Motorul de căldură Stirling. Principiul funcționării motorului de combustie externă. Configurații moderne Stirling.

Doctor de Științe Tehnice V. Niscovsky (Yekaterinburg).

Stocuri limitate de combustibil hidrocarbonat și prețuri ridicate pentru forțarea IT de ingineri să caute motoarele de înlocuire combustie interna. Inventatorul rus sugerează un simplu design al motorului cu o sursă de căldură exterioară, care este proiectată pentru orice tip de combustibil, chiar și la încălzirea cu raze solare. Creatorul proiectului motorului Vitaly Maksimovich Niscovsky este un designer, cunoscut pe scară largă de metalurgii nu numai în țara noastră, ci și în străinătate. Este autorul a peste 200 de invenții în domeniul echipamentului în turnarea oțelului, unul dintre fondatorii școlii domestice de proiectare a mașinilor de turnare continuă a blanurilor curbilineare (MNS). Astăzi, 36 de astfel de mașini sub conducerea lui V. M. Niscovskiy pe Uralmash funcționează la combina metalurgică a Rusiei, precum și în Bulgaria, Macedonia, Pakistan, Slovacia, Finlanda, Japonia.

În 1816, Scott Robert Stirling a inventat motorul cu alimentarea cu căldură externă. Invenția la acel moment nu a primit o distribuție largă - designul a fost prea complex comparativ cu motorul cu abur și a apărut mai târziu de motoarele cu combustie internă (DVS).

Cu toate acestea, astăzi, interesul acut în motoarele de agitare au reapărut. Constant apare informații despre noile evoluții și încercări de a le stabili. productie in masa. De exemplu, în firma olandeză "Philips" a construit mai multe modificări ale motorului Stirling pentru vehiculele grele. Motoare combustie externă Ei au pus pe nave, în centralele electrice mici și CHP, iar în viitor se vor pregăti stațiile spațiale (se așteaptă, de asemenea, să fie folosite pentru a conduce generatoarele electrice, deoarece motoarele sunt capabile să lucreze chiar și pe orbita Pluto) .

Motoarele Stirling au eficiență ridicatăPoate lucra cu orice sursă de căldură, silențioasă, nu sunt consumați corporale, deoarece hidrogen sau heliu este de obicei utilizat. Motorul Stirling ar putea fi utilizat cu succes pe submarinele nucleare.

În cilindrii motorului de exploatare a arderii interne, împreună cu aerul, particulele de praf sunt înregistrate în mod necesar, provocând uzura suprafețelor de frecare. În motoarele cu alimentarea cu căldură externă, acestea sunt excluse deoarece sunt absolut sigilate. În plus, lubrifiantul nu este oxidat și necesită înlocuire mult mai puțin decât în \u200b\u200bFRO.

Motorul Stirling, dacă este utilizat ca mecanism cu o unitate externă, se transformă într-o unitate de refrigerare. În 1944, în Olanda, eșantionul unui astfel de motor a fost deblocat folosind un motor electric, iar temperatura capului cilindrului a scăzut în curând la -190 ° C. Astfel de dispozitive sunt utilizate cu succes pentru a lichefia gaze.

Și totuși complexitatea sistemului de manivelă și a pârghiilor motoare cu piston Stirul limitează aplicația lor.

Problema poate fi rezolvată prin înlocuirea pistoanelor cu rotoare. Ideea principală a invenției este că sunt instalate două cilindri de lucru de diferite lungimi pe arborele totale cu rotoare excentrice și plăci de separare încărcate cu arc. Cavitatea de evacuare (compresia condiționată) a cilindrului mic este conectată la cavitatea expansiunii unui cilindru mare prin canelurile din plăcile de separare, conducta, regeneratorul de căldură și încălzitorul și cavitatea Extinderea cilindrului mic - cu cavitatea descărcării unui cilindru mare prin regenerator și frigider.

Motorul funcționează după cum urmează. La fiecare moment de timp de la un cilindru mic la ramură presiune ridicata Unele fluxuri de gaze. Pentru a umple cavitatea descărcării unui cilindru mare și, în același timp, mențineți presiunea, gazul este încălzit în regenerator și încălzitor; Volumul său crește, iar presiunea rămâne constantă. Același lucru, dar "cu semnul opus" are loc în ramuri de joasă presiune.

Datorită diferenței în zonele de suprafață ale rotorului, apare forța rezultată F.=∆p.(S B.-S M.), unde δ p. - diferența de presiune în ramurile cu presiune ridicată și joasă; S B. - zona de lucru a unui rotor mare; S M. - zona de lucru a rotorului mic. Această forță rotește arborele cu rotoarele, iar lichidul de lucru circulă în mod continuu, trecând în mod consecvent prin întregul sistem. Volumul util de lucru al motorului este egal cu diferența dintre volumul a două cilindri.

Vedeți în cameră pe același subiect.

Anul trecut, revista, în prima emisiune a cărora cititorii au salutat A. Einstein.Mobilat 85 ani.

Câteva echipe de editori continuă să publice Ir.ale căror cititori aveți onoarea de a fi. Deși devine mai greu de făcut în fiecare an. De mult timp, la începutul noului secol, editorii au trebuit să-și părăsească reședința nativă pe strada de carne. (Ei bine, de fapt, acesta este un loc pentru bănci, și nu pentru un fel de inventatori). Ne-a ajutat totuși Y. Maslyukov. (În acel moment, președintele Comitetului Duma de Stat al Federației Ruse a Federației Ruse pentru industrie) pentru a trece la Niiaa la stația de metrou "Kaluga". În ciuda respectării precise a condițiilor contractului și a plății în timp util a contractului de leasing și inspirând proclamarea cursului de inovare de către președinte și de guvernul Federației Ruse, noul director din Niiaa ne-a informat cu privire la evacuarea Biroul editorial "în legătură cu necesitatea producției." Acest lucru, cu o scădere a numărului de operare în NIAA, de aproape 8 ori și eliberarea corespunzătoare a zonelor și, în ciuda faptului că editorii ocupați de editori nu au constituit o sută din zonele neclaritate ale NIIAA.

Am fost adăpostiți de Mirea, unde suntem situați în ultimii cinci ani. De două ori mișcarea că este înclinată, spune proverbul. Dar editorii păstrează și vor ține cât de mult poate. Și va putea exista atâta timp cât revista "Inventator și raționalizator" Citiți și scrieți.

Încercând să acopere informațiile mai interesate, am actualizat site-ul revistei, făcându-l, în opinia noastră, mai informativ. Suntem angajați în digitizarea ultimilor ani, începând cu 1929 a anului - baza revistei. Producem o versiune electronică. Dar principalul lucru este ediția de hârtie Ir..

Din păcate, numărul de abonați, singura bază financiară a existenței Ir., Organizațiile și indivizii scad. Și numeroasele mele scrisori despre sprijinul revistei pentru a declara lideri de rang diferit (ambii președinți ai Federației Ruse, primii miniștri, atât primari de la Moscova, ambii guvernatori ai regiunii Moscovei, guvernatorul nativului lor Kuban, liderii lor Cele mai mari companii rusești) nu au rezultat rezultate.

În legătură cu cele de mai sus, editorii vă apelează, cititorii noștri: sprijinirea revistei, desigur, dacă este posibil. Primirea pentru care puteți enumera banii pentru activități statutare, apoi spui publicarea revistei, publicată mai jos.

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. Un motor cu aburi, ca 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 al 16-lea an al secolului al XIX-lea, Robert Stirling a înregistrat un motor care operează din surse externe de 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 gazului perfect de a ține 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 este coborât, comprimă substanța răcită, executată lucrare 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 moale poliuretanică, tăiați două milimetri cu un diametru mai mic al diametrului interior canurile de conserve un cerc. 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;
• Face arbore cotit Motor de la cleme de hârtie. 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;
• Funcționarea motorului nu creează zgomot străin, deoarece 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.

În cele cu aproximativ o sută de ani în urmă, motoarele cu combustie internă trebuiau să cucerească 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, motor cu aburi - Rivalul principal 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".

Industria modernă a automobilelor a atins un astfel de nivel care, fără cercetări serioase, este imposibil să se realizeze modernizarea cardinală în proiectarea motoarelor cu combustie internă. Acest lucru a contribuit la faptul că designerii au început să acorde atenție dezvoltării alternative a centralelor electrice, cum ar fi motorul Stirling.

Unele autocontraceri și-au concentrat puterea pe dezvoltarea și pregătirea pentru eliberare într-o serie de electricitate și mașini hibrideAlte centre de inginerie cheltuiesc fonduri pentru a proiecta motoare pe combustibil alternativ din surse regenerabile. Există și alte dezvoltări diferite ale motorului, care în viitor poate deveni un nou motor pentru diverse mijloace de transport.

Atât de posibilă sursă de energie mecanică pentru transport rutier Viitorul motorului de combustie externă, inventat în secolul al XIX-lea de către omul de știință Stirling inventat în secolul al XIX-lea.

Dispozitiv și principiu de funcționare

Motorul Stirling efectuează transformarea energiei termice obținute de la sursă externăÎn mișcarea mecanică datorită modificării temperaturii fluidelor care circulă într-un volum închis.

La început după invenție, un astfel de motor a existat sub forma unei mașini care acționează asupra principiului expansiunii termice.

În cilindrul mașinii de căldură, aerul din fața extensiei a fost încălzit, răcit înainte de comprimare. În partea de sus a cilindrului 1 este o cămașă de apă 3, partea inferioară a cilindrului este încălzită continuu prin foc. Cilindrul este un piston de lucru 4, având inele de etanșare. Între piston și partea inferioară a cilindrului este deplasatorul 2 care se deplasează în cilindru cu un decalaj semnificativ.

Aerul situat în cilindru este pompat de deplasatorul 2 până la fundul pistonului sau al cilindrului. Displatirea se deplasează sub acțiunea unei tije 5 care trece prin etanșarea pistonului. Rodul la rândul său este condus de un dispozitiv excentric care se rotește cu o întârziere de 90 de grade de la unitatea pistonului.

În poziția "A", pistonul este situat în punctul de jos, iar aerul este situat între piston și deplasator, este răcit cu pereții cilindrului.

În următoarea poziție "B", deplasatorul se deplasează în sus, iar pistonul rămâne la fața locului. Aerul, care este între ele, este împins în partea inferioară a cilindrului, a răcitorului.

Poziția "B" este un lucrător. În ea, aerul încălzește partea inferioară a cilindrului, se extinde și ridică două pistoane la punctul mort superior. După efectuarea accidentului de lucru, deplasatorul coboară în josul cilindrului, împingând aerul sub piston și răcirea.

În poziția "G", aerul răcit este pregătit pentru comprimare, iar pistonul se deplasează de la punctul de sus în jos. Deoarece activitatea de comprimare a aerului răcit este mai mică decât activitatea de extindere a aerului încălzit, se formează o muncă utilă. Flywheelul în același timp servește ca un fel de baterie de energie.

În versiunea vizualizată, motorul Stirling are o mică eficiență, deoarece căldura de aer după cursa de lucru trebuie îndepărtată prin pereții cilindrului în lichidul de răcire. Aerul pentru o mișcare nu are timp pentru a reduce temperatura la valoarea dorită, deci a fost necesară extinderea timpului de răcire. Din acest motiv, viteza motorului era mică. Eficiența termică a fost, de asemenea, nesemnificativă. Căldura aerului evacuat a intrat în apa de răcire și a pierdut.

Diferite modele

Exista diverse opțiuni Dispozitive de unități de alimentare care funcționează pe principiul stimerului.

Designul executării "alfa"

Acest motor include două pistoane de lucru separate. Fiecare piston este situat într-un cilindru separat. Cilindrul rece este în schimbătorul de căldură și se încălzește cald.

Construcția executării "beta"

Cilindrul cu pistonul este răcit pe o parte și se încălzește de partea opusă. Cilindrul deplasează pistonul de putere și deplasatorul care servește pentru a reduce și crește volumul gazului de lucru. Regeneratorul efectuează mișcarea inversă a gazului răcit în spațiul încălzit al motorului.

Designul executării "gamma"

Întregul sistem constă din două cilindri. Primul cilindru este rece. Se mișcă pistonul de lucru, cel de-al doilea cilindru pe o parte este încălzit și pe celălalt - rece și este conceput pentru a deplasa deplasatorul. Regeneratorul pentru pomparea gazului răcit poate fi comun la două cilindri sau pot fi incluse în dispozitivul de deplasare.

Beneficii

• Ca și setul de motoare cu combustie externă, motorul de agitare este capabil să funcționeze pe combustibil diferit, deoarece este important pentru faptul că este prezența unei diferențe de temperatură. În același timp, nu contează ce combustibil este numit.
• Motorul are un dispozitiv simplu și nu are nevoie de sisteme auxiliare și atașamente (cutia de viteze, curea de distribuție, starter etc.).
• Caracteristicile de proiectare oferă o funcționare pe termen lung: mai mult de 100 de mii de ore de funcționare permanentă.
• Lucrarea motorului Stirling nu creează un zgomot mare, deoarece detonarea combustibilului nu apare în interiorul motorului și nu există nici o eliberare de gaze de eșapament.
• Execuția "beta", echipată cu un dispozitiv de tijă de legătură cu manivela sub formă de romb, este cel mai echilibrat mecanism, care nu creează vibrații în timpul funcționării.

• În cilindrii motorului nu apar procesele care au un efect dăunător asupra mediului natural. La selectarea sursei de căldură optimă, motorul Stirling poate fi un dispozitiv ecologic.

dezavantaje

• Cu caracteristici pozitive semnificative, producția rapidă în masă a motoarelor de agitare este ireal din anumite motive. Principala întrebare în intensitatea materială a dispozitivului. Pentru a răci lichidul de lucru, este nevoie de un radiator mare, ceea ce crește semnificativ dimensiunile și greutatea echipamentului.
• Nivelul de tehnologie de astăzi permite motorului Stirling să concureze în funcție de proprietățile cu noi motoare cu benzină Datorită utilizării tipuri complexe Corpul de lucru (hidrogen sau heliu) sub presiune foarte mare. Acest lucru îmbunătățește semnificativ riscul utilizării acestor motoare.
• Problema gravă de funcționare este legată de problemele durabilității temperaturii aliajelor de oțel și a conductivității lor termice. Căldura este potrivită pentru spațiul de lucru cu ajutorul schimbătorilor de căldură. Aceasta duce la o pierdere semnificativă de căldură. De asemenea, schimbătorul de căldură trebuie făcut din aliaje rezistente la căldură, care ar trebui să fie, de asemenea, rezistente la presiune ridicată. Materialele corespunzătoare acestor condiții sunt foarte complexe în procesare și au un cost ridicat.
• Principiile tranziției motorului Stirling la alte moduri de funcționare sunt, de asemenea, semnificativ diferite de principiile obișnuite. Pentru a face acest lucru, crearea de dispozitive speciale de control. De exemplu, pentru a schimba puterea de care aveți nevoie pentru a schimba unghiul fazelor dintre pistonul de putere și deplasatorul, presiunea din cilindri sau modificați capacitatea volumului de lucru.

Motorul Stirling și utilizarea acestuia

Dacă trebuie să creați un convertor de căldură al dimensiunilor compacte, puteți utiliza cu ușurință motorul de agitare. În acest caz, eficacitatea celorlalți motoare similare mult mai jos.

• Surse universale electricitate. Motoarele Stirling pot converti căldura la electricitate. Există proiecte de instalare electrică solară cu astfel de motoare. Acestea sunt folosite ca centrale electrice autonome pentru turiști. Unii producători fac generatoare acționând de la arzătorul de gaz. Există, de asemenea, proiecte de generatoare care lucrează din surse de căldură radioizotop.
• Pompe . Dacă o pompă este instalată în ieșirea sistemului de încălzire, atunci eficiența încălzirii crește semnificativ. În sistemele de răcire, sunt instalate și pompele. Pompa electrică poate eșua, în plus, consumă energie electrică. Pompa care acționează asupra principiului Stirling rezolvă această întrebare. Motorul Stirling pentru pomparea lichidelor va fi mai simplu de schema obișnuită, deoarece în loc de piston, lichidul pompat poate fi utilizat, care servește și pentru răcire.
• Echipamente de refrigerare . Designul tuturor frigiderelor utilizează principiul pompelor termice. Unii producători de frigidere intenționează să instaleze motorul de agitare la produsele lor, ceea ce va fi foarte economic. Gripa de lucru va fi aerului.

• Temperaturi ultra scăzute. Pentru gaze, astfel de motoare sunt foarte eficiente. Utilizarea lor este mai profitabilă decât dispozitivele cu turbină. De asemenea, motorul Stirling este utilizat în dispozitivele de răcire a senzorilor dispozitivelor exacte.

• . Energia electrică poate fi obținută prin transformarea energiei Soarelui. În acest scop, pot fi utilizate motoarele de agitare, care sunt instalate în focalizarea oglinzii, astfel încât locul de încălzire să fie iluminat continuu de razele soarelui. Reflectorul este controlat pe măsură ce soarele se mișcă, energia cărora este concentrată pe o zonă mică. În acest caz, reflecția de radiații cu oglinzi este de aproximativ 92%. Fluidul de lucru al motorului este cel mai adesea heliu sau hidrogen.
• Bateriile se încălzesc. Folosind dispozitivul Stirling, puteți rezerva energie termică utilizând acumulatori de căldură pe baza sărurilor. Astfel de dispozitive au o sursă de energie, substanțe chimice superioare și au un cost mai mic. Folosind puterea de reglare a alimentării, creșterea și scăderea unghiului de fază dintre cele două pistoane pot fi acumulate energie mecanică, realizând frânarea motorului. În acest caz, motorul servește drept pompă termică.
• Automotive.. În ciuda dificultăților modelele existente Motorul Stirling utilizat pentru autoturisme. Interesul pentru un astfel de motor adecvat pentru mașină, încă mai era în ultimul secol. Evoluțiile în această direcție au fost realizate de auto-preocupările britanice și germane. În Suedia, a fost dezvoltat și un motor de agitare, în care au fost utilizate unități de serie unificate și noduri. Rezultatul a fost motorul cu 4 cilindri, dintre care parametrii sunt comparabili cu caracteristicile unui mic motor diesel. Acest motor a fost testat cu succes ca agregatul de putere Pentru un multi-torr.

Astăzi, studiile privind instalațiile de styling pentru instalații subacvatice, spațiu și alte instalații, precum și proiectarea principalelor motoare sunt efectuate în multe țări străine. Un astfel de interes deosebit în stimelarea motoarelor a devenit rezultatul interesului public față de lupta împotriva poluării atmosferei, zgomotului și conservării surselor naturale de energie.