Motor Stirling Dezavantajları. Harici yanma motoru teneke kutudan yapılabilir. "Alpha" infazının tasarımı

Harici yanma motorları, insanların güçlü ve ekonomik bir enerji kaynağına ihtiyaç duyduğunda kullanılmaya başladı. Bundan önce, buhar tesisatları kullanıldı, ancak basınç altında sıcak buhar kullandıkları için patlayıcı oldukları için patlayıcı. 19. yüzyılın başlarında, harici yanma ile cihazlar aldılar ve diğer onlarca yıl sonra, zaten içten yanmalı tanıdık cihazlar icat edildi.

Cihazların kökeni

19. yüzyılda insanlık, buhar kazanlarının çok sık patladığı ve aynı zamanda kullanımı istenmeyen bir şekilde yapıcı hale getiren ciddi yapıcı kusurlara sahipti. Çıktı 1816'da İskoç rahip Robert Stirling tarafından bulundu. Bu cihazların 17. yüzyılda hala uygulanan "sıcak hava motorları" olarak da adlandırılabilir, ancak bu adam şu anda buluş olarak adlandırılan rejeneratör adı verilen bir temizleyici ekledi. Böylece, motor harici yanma motoru, sıcak çalışma alanındaki ısıyı korudu, çalışma sıvısı soğutulurken kurulumun performansını büyük ölçüde artırdı. Bu nedenle, tüm sistemin verimliliği önemli ölçüde artmıştır.

O zaman, buluş oldukça yaygın olarak kullanıldı ve popülerliğinin artmasıydı, ama zamanla birlikte kullanıldı ve onu unuttular. Buhar tesisatı ve motorlar, ancak zaten tanıdık, içten yanmalı, dış yanma ekipmanını değiştirmeye geldi. Yine, sadece 20. yüzyılda hatırladılar.

Kurulum işi

Harici bir yanma motorunun çalışma prensibi, sürekli olarak iki aşamayı değiştirmesidir: çalışma sıvısının kapalı bir alanda ve enerji elde ederken ısıtılması ve soğutulmasıdır. Bu enerji, çalışma sıvısının hacminin sürekli değişmesi nedeniyle ortaya çıkar.

En sık, bu tür cihazlardaki çalışma maddesi hava olur, ancak bir helyum veya hidrojen kullanmak mümkündür. O zaman, buluş gelişim aşamasındaydı, bu tür maddeler azot dioksit, frenler, sıvılaştırılmış propan-bütan, deneyler olarak kullanılmıştır. Bazı örneklerde bile uygulamaya çalıştılar sıradan su. Bir çalışma maddesi olarak su ile başlatılan dış yanma motorunun, oldukça yüksek özel bir gücü, yüksek basınca sahip olduğu ve oldukça kompakt olduğu gerçeğiyle ayırt edildiğine dikkat ediyor.

İlk motor türü. "Alfa"

Kullanılan ilk model, Alpha Stirling oldu. Tasarımının özeti, ayrı silindirlerde farklı yerde bulunan iki güç pistonuna sahip olmasıdır. Bunlardan biri yeterince yüksek bir sıcaklığa sahipti ve diğerleri, aksine, soğuktu. Isı eşanjörünün içinde yüksek sıcaklığa sahip, sıcak bir çift silindir pistonu vardı. Soğuk buhar, düşük sıcaklıklarda ısı eşanjörünün içindeydi.

Dış yanma termal motorunun ana avantajları, yüksek güç ve hacminin olduğu gerçeğiydi. Bununla birlikte, aynı zamanda sıcak çifti sıcaklığı çok büyüktü. Bundan dolayı, bazı teknik zorluklar, bu tür icatların üretimi sürecinde ortaya çıktı. Bu cihazın yenilencisi, sıcak ve soğuk bağlantı tüpleri arasında.

İkinci örnek "Beta"

İkinci örnek beta Stirling modeliydi. Ana yapıcı fark, sadece bir silindir olsaydı. Uçlarından biri sıcak bir çift olarak görev yaptı ve diğer ucu soğuk kaldı. Bu silindirin içinde, piston, gücün çıkarılabileceği şekilde taşındı. Ayrıca içinde sıcak çalışma alanının hacmini değiştirmekten sorumlu olan bir yerindenci vardı. Bu ekipmanda, soğuk bir bölgeden rejeneratörden sıcaklığa pompalanan gaz kullanılmıştır. Bu tür harici yanma motoru, harici bir ısı eşanjörü formunda bir rejeneratöre sahiptir veya piston-yer değiştirenlerle birleştirilmiştir.

Son model. "Gama"

Son türler bu motor Çelik "Gamma" Stirling. Bu tür, yalnızca pistonun varlığından ve yerindencecinin ve ayrıca iki silindirin zaten tasarımında olduğu gerçeğiyle farklılık göstermiştir. İlk durumda olduğu gibi, bunlardan biri soğuktu ve güç almak için kullanıldı. Ancak, ikinci silindir, önceki davada olduğu gibi, bir ucundan soğuktu ve diğerinden sıcaktı. Burada yer değiştirenleri yer değiştirdi. İÇİNDE pistonlu motor Dış yanma ayrıca iki tip olabilecek bir yenenteneratör vardı. İlk durumda, harici ve bu yapısal parçaları soğuk olan bir sıcak silindir bölgesi olarak ve ayrıca birinci silindirlidir. İkinci tip bir iç rejeneratördür. Bu seçenek kullanılıyorsa, yer değiştiricinin tasarımına dahil edilmiştir.

Basit ve küçük bir termal enerji dönüştürücünün ihtiyaç duyulduğunda STIRLING kullanımı haklıdır. Sıcaklık farkı, gaz veya buhar türbinlerini kullanacak kadar yüksek değilse de kullanılabilir. Bugün bu tür örneklerin daha sık kullanılmaya başladığını söylemeye değer. Örneğin, turistler için özerk modeller, gaz brülöründen çalışabilendir.

Şu anda cihazların uygulanması

Böyle eski bir buluşun günlerimizde kullanılamayacağı gibi görünüyor, ancak bu değil. NASA, Stirling tipinin harici bir yanma motorunu emretti, ancak nükleer ve radyoizotop ısı kaynakları, çalışan bir madde olarak kullanılmalıdır. Ek olarak, aşağıdaki amaçlar için de başarıyla kullanılabilir:

• Böyle bir motor modelini, sıvıyı pompalamak için her zamanki pompadan çok daha kolay kullanın. Birçok yönden, bu, pistonun pompalanan sıvının kendisini kullanabileceği gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Ek olarak, çalışma gövdesini soğutur. Örneğin, bu tür bir "pompa", bu için güneş ısısını kullanarak sulama kanallarına su pompalamak için kullanılabilir.
• Bazı buzdolapları üreticileri bu tür cihazları yüklemeye meyillidir. Ürünlerin maliyeti azaltılabilecek ve soğutucu akışkan sıradan hava olarak kullanılabilir.
• Bu türdeki harici yanma motorunu ısı pompasıyla birleştirirseniz, termal ağın çalışmasını evdeki optimize edebilirsiniz.
• Donanma İsveç'in denizaltılarında oldukça başarılı bir Stirlingler kullanılır. Gerçek şu ki, motorun daha sonra nefes almak için kullanılan sıvı oksijen üzerinde çalışmasıdır. Bir denizaltı için bu çok önemlidir. Ek olarak, bu tür ekipman oldukça düşük bir gürültü seviyesine sahiptir. Tabii ki, ünite yeterince büyük ve soğutmayı gerektirir, ancak bir denizaltı hakkında konuşursak önemsiz olan bu iki faktördür.

Motoru kullanmanın avantajları

Tasarım ve montaj sırasında modern yöntemler kullanırsak, dış yanma motorunun etkinliğini% 70'e yükseltmek mümkün olacaktır. Bu tür örneklerin kullanımı aşağıdakiler eşlik eder pozitif nitelikler:

• Şaşırtıcı bir şekilde, bu buluştaki tork, krank milinin dönme hızından neredeyse bağımsızdır.
• Bu zorla ünitede, ateşleme sistemi ve valf sistemi gibi unsur yoktur. Ayrıca burada bir eksantrik mili yok.
• Kullanım süresi boyunca, ekipmanı ayarlamak ve ekipmanı yapılandırmak için gerekli olmayacağı oldukça uygundur.
• Motor model verileri "durak" edemez. Cihazın en basit tasarımı, tam ters çevrimdışı modda uzun süre kullanmanıza izin verir.
• Yakacak odundan neredeyse her şeyi kullanabilir ve bir enerji kaynağı olarak uranyum yakıtla bitirebilirsiniz.
• Doğal olarak, harici yanma motorunda, maddelerin yanma işlemi dışında gerçekleştirilir. Bu, yakıtın dolu olduğu gerçeğine katkıda bulunur ve toksik emisyon miktarı en aza indirilir.

Dezavantajları

Doğal olarak, herhangi bir buluş bağlılığa bağlı değildir. Bu tür motorların eksileri hakkında konuşursak, o zaman aşağıdaki gibidir:

1. Yanma, motorun dışında gerçekleştirildiğinden dolayı, elde edilen ısının çıkarılması, radyatörün duvarlarından oluşur. Bu cihazın boyutlarını arttırmaya zorlanıyor.
2. Malzeme tüketimi. Kompakt ve verimli bir motor modeli Stirling oluşturmak için, büyük bir basınca ve yüksek sıcaklığa dayanabilen yüksek kaliteli ısıya dayanıklı çeliğe sahip olmak gerekir. Ek olarak, düşük termal iletkenlik olmalıdır.
3. Bir yağlayıcı olarak satın almak zorunda kalacak Özel aletHer zamanki horozlardan beri yüksek sıcaklıklarmotorda elde edilir.
4. Yeterince yüksek özel bir güç elde etmek için, bir hidrojen veya helyumun çalışma maddesi olarak kullanılması gerekir.

Hidrojen ve yakıt olarak helyum

Elde etmek yüksek güçTabii ki, ancak hidrojen veya helyum kullanımının oldukça tehlikeli olduğunu anlamak gerekir. Örneğin, hidrojen, kendisi yeterince patlayıcıdır ve yüksek sıcaklıklarda metalhidrites adlı bağlantılar oluşturur. Bu, hidrojen metalde çözündüğünde olur. Başka bir deyişle, silindiri içten tahrip edebilir.

Ek olarak, hidrojen ve helyum, yüksek nüfuz edici bir yetenek ile karakterize uçucu maddelerdir. Konuşmak daha kolaysa, hemen hemen her contadan kolayca görürler. Ve maddenin kaybı, işletme basıncındaki kayıp anlamına gelir.

Döner harici yanma motoru

Böyle bir arabanın kalbi döner bir genişleme makinesidir. Motorlar için S. harici tip Yanma Bu eleman, her iki taraftaki kapaklarla kaplı olan içi boş bir silindir biçiminde gösterilir. Kendi başına, rotor şaft üzerine ekilen tekerleğin görünümüne sahiptir. Aynı zamanda belirli miktarda p-şekilli genişletilmiş plakalara sahiptir. Uzantıları için, özel bir geri çekilebilir cihaz kullanılır.

Harici Yanma Motoru Lukyanova

Yuri Lukyanov, Pskov Politeknik Enstitüsü araştırmasıdır. Uzun zamandır yeni motor modelleri geliştiriyor. Bilim adamı, yeni modellerde şanzıman, eksantrik mili ve egzoz borusu gibi öğeleri yapmaya çalıştı. Stirling cihazların ana dezavantajı, çok büyük boyutlara sahip olmalarıdır. Bu bir bilim adamının olmamasıydı ve bıçakların pistonlarla değiştirildiği gerçeğinden dolayı ortadan kaldırmayı başardı. Tüm tasarımın boyutunu birkaç kez azaltmaya yardımcı oldu. Bazıları, harici bir yanma motorunu kendi ellerinizle yapabileceğinizi göstermektedir.

Sadece yaklaşık yüz yıl önce motorlar içten yanma Zalim bir rekabet mücadelesinde modern otomotivde işgal ettikleri yeri fethetmek zorunda kaldım. O zaman üstünlüğü bugün olduğu kadar açık görünmedi. Nitekim, buhar makinesi - ana rakip benzinli motor - Büyük avantajları olan ona göre ele geçirildi: Sessiz, Güç Düzenlemesinin Sessizliği, Güzel Çekme Özellikleri ve Şaşırtıcı "Omnivous", yakacak odundan benzine kadar herhangi bir yakıt şeklinde çalışmasına izin veriyor. Ancak nihayetinde, içten yanmalı motorların ekonomisi, kolaylığı ve güvenilirliği, kaçınılmazlık olarak, dezavantajları ile uzlaşmaya zorlandı.
1950'lerde, gaz türbinlerinin ve döner motorların ortaya çıkmasıyla, otomotiv endüstrisindeki içten yanmalı motorlar tarafından işgal edilen tekel pozisyonunun saldırısı, hala başarı ile taçlandırılmamış olan saldırı. Aynı yıllarda, sahneye getirmek için girişimler yapıldı. yeni motorBenzinli motorun maliyet etkinliğinin ve güvenilirliğinin buhar bitkisinin sessiz ve "omnivourous" ile güvenilir bir şekilde birleştirildiği. Bu, 27 Eylül 1816'da (İngilizce Patenti No. 4081) patentli olan rahip Robert Stirling'in İskoç Robert Stirling'in ünlü dış yanıcı motorudur.

Süreç fiziği

İstisnasız tüm termal motorların hareketi ilkesi, ısıtılmış gazın genişlemesine dayanır, büyük bir mekanik iş yapılması gerektiğinden, soğuğun sıkıştırılması gerektiğinden daha büyük bir mekanik çalışma yapılır. Bunu, sıcak ve soğuk suyla, yeterince şişe ve iki tencereye göstermek için. İlk başta, şişe buz suyuna indirilir ve hava soğutulduğunda, boyun bir fiş takılıdır ve sıcak suda hızlıdır. Birkaç saniye sonra, pamuk dağıtılır ve şişede ısıtılan gaz fişi yaparak zorlar mekanik iş. Bir şişe tekrar buz suyuna iade edilebilir - döngü tekrar eder.
Silindirlerde, pistonlar ve ilk Stirling makinesinin karmaşık kaldıraçlarında, bu işlem neredeyse tam olarak çoğaltılmıştır, mucit, ısının bir kısmının soğutma sırasında gazdan uzaklaştığını fark eder, kısmi ısıtma için kullanılabilir. Soğutma sırasında gazdan alınan ısıyı depolamanın mümkün olacağı ve yine ısıtıldığında verebileceği bir tür konteynere ihtiyacımız var.
Ancak, ne yazık ki bu çok önemli gelişme bile Stirling motoru tarafından kaydedilmedi. 1885'e kadar, burada elde edilen sonuçlar çok vasattı: yüzde 5-7 KP, 2 litre dan. Güç, 4 ton ağırlık ve 21 metreküp işgal edilmiş alan.
Dış yanmalı motorlar, İsveç Mühendisi Erickson tarafından geliştirilen başka bir tasarımın başarısından bile kaydedilmedi. Stirling'in aksine, gazın sabit bir hacimde olmadığı, ancak sabit basınçta ısıtmayı ve soğutmayı önerdi. 8 1887 Binlerce küçük Ericson motoru, gemilerde, mayınlarda, mayınlarda, evler, evlerde mükemmel bir şekilde çalıştı. Su tanklarını doldurdular, asansörlerin etkisini önderler. Erickson, onları arabaları sürmeye bile uyarlamaya çalıştı, ama çok ağırdı. Rusya'da devrimden önce, "ısı ve güç" adı altında çok sayıda bu motor üretildi.

Arabalar için vaat eden mekanik enerji kaynaklarından biri, birkaç yüzyıl önce Scotland yerel Robert Stirling'in geliştirdiği harici bir yanma motorudur. Dış Stirling'in çalışma prensibi üzerindeki dış stirlingin motoru, her zaman için her zamankiden çok farklıdır. Ama bir süre sonra gelişimden sonra, güvenli bir şekilde unutuldu.

Yaratılış Tarihi

1816'da, İskoçya Robert Stirling'in bir yerlisi, yaratıcısının onuruna çağrılan bir termal otomobil patentinde. Ancak, sıcak hava motorlarının fikri hiç değil icat edildi. Ancak, böyle bir toplama oluşturmak için ilk bilinçli proje tam olarak Stirling uygulandı.

Isı eşanjörü olarak adlandırılan teknik edebiyatta kendisine bir temizleyici ekleyerek sistemi geliştirdi. Bundan dolayı, motorun performansı, ısınması nedeniyle artmıştır. Bu model için bu model en dayanıklı olarak tanındı, çünkü asla patladı.

Modelin tanıtımının, yirminci yüzyılın başında, yirminci yüzyılın başında, dış yanma motorunun daha da geliştirilmesinden, içten yanmalı motorun lehine maliyeti nedeniyle.

Stirling Motoru: Operasyon ve Değişiklik İlkesi

Herhangi bir termal motorun çalışma prensibi, genişletilmiş bir durumda gaz elde etmek için tutarlı mekanik çabalar olmasıdır. Görsel bir örnek olarak, soğuk ve sıcak su ile dolduruldukları her iki tencere ile başa çıkabilirsiniz. Soğuk suda, dönen bir mantarla bir şişe. Bundan sonra, şişe sıcak suya aktarılır.

Bu hareketle, şişedeki gaz mekanik işler gerçekleştirir ve bir mantarı boyundan iter. Harici yanma motorunun ilk modeli tam olarak aynı prensipte çalıştı. Bununla birlikte, daha sonra Yaratan, ısının serbest bırakılan kısmının iyileşmek için kullanılabileceğini fark etti. Ünitenin üretkenliği yalnızca ondan artmıştır.

Biraz daha sonra, İsveç Erickson'dan mühendis, gazın hacim yerine sabit basınçta soğutma ve ısıtma fikrini ilerleterek tasarımı geliştirdi. Bu, motorun "kariyer merdiveninden geçmesine" izin verdi ve madenlerde ve matbaalarda kullanmaya başladı. Mürettebat için I. araç Agrega çok ağırdı.

Şekil, Stirling motorunun çalışma döngüsünü gösterir.

Stirling motoru nasıl çalışır? Termal enerjiyi, dışarıdan toplanan, faydalı mekanik işlere dönüştürür. Bu işlem, gazın sıcaklığındaki değişiklikler veya kapalı hacimdeki sıvı dolaşımı nedeniyle oluşur. Ünitenin alt kısmında, çalışma maddesi ısıtılır, hacimde artar ve pistonu yukarı iter.

Sıcak hava, motorun üst kısmına girer ve bir radyatörle soğutulur. Çalışma gribinin basıncı azalır ve tüm döngüyü tekrarlamak için piston indirilir. Sistem tamamen mühürlenir, bu nedenle çalışma maddesi harcanmaz, ancak yalnızca dönemin içinde hareket eder.

Ek olarak, akış kontrolünün valfler kullanılarak uygulandığı açık bir döngüye sahip motorlar vardır. Bu modeller Erixon'un motoru denir. Genel olarak, harici bir yanma motorunun çalışma prensibi motora benzerdir. Düşük sıcaklıklarda, içinde bir sıkıştırma vardır ve bunun tersi de geçerlidir. Isıtma farklı şekillerde gerçekleştirilir.

Harici bir yanma motorundaki ısı, silindirin duvarından dışarıdan sağlanır. Stirling, yer değiştirme pistonu ile sıcaklıkta periyodik bir değişiklik uygulamak için tahmin edildi. Bu piston, gazları bir silindir boşluğundan diğerine taşır. Aynı zamanda, bir yandan, düşük sıcaklıklar sürekli olarak tutulur ve diğer - yüksek. Piston taşındığında, gaz sıcak bir boşluktan hareket eder.

Motordaki yer değiştirici sistemi, üşütmedeki gazı sıkıştıran ve sıcak genişletmenize izin veren çalışan pistonuna bağlanır. Sadece düşük sıcaklıklarda sıkıştırma nedeniyle yararlı işler yapılır. Bir krank bağlanma mekanizması ile süreklilik sağlanır. Döngü aşamaları arasındaki özel sınırlar gözlenmedi. Bu sayede Stirling motorunun etkinliği azalmaz.

Bazı motor iş detayları

Teoride, herhangi bir ısı kaynağı (Güneş, Elektrik, Yakıt) harici yanma motoruna girebilir. Motor gövdesi operasyonu prensibi, helyum, hidrojen veya hava kullanmaktır. Termal maksimum verimlilik ideal bir döngüye sahiptir. Verimlilik% 30 ila 40'tır. Etkili rejeneratör daha fazlasını sağlayabilir yüksek verim. Dahili ısı eşanjörleri rejenerasyon, değişim ve soğutma sağlar modern motorlar. Avantajları yağsız iştir. Genel olarak, gres motorunun biraz ihtiyacı var. Silindirdeki ortalama basınç 10 ila 20 MPa arasında değişir. İyi bir sızdırmazlık sistemi gereklidir ve petrolün çalışma boşluklarına girme olasılığı.

Teorik hesaplamalara göre, Stirling Motorunun etkinliği şiddetle sıcaklığa bağlıdır ve% 70'i bile başarabilir. Metalde uygulanan ilk motor örnekleri düşük verimliliğe sahiptir, çünkü soğutma suyu varyantları etkisizdi ve maksimum ısıtma sıcaklığını sınırlandırdı, yapısal maddeye dayanıklı olmadı. yüksek basınç. 20. yüzyılın ikinci yarısında, testler sırasında eşkenar dörtgen tahrikli motor, sulu ısı taşıyıcısına ve 55 derece santigrat sıcaklığa sahip% 35 verimlilik göstergesini aştı. Bazı deneysel örneklerde tasarımın iyileştirilmesi, verimin neredeyse% 39'unu elde etmeyi mümkün kıldı. Neredeyse tüm modern benzinli motorlarBenzer güç sahibi olmak,% 28 - 30 verimliliğine sahiptir. Turbated dizel motorlar yaklaşık% 35'e ulaşıyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde Mekanik Teknoloji INC tarafından geliştirilen en modern Stirling motor örnekleri% 43'e kadar verimliliği göstermektedir.

Isıya dayanıklı seramik ve diğer yenilikçi malzemelerin geliştirilmesinden sonra, ortamın sıcaklığını daha da arttırmak mümkün olacaktır. Verimlilik, bu şartlar altında% 60'ı bile başarabilir.

Stirlingin dış yanmasının motorunun birkaç modifikasyonu vardır.

"Alpha" modifikasyonu

Böyle bir motor, kendi silindirlerinde bulunan sıcak ve soğuk ayrı güç pistonlarından oluşur. Sıcak bir pistonlu silindire sıcaktır ve soğuk soğutma ısı eşanjöründe bulunur.

"Beta" modifikasyonu

Bu düzenlemede, pistonun bulunduğu silindir, bir yandan ısınır, diğeri soğutulur. Silindirin içinde yer değiştiren ve güç pistonu taşır. Displacer, çalışma gazının hacmini değiştirmek için tasarlanmıştır. Rejeneratör ayrıca soğutulmuş çalışma maddesinin iadesini motorun ısıtılmış boşluğuna gerçekleştirir.

"Gamma" modifikasyonu

Tüm basit tasarım değişiklikleri "Gamma" iki silindirden yapılmıştır. İlki tamamen soğuk. Güç pistonunun hareketini yapar. İkincisi sadece bir yandan ve diğer tarafta ısıtılır. Displater'ın mekanizmasını hareket ettirmeye yarar. Bu modifikasyondaki soğuk gaz sirkülasyon rejeneratörü her iki silindir için yaygın olabilir ve yer değiştiren tasarıma dahil edilebilir.

Dış yanma motorunun avantajları

Bu tür bir motor yakıt açısından iddiasızdır, çünkü işinin temeli sıcaklık farkıdır. Bu farkın neden olduğu şey - çok önemli değil. Stirling motoru basit bir tasarıma sahiptir ve ek sistemlere ihtiyaç duymaz ve menteşeli ekipman (Marş, şanzıman). Motor cihazının bazı özellikleri, uzun bir servis ömrünün garantisidir: motor yaklaşık yüz bin saat boyunca sürekli çalışabilir. Harici yanma motorunun bir başka ciddi avantajı sessizdir. Silindirlerde patlamanın olmadığı ve egzoz gazlarını geri çekmeye gerek olmadığı gerçeğinden kaynaklanmaktadır. "Beta" modifikasyonu, özellikle bu parametreye tahsis edilir. Tasarım, operasyon sırasında titreşim eksikliğini sağlayan elmas şeklindeki bir krank çubuk mekanizması ile donatılmıştır. Ve nihayet çevre dostu. Motor silindirlerinde, çevreyi olumsuz yönde etkileyebilecek hiçbir işlem yoktur.

Alternatif ısı kaynaklarını seçerken (güneş enerjisi), Stirling motor bir tür çevre dostudur güç agrega.

Dış yanma motorunun dezavantajları

Bu tür motorların seri üretimi şu anda imkansızdır. Asıl sorun, materyal ünsüz materyalidir. Motorun çalışma sıvısının soğutulması, radyatörlerin büyük hacimli montajını gerektirir. Sonuç olarak, boyut artmaktadır. Hidrojen veya helyum gibi karmaşık çalışma kuruluşlarının kullanılması, motor güvenliği konusunu yükseltir. Termal iletkenlik ve sıcaklık dayanımı üzerinde olmalıdır yüksek seviye. Çalışma hacmine ısı, ısı eşanjörlerinden gelir. Böylece, sıcaklığın bir kısmı yolda kaybolur. Isı eşanjörlerinin imalatında ısıya dayanıklı metaller kullanmak zorundadır. Aynı zamanda, metaller yüksek basınca karşı dayanıklı olmalıdır. Bütün bu malzemeler pahalıdır ve uzun süre işlenir. Harici bir yanma motorunun modlarını değiştirme ilkeleri gelenekselden çok farklıdır. Özel kontrol cihazlarının geliştirilmesi. Gücün değiştirilmesi, silindirlerdeki basınçtaki bir değişiklik ve yer değiştirici ile güç pistonu arasındaki faz açısından kaynaklanır. Ayrıca, oyuk kapasitesini çalışma sıvısı ile de değiştirebilirsiniz.

Araçlardaki dış yakma motorlarının örnekleri

Tüm üretim zorluklarına rağmen, böyle bir motorun uygulanabilir modelleri serbest bırakıldı. 20. yüzyılın 50 yaşında, otomotiv şirketleri bu güç toplama türüne ilgi duyuyorlardı. Çoğunlukla arabalarda Stirling Motorları uygulamak, Ford devreye girdi. Motor şirketi. ve Volkswagen Grubu. İsveç Şirketi United Stirling, geliştiricilerin seri birimleri ve düğümleri (krank mili, bağlantı çubukları) kullanmaları için daha sık denediği böyle bir motor geliştirmiştir. 2,4 kg / kW'lık spesifik bir ağırlığa sahip olan dört silindirli bir V şeklindeki motor geliştirilmiştir. Kompakt bir dizel de benzer bir kütleye sahiptir. Motor, yarı kargo minibüslerine yüklemeye çalıştı.

En seçkin başarılı örnek, kurulum için mevcut olan Philips 4-125DA'dı. arabalar. Motor çalışma kapasitesi 173 idi at gücüs. Boyutlar normal benzinli motordan çözülmedi.

Genel motorlar, seri krank bağlanma mekanizmasına sahip sekiz silindirli V şeklindeki harici yanma motoru geliştirmiştir. 1972'de sınırlı bir sürüm araba ford. Torino böyle bir motorla donatıldı. Ayrıca, yakıt tüketimi önceki modellerle karşılaştırıldığında% 25 oranında azalmıştır. Bugün, birkaç yabancı şirket, binek otomobillerine seri üretim ve kurulum için uyum sağlamak için bu motorun tasarımını geliştirmeye çalışıyor.

Diğer türleri itti elektrik santralleriBununla birlikte, bu agregaları kullanmayı reddetmeyi amaçlayan iş, önde gelen pozisyonların yakın değişimini göstermektedir.

Teknik ilerlemenin başlangıcından bu yana, içerideki yakıt yakan motorları kullanırken, sadece üstünlükleri açık değildi. Buhar motoruBir rakip olarak, birçok avantaj içerir: Çekiş parametreleri ile birlikte, sessiz, omnivorous, kolayca kontrol edilir ve yapılandırılmıştır. Ancak hafiflik, güvenilirlik ve verimlilik, iç yanma motorunun feribotu almasına izin verdi.

Bugün, köşenin başı ekoloji, verimlilik ve güvenlik konularıdır. Mühendisleri, yenilenebilir yakıt kaynaklarının pahasına çalışan seri birimlere kuvvetler atmalarını zorlar. On dokuzuncu yüzyılın 16. yılında, Robert Stirling, motoru işleten dış kaynaklar Sıcaklık. Mühendisler, bu ünitenin modern lideri değiştirebileceğine inanıyor. Stirling motoru ekonomi, güvenilirliği birleştirir, sessizce çalışır, herhangi bir yakıtta, ürünü otomotiv pazarında bir oyuncu tarafından yapar.

Robert Stirling (1790-1878 Yıl):

Stirling motor geçmişi

Başlangıçta, buhar pahasına çalışan otomobilin yerini almak için kurulum geliştirildi. İzin verilen basınç standartlarını aşarak buhar mekanizmalarının kazançları patladı. Bu açıdan Stirling, sıcaklık farkını kullanarak fonksiyonlar çok daha güvenlidir.

Stirling motorun alternatif arzında çalışma prensibi veya çalışmanın bir maddede ısı seçimi. Maddenin kendisi, kapalı tip hacminde sonuçlandırılır. Çalışma maddesinin rolü gazlar veya sıvılarla gerçekleştirilir. İki bileşenin rolünü gerçekleştiren maddeler vardır, gaz bir sıvıya dönüştürülür ve tam tersidir. Sıvı Stirling Motoru: Küçük boyutlar, güçlü, büyük bir baskı üretir.

Soğutma veya ısıtılırken gaz hacminin azalması ve artırılması; Formül tarafından ilişkili ve açıklanmıştır:

P * v \u003d n * r * t

• P, birim alanı başına motordaki gazın gücüdür;
• V, motor alanındaki gazla işgal edilen nicel bir değerdir;
• n - MOMER MOTOR'daki gaz miktarı;
• R - Kalıcı gaz;
• T - Motordaki gazın ısıtma derecesi,

Stirling motor modeli:

Kurulumların iddiasızlığı nedeniyle, motorlar bölünmüştür: katı yakıt, sıvı yakıt, güneş enerjisi, kimyasal reaksiyon ve diğer ısıtma türleri.

Döngü

Stirlingin dış yanma motoru aynı fenomen setini kullanır. Mekanizmadaki oluşumun etkisi yüksektir. Bundan dolayı, normal boyutlarda iyi özelliklere sahip bir motor inşa etmek mümkündür.

Mekanizmanın tasarımında, ısıtıcı, buzdolabı ve rejeneratör, cihaz, maddeden ısı giderilmesi ve ısı geri dönüşünün sağda sağlanmasını dikkate almak gerekir.

İdeal Stirling Döngüsü, ("Sıcaklık-Hacim" diyagramı):

İdeal Dairesel Phenomenalar:

• 1-2 Bir maddenin sabit bir sıcaklığa sahip doğrusal boyutların değişimi;
• 2-3 Maddeden ısı eşanjörüne, madde tarafından işgal edilen boşluk, sürekli olarak;
• 3-4 Madde tarafından işgal edilen alanın zorunlu kesimi, sıcaklık sabittir, ısı soğutucuya verilir;
• 4-1 Maddenin sıcaklığında sürekli olarak alanın sıcaklığında artış, ısı eşanjöründen ısı toplanır.

İdeal Stirling Döngüsü, ("Basınç Hacmi" diyagramı):

Maddenin hesaplanmasından (mol):

En sevdiğim ısı:

Soğutma soğutucusu sıcaktır:

Isı eşanjörü ısı alır (işlem 2-3), ısı eşanjörü ısıya verir (işlem 4-1):

R, evrensel bir kalıcı gazdır;

CV - Mükemmel gazın, işgal altındaki alanın utanılmaz büyüklüğüyle ısı tutması.

Rejeneratörün kullanılmasından dolayı, ısının bir kısmı, dairesel fenomenleri geçmek için değişmeyen mekanizmanın enerjisi olarak kalır. Buzdolabı daha az ısı alır, bu nedenle, ısı eşanjörü ısı ısıtıcısını kaydeder. Bu, kurulum verimliliğini arttırır.

KPD Dairesel Phenomenalar:

ɳ =

Isı eşanjörü olmadan, Stirling işlemlerinin setinin uygulanabilir olduğu dikkat çekicidir, ancak etkinliği önemli ölçüde düşük olacaktır. Süreçlerin toplamının geçişi geriye doğru soğutma mekanizmasının açıklamasına yol açar. Bu durumda, bir rejeneratörün varlığı, bir önkoşul, çünkü (3-2-2), (3-2-22), sıcaklığın sıcaklığından daha düşük olanı soğutucudan ısıtmak imkansızdır. Sıcaklığı daha yüksek olan ısıtıcıya (1-4) ısı vermesi de imkansızdır.

Motorun İşlemi Prensibi

Stirling motorun nasıl çalıştığını anlamak için, cihazda ve agrega olaylarının sıklığını anlayalım. Mekanizma, ısıtıcıdan elde edilen ısıyı, bu, ürünün dışındaki vücut üzerindeki kuvvetin yürürlüğe girer. Tüm işlem, kapalı devrede bulunan çalışma maddesinde sıcaklık farkı nedeniyle oluşur.

Mekanizmanın çalışma prensibi, ısı ile genişlemeye dayanır. Doğrudan geliştirilmiş, kapalı devredeki madde ısınır. Buna göre, soğutulmadan önce, madde soğutulur. Silindir (1) bir su ceketi (3) ile sarılmıştır, ısı için ısı servis edilir. Piston, manşona yerleştirilmiş bir iş (4) yapan ve halkalarla kapatılır. Piston ve alt arasında, önemli boşluklara sahip ve akıcı bir şekilde hareket eden bir yer değiştirme mekanizması (2) vardır. Kapalı halka içindeki madde, yer değiştiren nedeniyle kameranın hacminden geçer. Maddenin hareketi iki yön ile sınırlıdır: pistonun dibi, silindirin alt kısmı. Displacer'ın hareketi, pistondan geçen ve pistonlu sürücüyle karşılaştırıldığında 90 ° gecikmeli eksantrikten dolayı fonksiyonlar için bir çubuk (5) sağlar.

• "A" pozisyonu:

Piston aşırı düşük pozisyonda bulunur, madde duvarlar nedeniyle soğutulur.

• "B" pozisyonu:

Displacer, üst pozisyonu doldurur, hareket ettirin, maddeyi uç yuvalardan aşağıya doğru geçirir, kendisi soğutulur. Piston hareketsiz duruyor.

• "C" pozisyonu:

Madde, sıcaklıktaki ısı artışının etkisi altında ısı alır ve genişleticiyi pistonlu yükseltir. Bundan sonra, ekstraktecinin dibe düştüğünü, maddeyi ve soğutmayı iterek yapılır.

• "D" pozisyonu:

Piston azalır, soğutulmuş maddeyi, yararlı işleri sıkıştırır. Volan, enerji bataryasının tasarımında servis edilir.

Bir rejeneratör olmadan değerlendirilen model, bu nedenle mekanizmanın etkinliği büyük değildir. İşlemden sonra maddelerin ısısı, duvarları kullanarak soğutucuya boşalır. Sıcaklığın istenen değeri düşme zamanı yoktur, bu nedenle soğutma süresi uzatılır, motorun hızı küçüktür.

Motor tipleri

Yapıcı olarak, Stirling ilkesini kullanarak birkaç seçenek vardır, ana türler dikkate alınır:

Tasarım, çeşitli konturlara yerleştirilmiş iki farklı piston uygular. İlk devre ısıtma için kullanılır, ikinci devre soğutma için kullanılır. Buna göre, her piston rejeneratörüne (sıcak ve soğuk) sahiptir. Cihazın hacmine iyi bir güç oranı var. Dezavantaj, sıcak rejeneratörün sıcaklığının yapısal zorluklar yaratmasıdır.

• Motor "β - Stirling":

Tasarım, uçlarda farklı sıcaklıklara sahip bir kapalı devre kullanır (soğuk, sıcak). Boşluk, yer değiştiren ile pistondur. Displacer, boş ve sıcak bölgedeki boşluğu böler. Soğuk ve sıcaklık değişimi, maddeyi ısı eşanjöründen pompalayarak ortaya çıkar. Yapısal olarak, ısı eşanjörü iki versiyonda gerçekleştirilir: dış, yer değiştirici ile birlikte.

• Motor "Γ - Stirling":

Piston mekanizması, iki kapalı devrenin kullanımını sağlar: soğuk ve yer değiştirenlerle. Güç, soğuk bir pistondan çıkarılır. Bir tarafta yer değiştiren olan piston, diğer tarafta soğuktur. Isı eşanjörü, tasarımın içinde ve dışında bulunur.

Bazı elektrik santralleri ana motor tiplerine benzer değildir:

• Döner Stirling Motoru.

Şaftta iki rotorlu yapımca buluş. Parça, silindirik şeklin kapalı alanında dönme hareketlerini gerçekleştirir. Döngünün uygulanmasına sinerjistik yaklaşım döşenmiştir. Muhafaza radyal yuvalar içerir. Titreşim takılı bıçaklarda belirli bir profille. Plakalar rotor üzerindedir ve mekanizma döndürüldüğünde eksen boyunca hareket edebilir. Tüm ürünler, içinde gerçekleştirilen fenomenlerle değişen hacimler yaratır. Çeşitli rotorların hacimleri kanallarla ilişkilidir. Kanalların konumu birbirine 90 ° 'ye geçer. Birbirine göre rotor kayması 180 °.

• Termoakustik Stirling Motoru.

Motor, işlemler için akustik rezonans kullanır. Prensip, sıcak ve soğuk boşluk arasındaki bir maddeyi hareket ettirmeye dayanır. Şema, hareketli parçaların sayısını, karmaşıklığı ortaya çıkan gücü çıkarırken ve rezonansı korur. Tasarım ücretsiz motoru ifade eder.

Kendi elleriyle Stirling motoru

Bugün, oldukça sık çevrimiçi mağazada buluşabileceğiniz hatıra ÜrünlerMotorun biçiminde yapılır. Yapıcı ve teknolojik olarak, mekanizmalar oldukça basittir, eğer istenirse, Stirling Motoru, ilaçlardan kendi elleriyle inşa etmek kolaydır. İnternette çok miktarda malzeme bulabilirsiniz: video, çizimler, hesaplamalar ve bu konuda diğer bilgiler.

Düşük temperli Stirling Motor:

• Konserve bankasının, yumuşak poliüretan köpüğü, disk, cıvataları ve kırtasiye klipslerini yürütmek için dalga motorunun en kolay seçeneğini göz önünde bulundurun. Tüm bu malzemelerin evde bulmak kolaydır, aşağıdaki işlemler kalır:
• Yumuşak bir poliüretan köpüğü alın, iki milimetreyi, koruma çemberinin iç çapından daha küçük bir çapla kesin. Köpüğün yüksekliği, iki milimetredir, jarın yüksekliğinin yarısından fazladır. Foolo, Motordaki Seizer'in rolünü oynar;
• Bankanın kapağını alın, ortada delik yapın, çap iki milimetredir. Motor Çubuğu Kılavuzunun rolünü gerçekleştirecek olan delikli içi boş çubuk;
• Köpükten kesilmiş daireyi alın, vidanın dairesinin ortasına yerleştirin ve her iki taraftaki kontur. Yıkayıcıya, önceden düzeltilmiş klibi lehimleyin;
• Merkezden iki santimetrede, matkap delikleri, üç milimetre çapı, kapağın merkezi deliği boyunca çıkışın dişleri, kapağı bankaya lehimleyin;
• Bir teneke bir teneke, bir buçuk bir buçuk, bir buçuk, bir santimetre çapı, kapağın kapağına lehimleyin, kapağın yandan açıklığının motor silindirinin içindeki merkezde açıkça ortaya çıkması;
• Motorun krank milini klipten yapın. Hesaplama, diz varyasyonunun 90 ° 'i olduğu şekilde gerçekleştirilir;
• Yığın motor krank milinin altına yerleştirin. Polietilen filmden, bir elastik membran yapın, silindirin üzerine filmi yerleştirin, satın, kilitleyin;

• Bağımsız bir şekilde motor bağlantı çubuğunu yap, düzeltilmiş ürünün bir ucunun bir kupa şeklinde olacak, ikinci ucu silginin dilimine yerleştirin. Uzunluk, aşırı bir şekilde ayarlanır. alt nokta Mucker şaftı çizildi, aşırı üst noktada, membran mümkün olduğu kadar çekildi. Diğer bağlantı çubuğunu aynı prensip için ayarlayın;
• Kauçuk uçlu rod sürüş. Kauçuk ucu olmadan shutin, yer değiştiren üzerinde tutturmak;
• Motor volanının krank mekanizmasını diskten koyun. Bankada, ürünleri elinizde tutmak için bacaklar yapın. Bacakların yüksekliği, kutunun altına bir mum yerleştirmenizi sağlar.

Stirling motoru evde yapmayı başardıktan sonra, motor başladı. Bunu yapmak için, bir yanan mum kavanozun altına yerleştirilir ve banka ısındıktan sonra, volan için bir itin.

Sözlü kurulum seçeneği, görsel bir ödenek olarak evde hızlı bir şekilde toplanabilir. Stirling motorunu fabrika analoglarına mümkün olduğunca yakın hale getirme hedefi ve arzusu, tüm parçaların ücretsiz erişimin çizimleri vardır. Her düğümün adım adım yürütülmesi, ticari sürümlerden daha kötü bir şeyin çalışma düzeni oluşturur.

Faydalar

Stirling motor için, bu tür avantajlar karakteristiktir:

• Motoru çalıştırmak için, ısıtmanın önemli olmadığı yakıt neden olur;
• Ekleri ve aksesuarları kullanmaya gerek yok, motor tasarımı basit ve güvenilirdir;
• Tasarım özelliklerinden dolayı motor kaynağı, 100.000 saat çalışma;
• Motorun çalışması yabancı gürültü yaratmaz, çünkü patlama yoktur;
• Motorun çalışma süreci, harcanan maddelerin emisyonları eşlik etmemektedir;
• Motorun operasyonu minimum titreşim eşlik eder;
• Kurulum silindirlerdeki süreçler çevre dostudur. Doğru ısı kaynağının kullanılması, motoru "temiz" yapmanızı sağlar.

Dezavantajları

Stirling motorun dezavantajları aittir:

• Yapısal olarak çok sayıda malzemenin kullanımını gerektirdiğinden, seri üretimin kurulması zordur;
• Yüksek ağırlık ve büyük motor boyutları, çünkü verimli soğutma için büyük bir radyatör kullanmak gerekir;
• Verimliliği artırmak için, motor, birimin çalışmasını tehlikeli olarak çalıştıran bir çalışma sıvısı olarak karmaşık maddeler (hidrojen, helyum) uygulayarak zorlanır;
• Çelik alaşımlarının yüksek sıcaklık direnci ve bunların termal iletkenliği, motor üretim sürecini de karmaşıklaştırır. Isı eşanjöründeki önemli ısı kayıpları ünitenin verimliliğini azaltır ve spesifik malzemelerin kullanımı motorun imalatını pahalıdır;
• Motorun moddan moddan ayarlamak ve geçiş yapmak için özel kontrol cihazları uygulamanız gerekir.

Kullanma

Stirling motor nişini buldu ve boyutların ve omnivorların önemli kriter olduğu durumlarda aktif olarak uygulandı:

• Motor Stirling Elektrik Jeneratörü.

Isı dönüşüm mekanizması elektrik enerjisine. Portatif turist jeneratörleri, güneş enerjisi kullanımı için kurulumlar olarak kullanılan ürünleri sıklıkla bulur.

• Motor, bir pompa gibi (elektrikçi).

Motor konturuna kurmak için kullanılır isıtma sistemleri, elektrik enerjisi tasarrufu.

• Bir pompa olarak motor (ısıtıcı).

Sıcak bir iklimi olan ülkelerde, motor bir tesis ısıtıcısı olarak kullanılır.

Denizaltında Stirling Motoru:

• Bir pompa olarak motor (soğutucu).

Tasarımlarındaki hemen hemen tüm buzdolapları ısı pompaları kullanır, Stirling motorunu takın, kaynakları kaydedin.

• Motor, ultra düşük ısıtma dereceleri oluşturan bir pompa olarak.

Cihaz bir buzdolabı olarak kullanılır. Bunun için işlem ters yönde başlatılır. Agregalar sıvılaştırma gaz, hassas mekanizmalarda soğutulmuş ölçüm elemanları.

• Sualtı teknolojisi için motor.

İsveç ve Japonya'nın yaz gemileri motordan çalışır.

Güneş tesisatı olarak Stirling Motor:

• Enerji pil olarak motor.

Bu tür agregalarda yakıt, tuz erir, motor bir enerji kaynağı olarak kullanılır. Güç rezervlerinde motor kimyasal elementlerin önündedir.

• Güneş motoru.

Güneşin enerjisini elektriğe dönüştürün. Bu durumda madde, hidrojen veya helyum. Motor, parabolik bir anten kullanılarak oluşturulan güneşin enerjisinin maksimum konsantrasyonunun odağına yerleştirilir.

Stirling motorun çalışmasının temel ilkesi sürekli olarak alternatif ısıtma ve çalışma sıvısını kapalı bir silindirde soğutur. Genellikle, hava çalışan bir sıvı olarak işlev görür, ancak hidrojen ve helyum da kullanılır.

Stirling motorun döngüsü dört aşamadan oluşur ve iki geçiş aşamasından ayrılır: ısıtma, genişleme, soğuk kaynağa, soğutma, sıkıştırma ve ısı kaynağına geçiş. Böylece, sıcak bir kaynaktan soğuk bir kaynağa taşınırken, silindirdeki gazın genişletilmesi ve sıkıştırılması vardır. Bu, elde edebileceğiniz basıncı değiştirir. yararlı iş. Koca bilim adamlarının kanadının teorik açıklamaları, zaman sıkıntısı dinler, bu yüzden sterlin motorunun görsel bir gösterisine dönüşelim.

Stirling motor nasıl
1. Ana ısı kaynağı, ısı değişim silindirinin altındaki gazı ısıtır. Üretilen basınç, çalışma pistonunu yukarı iter.
2. Makine rahat pistonu aşağı iter, böylece ısıtılmış havayı alttan soğutma odasına kadar hareket ettirir.
3. Soğuk ve sıkıştırmayı izler, çalışma pistonu aşağı indirir.
4. Kapsamlı piston yükselir, böylece soğutulmuş havayı alt kısmın içine hareket ettirir. Ve döngü tekrarlanır.

Stirling makinesinde, çalışma piston hareketi, piston-yerindençinin hareketine göre 90 derece değişir. Bu vardiyanın işaretine bağlı olarak, makine bir motor veya ısı pompası olabilir. 0 dereceyi değiştirirken, makine herhangi bir iş üretmez (sürtünme kaybı hariç) ve üretmez.

Motor verimliliğini artıran başka bir Stirling icat, tel, granüller, oluklu folyo ile doldurulmuş bir oda olan bir rejeneratör oldu (Şekilde, rejeneratör soğutmanın kaburgaları ile değiştirilir. radyatör).

1843'te James Stirling bu motoru fabrikada kullandı, burada o zaman mühendis olarak çalıştığı fabrikada kullandı. 1938'de Philips, iki yüzden fazla beygir gücünün kapasitesine sahip bir Stirling motoruna yatırıldı ve% 30'dan fazla döndü.

Motor Stirling'in Avantajları:

1. Omnivorous. Herhangi bir yakıtı kullanabilirsiniz, ana şey bir sıcaklık farkı oluşturmaktır.
2. Düşük gürültü. İşin basınç düşüşü üzerine inşa edildiğinden Çalışma sıvısıVe karışımın kundakta değil, içten yanmalı motora kıyasla gürültü önemli ölçüde daha düşüktür.
3. Kolay tasarım, bu nedenle yüksek güvenlik marjı.

Bununla birlikte, çoğu durumda tüm bu avantajlar iki büyük dezavantajı ile geçilir:

1. Büyük Boyutlar. Çalışma sıvısının soğutulması gerekir ve bu, artan radyatörler nedeniyle kütle ve boyutlarda önemli bir artışa yol açar.
2. Düşük verimlilik. Isı, çalışma sıvısına doğrudan tedarik edilmez, ancak sırasıyla, Sırasıyla, CPD'nin verimliliğinin kaybı.

İçten yanmalı motorun gelişimi ile, Stirling motoru sola ... Hayır, geçmişte değil, gölgede. Denizaltılarda, termal güç santralleri üzerindeki termal pompalarda, güneş ve jeotermal enerjinin elektriksel olarak elektrikli pompalarda başarılı bir şekilde çalıştırılır, uzay projeleri radyoizotop yakıtında çalışan elektrik santrallerinin oluşturulmasıyla ilişkilidir (radyoaktif bozunma sıcaklık salınımıyla gerçekleşir) , Kim bilmiyordu). Kim bilir, belki bir gün Stirling motoru büyük bir gelecek için bekliyor!