exterior. Acest lucru contribuie la faptul că combustibilul este în întregime, iar cantitatea de emisii toxice este redusă la minimum.

dezavantaje

Firește, orice invenție nu este dedicată. Dacă vorbim despre minusurile unor astfel de motoare, acestea sunt după cum urmează:

1. Datorită faptului că arderea este efectuată în afara motorului, îndepărtarea căldurii rezultate apare prin pereții radiatorului. Aceste forțe pentru a crește dimensiunile dispozitivului.
2. Consumul de materiale. Pentru a crea un model de motor compact și eficient, este necesar să existe oțel rezistent la căldură de înaltă calitate, care să poată rezista unei presiuni mari și la temperaturi ridicate. În plus, trebuie să existe o conductivitate termică scăzută.
3. Ca un lubrifiant va trebui să cumpere un instrument specialDeoarece cocoșii obișnuiți când temperaturi maricare sunt realizate în motor.
4. Pentru a obține o putere specifică suficient de ridicată, este necesar să se utilizeze hidrogen sau heliu ca substanță de lucru.

Hidrogen și heliu drept combustibil

Obținerea de mare putereDesigur, este necesar, totuși, este necesar să se înțeleagă că utilizarea hidrogenului sau a heliului este destul de periculoasă. Hidrogenul, de exemplu, în sine este suficient de exploziv și la temperaturi ridicate creează conexiuni numite metalhidrite. Acest lucru se întâmplă atunci când hidrogenul este dizolvat în metal. Cu alte cuvinte, este capabil să distrugă cilindrul din interior.

În plus, hidrogenul și heliu sunt substanțe volatile care se caracterizează printr-o capacitate mare de penetrare. Dacă este mai ușor să vorbești, atunci ei sunt ușor de epuizare prin aproape orice sigilii. Și pierderea substanței înseamnă pierderi în presiunea de funcționare.

Motorul de combustie externă rotativă

Inima unei astfel de mașini este o mașină de expansiune rotativă. Pentru motoarele S. tipul extern. Combustibil Acest element este reprezentat sub forma unui cilindru gol, care este acoperit cu capace pe ambele părți. Prin ea însăși, rotorul are apariția roții, care este plantată pe arbore. De asemenea, are o anumită cantitate de plăci extinse în formă de p. Pentru extensia lor, se utilizează un dispozitiv retractabil special.

Motorul de combustie externă Lukyanova

Yuri Lukyanov este cercetător al Institutului Politehnic Pskov. El a dezvoltat mult timp noi modele de motoare. Omul de știință a încercat să facă astfel de elemente cum ar fi cutia de viteze, arborele cu came și conducta de evacuare din noile modele. Principalul dezavantaj al dispozitivelor de agitare a fost că au avut dimensiuni prea mari. A fost această lipsă a unui om de știință și a reușit să elimine din cauza faptului că lamele au fost înlocuite cu pistoane. A ajutat la reducerea dimensiunii întregului design de mai multe ori. Unii sugerează că puteți face un motor de combustie externă cu mâinile tale.

Doar aproximativ o sută de ani în urmă motoare combustie interna A trebuit să cuceresc locul pe care îl ocupă în automobile moderne într-o luptă competitivă crudă. Apoi superioritatea lor nu părea atât de evidentă ca astăzi. Într-adevăr, mașină de aburi - principalul rival motorul de benzină - posedat în comparație cu el cu avantaje uriașe: tăcut, simplitatea reglementării puterii, caracteristicile frumoase de tracțiune și uimitoare "omnivore", permițând să lucreze la orice formă de combustibil din lemn de foc la benzină. Dar, în cele din urmă, economia, ușurința și fiabilitatea motoarelor cu combustie internă a preluat și forțată să se concilieze cu dezavantajele lor, ca inevitabilitate.
În anii 1950, cu apariția turbinelor cu gaz și a motoarelor rotative, furtuna de asalt a poziției monopolice ocupate de motoarele de combustie internă în industria automobilelor, asaltul, care încă nu era încoronat cu succes. La aproximativ aceiași ani, au fost făcute încercări de a aduce la fața locului motor nouÎn care rentabilitatea și fiabilitatea motorului pe benzină cu tăcere și "omnivor" a plantei de aburi sunt combinate în mod izbitor. Acesta este noul motor de combustie externă pe care preotul scoțian Robert Stirling brevetat pe 27 septembrie 1816 (brevetul englez nr. 4081).

Procesarea fizicii

Principiul acțiunii tuturor motoarelor termice fără excepție se bazează pe extinderea gazului încălzit, se efectuează o lucrare mecanică mare decât este necesară comprimarea frigului. Pentru a demonstra acest lucru, suficiente sticle și două cratițe cu apă caldă și rece. La început, sticla este coborâtă în apa de gheață și când aerul este răcit în el, gâtul este conectat cu un dop și sunt rapide în apă caldă. După câteva secunde, bumbacul este distribuit și gazul încălzit în sticlă împinge dopul făcând munca mecanica. O sticlă poate fi returnată din nou la apa de gheață - ciclul se va repeta.
În cilindrii, pistoanele și pârghiile complicate ale primei mașini aglomerate, acest proces a fost aproape exact reprodus, până când inventatorul a realizat că o parte a căldurii a fost luată de gaz în timpul răcirii, poate fi utilizată pentru încălzirea parțială. Avem nevoie doar de un anumit container în care ar fi posibilă stocarea căldurii luate din gaz în timpul răcirii și dăruiți-o din nou atunci când este încălzită.
Dar, din păcate, chiar și această îmbunătățire foarte importantă nu a fost salvată de motorul Stirling. Până în 1885, rezultatele obținute aici au fost foarte mediocru: 5-7% KP, 2 litri din. Putere, 4 tone de greutate și 21 de metri cubi ocupați spațiu.
Motoarele cu combustie externă nu au fost salvate chiar de succesul unui alt design dezvoltat de inginerul suedez Erickson. Spre deosebire de agitare, el a sugerat încălzirea și răcirea gazului nu la un volum constant, dar la o presiune constantă. 8 1887 Câteva mii de motoare mici Ericson au lucrat perfect în case, case, în mine, pe nave. Au completat rezervoarele de apă, au condus efectul ascensoarelor. Erickson a încercat să le adapteze chiar pentru a conduce căruțe, dar erau prea grele. În Rusia, înainte de revoluție, un număr mare de astfel de motoare au fost produse sub denumirea "căldură și rezistență".

Una dintre sursele promițătoare de energie mecanică pentru mașini este un motor de combustie externă dezvoltat de Robert Robert din Scoția Stirling cu câteva secole în urmă. Motorul arderii externe de agitare pe principiul operațiunii este foarte diferit de cel obișnuit pentru toți. Dar de ceva timp după dezvoltare, a fost uitat în siguranță.

Istoria creației

În 1816, un localnic din Scoția Robert Stirling a brevetat o mașină termică, numită în cinstea creatorului său. Cu toate acestea, ideea motoarelor cu aer cald în sine a fost inventată deloc. Dar primul proiect conștient de a crea un astfel de agregat a fost implementat cu precizie.

El a îmbunătățit sistemul prin adăugarea unui detergent în ea, în literatura tehnică numită schimbătorul de căldură. Datorită acestui fapt, performanța motorului a crescut datorită menținerii caldă. Acest model pentru acel moment a fost recunoscut ca fiind cel mai durabil, de atunci nu a explodat niciodată.

În ciuda unui astfel de succes rapid al promovării modelului, la începutul secolului al XX-lea, de la dezvoltarea ulterioară a motorului de combustie externă, datorită costului său în favoarea motorului de combustie internă.

Motorul Stirling: principiu de funcționare și modificare

Principiul de funcționare a oricărui motor termic este că există eforturi mecanice consecvente pentru a obține gaz într-un stat extins. Ca exemplu vizual, puteți să vă ocupați de două cratițe, conform căreia sunt umplute cu apă rece și caldă. Inferior în apă rece o sticlă cu o plută rotativă. După aceea, sticla este transferată în apă caldă.

Cu această mișcare, gazul din sticlă efectuează lucrări mecanice și împinge o plută de la gât. Primul model al motorului de combustie externă a lucrat exact la același principiu. Cu toate acestea, mai târziu, Creatorul și-a dat seama că o parte din căldura eliberat poate fi folosită pentru a se vindeca. Productivitatea unității a crescut doar de la aceasta.

Un pic mai târziu, inginerul din Suedia Erickson a îmbunătățit designul, punând o idee de răcire și încălzire a gazului la o presiune constantă în loc de volum. Acest lucru a permis motorului să "treacă prin scările carierei" și să înceapă utilizarea în mine și case de imprimare. Pentru echipajele I. vehicul Agregatul era prea greu.

Figura prezintă ciclul de funcționare al motorului Stirling.

Cum funcționează motorul Stirling? Convertește energia termică, însumând din exterior, în muncă mecanică utilă. Acest proces apare datorită modificărilor de temperatură a gazului sau a fluidului care circulă în volumul închis. În partea de jos a unității, substanța de lucru este încălzită, crește volumul și împinge pistonul în sus.

Aerul cald intră în partea superioară a motorului și răcită cu un radiator. Presiunea gripei de lucru este redusă, iar pistonul este coborât pentru a repeta întregul ciclu. Sistemul este complet etanșat, astfel încât substanța de lucru nu este cheltuită, ci se mișcă numai în interiorul ciclului.

În plus, există motoare cu un ciclu deschis în care controlul fluxului este implementat folosind supape. Aceste modele se numesc motorul lui Erixon. În general, principiul funcționării unui motor cu combustie externă este similar cu motorul. Pentru temperaturi scăzute Este comprimat în ea și invers. Încălzirea se efectuează în moduri diferite.

Căldura într-un motor cu combustie externă este furnizat prin peretele cilindrului din exterior. Stirul a ghicit pentru a aplica o schimbare periodică a temperaturii cu un piston de deplasare. Acest piston deplasează gaze de la o cavitate cilindrică la alta. În același timp, pe de o parte, temperaturile scăzute sunt menținute constant, iar pe cealaltă - ridicată. Când pistonul este mutat în sus, gazul se mișcă dintr-o cavitate fierbinte.

Sistemul de deplasare din motor este conectat la pistonul de lucru, care comprimă gazul în frig și vă permite să vă extindeți cald. Lucrarea utilă se efectuează doar din cauza compresiei la temperaturi mai scăzute. Continuitatea este asigurată de un mecanism de conectare la manivelă. Nu se observă limitele speciale între etapele ciclului. Datorită acestui fapt, eficiența motorului Stirling nu scade.

Unele detalii despre munca motorului

În teorie, orice sursă de căldură (soare, electricitate, combustibil) poate intra în motorul de combustie externă. Principiul operațiunii corpului motorului este de a utiliza heliu, hidrogen sau aer. Eficiența maximă maximă termică are ciclul ideal. Eficiența este de la 30 la 40%. Regeneratorul efectiv poate oferi mai mult eficiență ridicată. Schimbătoarele de căldură încorporate oferă regenerare, schimb și răcire în motoare moderne. Avantajul lor este de lucru fără uleiuri. În general, motorul de grăsime are nevoie de un pic. Presiunea medie din cilindru variază de la 10 la 20 MPa. Este nevoie de un sistem bun de etanșare și posibilitatea de a intra în cavități de lucru.

Conform calculelor teoretice, eficiența motorului Stirling este puternic dependentă de temperatură și poate obține chiar și 70%. Cele mai primele probe de motor implementate în metal au o eficiență scăzută, deoarece variantele de răcire au fost ineficiente și limitate temperatura maximă de încălzire, nu au fost rezistente la materiale structurale presiune ridicata. În a doua jumătate a secolului al XX-lea, motorul cu o unitate de rombică în timpul testelor a depășit un indicator de 35% eficiență asupra transportatorului de căldură apos și cu o temperatură de 55 grade Celsius. Îmbunătățirea designului în unele eșantioane experimentale a făcut posibilă obținerea a aproape 39% din eficiență. Aproape toate modernele motoare cu benzinăAvând o putere similară, posedă eficiența de 28-30%. Motoarele diesel turbate ajung la aproximativ 35%. Cele mai moderne eșantioane ale motoarelor Stirling dezvoltate de Mecanical Technology Inc în Statele Unite arată eficiența până la 43%.

După dezvoltarea ceramicii rezistente la căldură și a altor materiale inovatoare, va fi posibilă creșterea temperaturii mediului chiar mai mult. Eficiența poate obține chiar 60% în astfel de condiții.

Există mai multe modificări ale motorului combustiei externe a amestecului.

Modificarea "Alpha"

Un astfel de motor constă din pistoane de putere separate și rece, situate în propriile lor cilindri. Este cald la cilindru cu un piston fierbinte, iar frigul este situat în schimbătorul de căldură de răcire.

Modificarea "beta"

În acest exemplu de realizare, cilindrul în care este localizat pistonul, pe de o parte încălzește și celălalt este răcit. În interiorul cilindrului deplasați dispozitivul de deplasare și pistonul de putere. Displaierul este conceput pentru a schimba volumul gazului de lucru. Regeneratorul efectuează, de asemenea, returnarea substanței de lucru răcite în cavitatea încălzită a motorului.

Modificarea "gamma"

Toate modificările simple de design "gamma" sunt realizate din două cilindri. Primul este complet rece. Face mișcarea pistonului de putere. Iar al doilea este rece numai pe de o parte, și pe cealaltă - încălzită. Acesta servește la mișcarea mecanismului deplasorului. Regenerator de circulație a gazelor reci în această modificare pot fi comune ambelor cilindri și pot fi incluse în designul deplasorului.

Avantajele motorului de combustie externă

Acest tip de motor este nepretențios în ceea ce privește combustibilul, deoarece baza activității sale este diferența de temperatură. Ceea ce a cauzat această diferență - nu contează multă importanță. Motorul Stirling are un design simplu și nu are nevoie de sisteme suplimentare și echipamente articulate (Starter, cutie de viteze). Unele caracteristici ale dispozitivului motorului sunt o garanție a unei durate de viață îndelungată: motorul poate funcționa continuu în aproximativ o sută de mii de ore. Un alt avantaj serios al motorului de combustie externă este tăcut. Se datorează faptului că nu există detonare în cilindri și nu este nevoie să se retragă gazele de eșapament. Modificarea "beta" este în mod special alocată acestui parametru. Designul său este echipat cu un mecanism de manivelă în formă de diamant, care oferă lipsa vibrațiilor în timpul funcționării. Și în cele din urmă, prietenia de mediu. În cilindrii motorului nu există procese care să influențeze negativ mediul.

Atunci când alegeți surse de căldură alternative (energia soarelui), motorul Stirling se transformă într-un fel de ecologică agregatul de putere.

Dezavantaje ale motorului de combustie externă

Producția în masă a acestor motoare este în prezent imposibilă. Principala problemă este materialul consonant material. Răcirea fluidului de lucru al motorului necesită instalarea radiatoarelor cu volume mari. Ca rezultat, mărimea crește. Utilizarea corpurilor complexe de lucru, cum ar fi hidrogenul sau heliuul ridică problema siguranței motorului. Conductivitatea termică și rezistența la temperatură trebuie să fie pornită nivel inalt. Căldura la volumul de lucru vine prin schimbătoare de căldură. Astfel, o parte din căldură se pierde pe drum. În fabricarea de schimbătoare de căldură trebuie să utilizeze metale rezistente la căldură. În același timp, metalele ar trebui să fie rezistente la presiune ridicată. Toate aceste materiale sunt scumpe și sunt prelucrate lungi. Principiile schimbării modurilor unui motor cu combustie externă sunt foarte diferite de tradiționale. Dezvoltarea dispozitivelor de control special. Schimbarea puterii este cauzată de o schimbare a presiunii în cilindri și unghiul de fază dintre deplasator și pistonul de putere. De asemenea, puteți schimba capacitatea cavității cu lichidul de lucru.

Exemple de motoare cu combustie externă pe vehicule

Au fost eliberate modele funcționale ale unui astfel de motor, în ciuda tuturor dificultăților de fabricație. La vârsta de 50 de ani din secolul al XX-lea, companiile de automobile au avut un interes în această specie de agregare a forței. Implementarea în cea mai mare parte a motoarelor Stirling pe mașini, Ford a fost angajat Compania de motor. și grupul Volkswagen. Compania suedeză Stirling a dezvoltat un astfel de motor în care dezvoltatorii au încercat mai des să folosească unități de serie și noduri (arbore cotit, tije de legătură). A fost dezvoltat patru cilindri V-motor., având o cântărire specifică de 2,4 kg / kW. Un motor diesel compact are o masă similară. Motorul a încercat să instaleze pe camioanele de încărcare a semitului.

Cel mai distinct eșantion de succes a fost Philips 4-125DA, disponibil pentru instalare pe mașini. Capacitatea de funcționare a motorului a fost de 173 putere de cais. Dimensiunile au fost nesoluționate de la motorul uzual de benzină.

General Motors a dezvoltat un motor cu combustie externă în formă de V cu opt cilindri, cu un mecanism de conectare cu crani serial. În 1972, o versiune limitată masina Ford. Torino a fost echipat cu un astfel de motor. În plus, consumul de combustibil a scăzut cu până la 25% comparativ cu modelele anterioare. Astăzi, mai multe companii străine încearcă să îmbunătățească proiectarea acestui motor pentru a se adapta la producția de masă și instalarea pe autoturisme.

A împins alte specii centrale electriceCu toate acestea, munca care vizează refuzul de a utiliza aceste agregate sugerează schimbarea iminentă a pozițiilor de conducere.

De la începutul progresului tehnic, atunci când se utilizează motoare care arde combustibilul în interior, nu numai că este evident pentru superioritatea lor. Motor cu aburiCa concurent, conține o mulțime de avantaje: împreună cu parametrii de tracțiune, tăcuți, omnivori, ușor de controlat și configurat. Dar ușurința, fiabilitatea și eficiența au permis motorului de combustie internă să ia feribotul.

Astăzi, șeful colțului este probleme de ecologie, eficiență și securitate. Acesta forțează inginerii să arunce forțe pe unitățile de serie care funcționează în detrimentul surselor regenerabile de combustibil. În anul 16 al secolului al XIX-lea, Robert Stirling a înregistrat motorul care operează de la surse externe Căldură. Inginerii cred că această unitate este capabilă să schimbe liderul modern. Motorul Stirling combină economia, fiabilitatea, lucrările în liniște, pe orice combustibil, face produsul de către un jucător pe piața automobilelor.

Robert Stirling (1790-1878 ani):

Stirlarea istoricului motorului

Inițial, instalarea a fost dezvoltată pentru a înlocui mașina care funcționează în detrimentul aburului. Cazanele mecanismelor de abur au explodat, depășind standardele de presiune admise. Din acest punct de vedere, Stirling este mult mai sigur, funcționează folosind diferența de temperatură.

Principiul funcționării motorului Stirling în alimentarea alternativă sau selecția căldurii într-o substanță care se efectuează. Substanța în sine este încheiată în volumul de tip închis. Rolul substanței de lucru se efectuează prin gaze sau lichide. Există substanțe care îndeplinesc rolul a două componente, gazul este transformat într-un lichid și invers. Motorul de agitare a lichidului are: dimensiuni mici, puternice, produce o presiune mare.

Reducerea și creșterea volumului de gaz în timpul răcirii sau încălzite, respectiv, este confirmată de legea termodinamicii, conform căreia toate componentele: gradul de încălzire, valoarea spațiului ocupat de substanță, forța care acționează pe unitate este asociate și descrise prin formula:

P * v \u003d n * r * t

• P este puterea gazului în motor pe unitate;
• V este o valoare cantitativă ocupată de gaz în spațiul motorului;
• n-cantitatea molară de gaz din motor;
• R - gaze permanente;
• T - gradul de încălzire de gaz din motor către,

Modelul motorului Stirling:

Datorită neplăcută a instalațiilor, motoarele sunt împărțite: combustibil solid, combustibil lichid, energie solară, reacție chimică și alte tipuri de încălzire.

Ciclu

Motorul de combustie externă al Stirling utilizează același set de fenomene. Efectul apariției în mecanism este ridicat. Datorită acestui fapt, este posibil să se construiască un motor cu caracteristici bune în dimensiunile normale.

Este necesar să se țină seama de faptul că în proiectarea mecanismului, încălzitorul, frigiderul și regeneratorul, dispozitivul, îndepărtarea căldurii din substanță și returnarea căldurii, la momentul potrivit sunt furnizate.

Ciclul ideal al Stirling ("Temperatura-volum" Diagrama):

Fenomene circulare ideale:

• 1-2 Schimbarea dimensiunilor liniare ale unei substanțe cu o temperatură constantă;
• 2-3 Îndepărtarea căldurii din substanță la schimbătorul de căldură, spațiul ocupat în mod constant de substanță;
• 3-4 tăierea forțată a spațiului ocupat de substanță, temperatura este constantă, căldura este dată răcitorului;
• 4-1 Creșterea forțată a temperaturii substanței ocupate de spațiu în mod constant, căldura este însumată din schimbătorul de căldură.

Ciclul ideal al Stirling ("Diagrama" Presiune-volum "):

Din calculul (MOL) al substanței:

Căldură preferată:

Răcitorul de răcire este cald:

Schimbătorul de căldură primește căldură (procesul 2-3), schimbătorul de căldură dă căldura (procesul 4-1):

R este un gaz permanent universal;

CV - Abilitatea perfect Gaza. Țineți căldură cu dimensiunea neamică a spațiului ocupat.

Datorită utilizării regeneratorului, rămâne o parte a căldurii, deoarece energia mecanismului care nu variază pentru trecerea fenomenelor circulare. Frigiderul devine mai puțină căldură, prin urmare, schimbătorul de căldură economisește încălzitorul de căldură. Acest lucru mărește eficiența instalației.

KPD Fenomene circulare:

ɳ =

Este demn de remarcat faptul că fără schimbător de căldură, setul de procese de agitare este fezabil, dar eficacitatea sa va fi semnificativ mai mică. Trecerea totalității proceselor este înapoi duce la descrierea mecanismului de răcire. În acest caz, prezența unui regenerator, o condiție prealabilă, deoarece trece (3-2-2), este imposibil să se încălzească substanța din răcitor, a cărei temperatură este semnificativ mai mică. De asemenea, este imposibil să se aducă căldură încălzitorului (1-4), a cărei temperatură este mai mare.

Principiul operațiunii motorului

Pentru a înțelege cum funcționează motorul Stirling, să înțelegem în dispozitiv și frecvența fenomenelor agregate. Mecanismul transformă căldura obținută din încălzitor, care se află în afara produsului în forța forței asupra corpului. Întregul proces apare datorită diferenței de temperatură, în substanța de lucru situată în circuitul închis.

Principiul funcționării mecanismului se bazează pe extinderea prin căldură. Îmbunătățită direct, substanța din circuitul închis se încălzește. În consecință, înainte de răcire, substanța este răcită. Cilindrul (1) este învelit de o jachetă de apă (3), căldura este servită pentru partea inferioară. Pistonul, făcând o slujbă (4) plasată în manșon și este sigilată cu inele. Între piston și partea de jos există un mecanism de deplasare (2), având lacune semnificative și în mișcare fluent. Substanța din bucla închisă se deplasează prin volumul camerei datorită deplasorului. Mișcarea substanței este limitată la două direcții: partea de jos a pistonului, partea de jos a cilindrului. Mișcarea deplasorului asigură o tijă (5), care trece prin piston și funcții datorate excentrice cu o întârziere de 90 ° în comparație cu unitatea pistonului.

• Poziția "a":

Pistonul este situat în poziția inferioară extremă, substanța este răcită datorită pereților.

• Poziția "B":

Displaierul ocupă poziția superioară, deplasându-se, trece substanță prin sloturile de capăt spre partea inferioară, se răcește. Pistonul este nemișcat nemișcat.

• Poziția "C":

Substanța devine căldură, sub acțiunea de căldură crește în volum și ridică extinderea cu pistonul în sus. Munca este efectuată, după care deplasatorul cade pe fund, împingând substanța și răcirea.

• Poziția "D":

Pistonul scade, comprimă substanța răcită, munca utilă. Flywheel servește în designul bateriei energetice.

Modelul considerat fără regenerator, astfel încât eficiența mecanismului nu este mare. Căldura de substanțe după operație este descărcată în lichid de răcire, folosind pereții. Temperatura nu are timp pentru a scădea la valoarea dorită, astfel încât timpul de răcire este extins, viteza motorului este mică.

Tipuri de motoare

Constructiv, există mai multe opțiuni folosind principiul Stirling, principalele tipuri sunt luate în considerare:

Designul aplică două pistoane diferite plasate în diferite contururi. Primul circuit este utilizat pentru încălzire, cel de-al doilea circuit este utilizat pentru răcire. În consecință, fiecare piston deține regeneratorul său (fierbinte și rece). Dispozitivul are un raport bun de putere la volum. Dezavantajul este că temperatura regeneratorului fierbinte creează dificultăți structurale.

• Motorul "β - Stirling":

Designul utilizează un circuit închis, cu diferite temperaturi la capete (rece, fierbinte). Cavitatea este pistonul cu deplasatorul. Displaierul împarte spațiul în zona rece și fierbinte. Schimbul de frig și căldură are loc prin pomparea substanței prin schimbătorul de căldură. Din punct de vedere structural, schimbătorul de căldură se efectuează în două versiuni: externe, combinate cu deplasatorul.

• Motorul "γ - Stirling":

Mecanismul pistonului prevede utilizarea a două circuite închise: frig și cu deplasatorul. Puterea este îndepărtată dintr-un piston rece. Pistonul cu deplasatorul pe o parte este fierbinte, pe cealaltă parte este rece. Schimbătorul de căldură este situat atât în \u200b\u200binteriorul, cât și în afara designului.

Unele centrale electrice nu sunt similare cu principalele tipuri de motoare:

• Motorul rotativ de agitare.

Invenția constructiv cu două rotoare pe arbore. Partea efectuează mișcări de rotație în spațiul închis al formei cilindrice. Abordarea sinergică a implementării ciclului este pusă. Carcasa conține sloturi radiale. În lamele inserate cu un anumit profil. Plăcile sunt pe rotor și se pot deplasa de-a lungul axei când mecanismul este rotit. Toate elementele creează volume în schimbare cu fenomene efectuate în ele. Volumele de diferite rotoare sunt asociate cu canalele. Locația canalelor are o schimbare de 90 ° unul față de celălalt. Schimbarea rotorului reciproc este de 180 °.

• Motorul de agitare termocoucică.

Motorul utilizează rezonanță acustică pentru procese. Principiul se bazează pe mutarea unei substanțe între cavitatea fierbinte și cea rece. Schema reduce numărul de părți în mișcare, complexitatea în îndepărtarea puterii rezultate și menținerea rezonanței. Designul se referă la motorul liber.

Stirling motor cu propriile mâini

Astăzi, destul de des în magazinul online pe care îl puteți întâlni produse de suvenirurirealizate sub forma motorului în cauză. Constructiv și din punct de vedere tehnologic, mecanismele sunt destul de simple, dacă se dorește, motorul de agitare este ușor de construit cu propriile mâini din remedii. Pe Internet puteți găsi o cantitate mare de materiale: video, desene, calcule și alte informații despre acest subiect.

Motor de agitare scăzută:

• Luați în considerare opțiunea cea mai ușoară a motorului de undă, pentru a executa banca de conservare, spumă poliuretanică moale, disc, șuruburi și cleme de papetărie. Toate aceste materiale sunt ușor de găsit la domiciliu, rămân următoarele acțiuni:
• Luați o spumă poliuretanică moale, tăiați două milimetri cu un diametru mai mic de la diametrul interior al cercului de conservare. Înălțimea spumei este de două milimetri mai mult de jumătate din înălțimea borcanului. Nebunul joacă rolul sezerului în motor;
• Luați capacul băncii, în mijloc faceți gaura, diametrul este de două milimetri. Squash la gaura goale, care va efectua rolul ghidajului tijei motorului;
• Luați cercul tăiat din spumă, introduceți în mijlocul cercului șurubului și accidentului pe ambele părți. La șaibă, lipiți clema pre-îndreptată;
• În două centimetri din centru, găuri de găuri, un diametru de trei milimetri, firele de outstruder prin gaura centrală a capacului, lipind capacul către bancă;
• Faceți un cilindru mic de la un staniu, un diametru de un centimetru și jumătate, îl lipitează la capacul cutii în așa fel încât deschiderea laterală a capacului sa dovedit a fi clar în centrul cilindrului motorului;
• Faceți arborele cotit al motorului din clip. Calculul se efectuează astfel încât variația genunchiului să fie de 90 °;
• Faceți stiva sub arborele cotit al motorului. Din folia de polietilenă, faceți o membrană elastică, puneți pe film pe cilindru, vinde-o, încuietoare;

• Puneți în mod independent tija de conectare a motorului, un capăt al produsului îndreptat va fi sub forma unei cani, introduceți al doilea capăt în felia radierii. Lungimea este ajustată în așa fel încât, în extremă punct inferior. Arborele de mucker a fost tras, la punctul superior extrem, membrana este trasă cât mai mult posibil. Setați cealaltă tijă de conectare pentru același principiu;
• Tipul de cauciuc Riding Riding. Închiderea fără un vârf de cauciuc se fixează pe deplasator;
• Puneți mecanismul de manevră al volantului motorului de pe disc. La bancă, faceți picioare pentru a păstra produsul în mâini. Înălțimea picioarelor vă permite să plasați o lumânare sub cutie.

După ce ați reușit să faceți motorul Stirling acasă, motorul este pornit. Pentru a face acest lucru, o lumânare aprinsă este plasată sub borcan, iar după ce banca se încălzește, dă o împingere la volant.

Opțiunea de instalare considerată poate fi colectată rapid la domiciliu ca o indemnizație vizuală. Dacă scopul și dorința de a face motorul de agitare cât mai aproape de analogii din fabrică, există desene ale tuturor părților în acces liber. Execuția pas cu pas a fiecărui nod va crea un aspect de lucru al oricărui lucru nu mai rău decât versiunile comerciale.

Beneficii

Pentru motorul Stirling, astfel de avantaje sunt caracteristice:

• Pentru a lucra motorul, este necesară o diferență de temperatură, care combustibilul cauzează încălzirea nu este importantă;
• Nu este nevoie să utilizați atașamente și accesorii, proiectarea motorului este simplă și fiabilă;
• Resursa motorului, datorită caracteristicilor de proiectare, este de 100.000 de ore de funcționare;
• Operația motorului nu creează cai străiniDeoarece nu există detonare;
• Procesul de funcționare al motorului nu este însoțit de emisii de substanțe uzate;
• Funcționarea motorului este însoțită de vibrații minime;
• Procesele din cilindrii de instalare sunt ecologice. Utilizarea sursei de căldură corectă vă permite să faceți motorul "curat".

dezavantaje

Dezavantajele motorului Stirling aparțin:

• Este dificil să se stabilească producția în masă, deoarece un motor structural necesită utilizarea unui număr mare de materiale;
• Greutate ridicată și dimensiuni mari ale motorului, deoarece pentru răcirea eficientă este necesar să se utilizeze un radiator mare;
• Pentru a crește eficiența, motorul este forțat, aplicând substanțe complexe (hidrogen, heliu) ca fluid de lucru, ceea ce face ca funcționarea unității să fie periculoasă;
• Rezistența la temperaturi ridicate a aliajelor de oțel și conductivitatea lor termică complică procesul de fabricare a motorului. Pierderile semnificative de căldură din schimbătorul de căldură reduc eficiența unității, iar utilizarea materialelor specifice face fabricarea motorului scump;
• Pentru a regla și trecerea motorului din modul în modul, trebuie să aplicați dispozitive de control speciale.

Folosind.

Motorul Stirling și-a găsit nișă și aplicată în mod activ în cazul în care dimensiunile și omnivorele sunt criteriu important:

• Generator electric de agitare a motorului.

Mecanismul de transformare a căldurii în energie electrică. Se găsește adesea produse utilizate ca generatoare turistice portabile, instalații pentru utilizarea energiei solare.

• Motor, ca o pompă (electrician).

Motorul este folosit pentru a instala în contur sisteme de încălzire, salvarea energiei electrice.

• Motor ca pompă (încălzitor).

În țările cu un climat cald, motorul este utilizat ca încălzire a spațiilor.

Motorul Stirling pe un submarin:

• Motor ca pompă (răcitor).

Aproape toate frigiderele din designul lor utilizează pompe de căldură, instalând motorul Stirling, salvați resursele.

• Motor, ca o pompă care creează grade ultra-scăzute de încălzire.

Dispozitivul este utilizat ca frigider. Pentru aceasta, procesul este lansat în direcția opusă. Agregatele gaze lichefiate, elemente de măsurare răcite în mecanisme precise.

• Motor pentru tehnologia subacvatică.

Navele de vară din Suedia și Japonia lucrează prin motor.

Motorul Stirling ca instalație solară:

• Motor ca bateria energetică.

Combustibil în astfel de agregate, se topeste la sare, motorul este folosit ca sursă de energie. Motorul în rezervele de alimentare este înaintea elementelor chimice.

• Motor solar.

Transformă energia soarelui în energie electrică. Substanță în acest caz, hidrogen sau heliu. Motorul este plasat în centrul concentrației maxime a energiei soarelui, creată utilizând o antenă parabolică.

Principiul principal al funcționării motorului Stirling este în mod constant alternând încălzirea și răcirea fluidului de lucru într-un cilindru închis. De obicei, aerul acționează ca un fluid de lucru, dar sunt utilizate și hidrogen și heliu.

Ciclul motorului Stirling constă din patru faze și împărțit la două faze de tranziție: încălzire, expansiune, tranziție la sursă rece, răcire, comprimare și tranziție la sursa de căldură. Astfel, atunci când se deplasează de la o sursă caldă la o sursă rece, există o expansiune și comprimare a gazului în cilindru. Aceasta schimbă presiunea, datorită căreia puteți obține lucrare utilă. De la explicațiile teoretice ale aripii oamenilor de știință ai soților, ascultă timpul lor obositor, deci să ne întoarcem la o demonstrație vizuală a motorului Sterling.

Cum funcționează motorul Stirling
1. Principala sursă de căldură încălzește gazul în partea inferioară a cilindrului de schimb de căldură. Presiunea generată împinge pistonul de lucru în sus.
2. Mașina împinge pistonul casual în jos, deplasând astfel aerul încălzit din partea de jos în camera de răcire.
3. Urmează răcirea și comprimarea, pistonul de lucru scade în jos.
4. Pistonul extins se ridică, mișcând astfel aerul răcit în partea inferioară. Și ciclul se repetă.

În mașina de agitare, mișcarea pistonului de lucru este deplasată cu 90 de grade față de mișcarea disprețului de piston. În funcție de semnul acestei schimbări, aparatul poate fi un motor sau o pompă de căldură. La trecerea la 0 grade, aparatul nu produce nici o lucrare (cu excepția pierderilor de frecare) și nu o produce.

O altă invenție de agitare, care a crescut eficiența motorului, a devenit o regenerator, care este o cameră plină cu sârmă, granule, folie ondulată pentru a îmbunătăți transferul de căldură al gazului supus (în figură, regeneratorul este înlocuit cu coastele răcirii radiator).

În 1843, James Stirling a folosit acest motor la fabrica, unde a lucrat ca inginer în acel moment. În 1938, Philips a investit într-un motor de agitare cu o capacitate de mai mult de două sute de cai putere și returnează mai mult de 30%.

Avantajele motorului Stirling:

1. Omnivore. Puteți utiliza orice combustibil, principalul lucru este de a crea o diferență de temperatură.
2. zgomot redus. Deoarece lucrarea este construită pe scăderea presiunii fluid de lucruȘi nu pe incendiarul amestecului, atunci zgomotul comparativ cu motorul cu combustie internă este semnificativ mai mic.
3. Design ușor, prin urmare, marja mare de siguranță.

Cu toate acestea, toate aceste avantaje în majoritatea cazurilor sunt traversate de două dezavantaje mari:

1. Dimensiuni mari. Fluidul de lucru trebuie să fie răcit, ceea ce duce la o creștere semnificativă a masei și a dimensiunilor datorate unor radiatoare crescute.
2. Eficiență scăzută. Căldura nu este furnizată direct fluidului de lucru, ci numai prin pereții schimbătorilor de căldură, respectiv pierderea eficienței CPD.

Odată cu dezvoltarea motorului de combustie internă, motorul Stirling a plecat ... nu în trecut, ci în umbră. Acesta este acționat cu succes ca centrale electrice auxiliare pe submarine, în pompe termice pe centrale termice, ca traductoare de energie solară și geotermală în proiecte de spațiu electrice, sunt asociate cu crearea de centrale electrice care funcționează pe combustibil radioisotopic (decăderea radioactivă are loc cu eliberare de temperatură , Care nu știa). Cine știe, poate într-o zi motorul Stirling așteaptă un viitor mare!