Stirling je najbrži motor. Stirlingov motor - princip rada

Stirlingov motor, nekada poznat, dugo je bio zaboravljen zbog raširene upotrebe drugog motora ( unutrašnjim sagorevanjem). Ali danas sve više slušamo o njemu. Možda ima priliku da postane popularniji i da nađe svoje mjesto nova modifikacija u savremenom svetu?

Priča

Stirlingov motor je toplotni motor, koji je izmišljen početkom devetnaestog veka. Autor je, kao što je jasno, bio izvjesni Stirling po imenu Robert, svećenik iz Škotske. Uređaj je motor s vanjskim sagorijevanjem, gdje se tijelo kreće u zatvorenom kontejneru, stalno mijenjajući svoju temperaturu.

Zbog širenja druge vrste motora skoro je zaboravljen. Ipak, zahvaljujući svojim prednostima, danas se Stirlingov motor (mnogi amateri ga grade kod kuće vlastitim rukama) ponovo vraća.

Glavna razlika od motora sa unutrašnjim sagorevanjem je u tome što toplotna energija dolazi spolja, a ne stvara se u samom motoru, kao kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem.

Princip rada

Možete zamisliti zatvoreni volumen zraka zatvoren u kućište s membranom, odnosno klipom. Kada se kućište zagreje, vazduh se širi i radi, savijajući tako klip. Zatim dolazi do hlađenja i ponovo se savija. Ovo je ciklus rada mehanizma.

Nije ni čudo što mnogi ljudi kod kuće prave svoj termoakustični Stirling motor. Za to je potreban minimum alata i materijala, koji se mogu naći u svačijem domu. Pogledajmo dva različita načina da jednostavno kreiramo jedan.

Materijali za rad

Da biste vlastitim rukama napravili Stirlingov motor, trebat će vam sljedeći materijali:

• lim;
• čelični spoke;
• mesingana cijev;
• hacksaw;
• fajl;
• drveni stalak;
• škare za metal;
• dijelovi za pričvršćivanje;
• lemilica;
• lemljenje;
• lemljenje;
• mašina.

Ovo je sve. Ostalo je stvar jednostavne tehnike.

Kako to učiniti

Ložište i dva cilindra za bazu pripremljeni su od lima, od kojih će se sastojati Stirlingov motor, napravljen vlastitim rukama. Dimenzije se biraju samostalno, uzimajući u obzir svrhe za koje je ovaj uređaj namijenjen. Pretpostavimo da je motor napravljen za demonstraciju. Tada će razvoj glavnog cilindra biti od dvadeset do dvadeset pet centimetara, ne više. Preostali dijelovi se moraju prilagoditi tome.

Na vrhu cilindra napravljene su dvije izbočine i rupe promjera od četiri do pet milimetara za pomicanje klipa. Elementi će služiti kao ležajevi za lokaciju radilice.

Sledeće to rade radni fluid motor (biće obična voda). Limeni krugovi su zalemljeni na cilindar koji je umotan u cijev. U njima se prave rupe i ubacuju mesingane cijevi dužine od dvadeset pet do trideset pet centimetara i promjera četiri do pet milimetara. Na kraju provjeravaju koliko je komora postala zatvorena tako što je napune vodom.

Sljedeće dolazi na red izmjenjivača. Za proizvodnju se uzima drveni uložak. Mašina se koristi kako bi se osiguralo da poprimi oblik pravilnog cilindra. Pomak treba da bude nešto manji od prečnika cilindra. Optimalna visina se odabire nakon što je Stirlingov motor napravljen vlastitim rukama. Stoga, u ovoj fazi, dužina bi trebala uključivati ​​određenu marginu.

Krak je pretvoren u šipku cilindra. U sredini drvene posude napravi se rupa koja odgovara šipki i umetne se. U gornjem dijelu šipke potrebno je osigurati prostor za uređaj klipnjače.

Zatim uzimaju bakrene cijevi dužine četiri i po centimetra i prečnika dva i pol centimetra. Krug kalaja je zalemljen na cilindar. Na bočnim stranama zidova napravljena je rupa za povezivanje posude sa cilindrom.

Klip se također podešava na tokarskom stroju na promjer velikog cilindra iznutra. Šipka je spojena na vrhu na zglobni način.

Montaža je završena i mehanizam je podešen. Da bi se to postiglo, klip se ubacuje u veći cilindar i spaja se na drugi manji cilindar.

Na velikom cilindru ugrađen je koljenasti mehanizam. Popravite dio motora pomoću lemilice. Glavni dijelovi su pričvršćeni na drvenu podlogu.

Cilindar se napuni vodom, a ispod dna se stavi svijeća. Stirlingov motor, napravljen ručno od početka do kraja, testira se na performanse.

Drugi metod: materijali

Motor se može napraviti i na drugi način. Da biste to učinili, trebat će vam sljedeći materijali:

• lim;
• Pjena;
• spajalice;
• diskovi;
• dva vijka.

Kako to učiniti

Pjenasta guma se vrlo često koristi za izradu jednostavnog doma moćan motor DIY Stirling. Od njega se priprema izmjenjivač za motor. Izrežite krug od pjene. Prečnik bi trebao biti nešto manji od toga tin can, a visina je nešto više od polovine.

U sredini poklopca napravljena je rupa za buduću klipnjaču. Kako bi se osiguralo da radi glatko, spajalica je umotana u spiralu i zalemljena na poklopac.

Krug od pjene je u sredini probušen tankom žicom i vijkom i pričvršćen na vrhu podloškom. Zatim se spajalica spaja lemljenjem.

Pomerač se gura u rupu na poklopcu i spaja sa limenkom lemljenjem da bi se zatvorio. Na spajalici se napravi mala omča, a na poklopcu se napravi još jedna, veća rupa.

Limeni lim se umota u cilindar i zalemi, a zatim pričvrsti na limenku tako da uopće ne ostane pukotina.

Spajalica je pretvorena u radilicu. Razmak bi trebao biti tačno devedeset stepeni. Koljeno iznad cilindra je napravljeno nešto veće od drugog.

Preostale spajalice se pretvaraju u stalke za osovinu. Membrana je napravljena na sljedeći način: cilindar je umotan u polietilensku foliju, pritisnut i pričvršćen navojem.

Klipnjača je napravljena od spajalice, koja se ubacuje u komad gume, a gotovi dio se pričvršćuje na membranu. Dužina klipnjače je napravljena tako da se na donjoj tački osovine membrana uvlači u cilindar, a na najvišoj tački produžava. Drugi dio klipnjače izrađuje se na isti način.

Jedan se zatim zalijepi na membranu, a drugi na displacer.

Noge za teglu se mogu napraviti i od spajalica i zalemiti. Za polugu se koristi CD.

Sada je cijeli mehanizam spreman. Ostaje samo staviti i zapaliti svijeću ispod nje, a zatim gurnuti kroz zamašnjak.

Zaključak

Ovo je Stirlingov motor na niskoj temperaturi (izgrađen vlastitim rukama). Naravno, u industrijskom obimu takvi se uređaji proizvode na potpuno drugačiji način. Međutim, princip ostaje nepromijenjen: volumen zraka se zagrijava, a zatim hladi. I to se stalno ponavlja.

Na kraju, pogledajte ove crteže Stirling motora (možete ga napraviti sami bez posebnih vještina). Možda ste već dobili ideju i želite da uradite nešto slično?

Stirlingov motor - toplinski motor u kojem se tekući ili plinoviti radni fluid kreće u zatvorenom volumenu, vrsta motora eksterno sagorevanje. Zasnovan je na periodičnom zagrijavanju i hlađenju radnog fluida uz izvlačenje energije iz nastale promjene zapremine radnog fluida.

Ovaj tip motora je izumljen u devetnaestom veku. Prošli su kroz fazu uspona, zatim bili zaboravljeni, ali su preživjeli parne mašine, motore sa unutrašnjim sagorevanjem i ponovo su oživeli u dvadesetom veku. Danas mnogi inženjeri i amateri rade na njihovom stvaranju.

Vrijedi napomenuti da univerzalna metoda za proračun Stirlingovih strojeva još uvijek ne postoji. Lavovski udio tehnička rješenja i metode proračuna pri kreiranju prototipova Stirling motora automatski postaju “know-how” razvojnih kompanija i pažljivo se skrivaju. Stirling motori se ne mogu naći na otvorenom tržištu, poput kosilica ili autonomnih generatora. U isto vrijeme, Stirlings se koriste kao elektrane na svemirskim satelitima, a koriste se kao pogonski motori na modernim podmornicama.

Stirling mašine se mogu „ugraditi“ sa jednakim uspehom i u trimer za travnjak i u Mars rover. U dizajnu motora nema ventila, bregaste osovine, u njemu nema sistema za paljenje u uobičajenom obliku, nema startera! Neki dizajni imaju efekat samopokretanja. Bilo koji izvor topline je pogodan za rad: solarna energija, stajnjak, sijeno, ogrjev, ugalj, nafta, plin, nuklearni reaktor - sve može! I sa ovom „svejednošću“ koeficijent korisna akcija"Stirling" nije inferioran u odnosu na performanse motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Ali to nije sve. Stirling mašine su reverzibilne. One. Dobavljanjem toplotne energije dobijamo mehaničku energiju okretanjem zamašnjaka motora, proizvodimo hladnoću;

Stirlingov motor ovisi samo o vanjskom unosu topline. Šta ova toplota snabdeva nije od suštinskog značaja. Stoga je Stirlingov motor idealan kandidat za pretvaranje sunčevog zračenja u mehaničku energiju:

1. U Stirlingovom motoru konstantna količina radnog gasa (helijum ili vodonik) se stalno zagrijava i hladi.

2. Kroz ekspanziju kada se zagreva i kompresiju kada se ohladi, radni gas pokreće dva klipa, od kojih je svaki pričvršćen za osovinu - na taj način se prenosi energija.

3. Efikasnost Stirling motora raste sa povećanjem temperature, pa je idealna kombinacija za generisanje energije preko solarnog kolektora.

4. Nema unutrašnjeg sagorevanja, tako da Stirlingova instalacija radi gotovo nečujno.

5. Potencijalni životni ciklus Stirling motora je veoma dug jer nema unutrašnjeg habanja usled sagorevanja goriva.

Možete ga koristiti za skladištenje energije koristeći rastopljene soli kao izvor topline. Takve baterije su superiornije u skladištenju energije od hemijskih baterija i jeftinije su od njih. Koristeći promjenu faznog ugla između klipova za regulaciju snage, moguće je akumulirati mehaničku energiju kočenjem motora. U tom slučaju, motor se pretvara u toplotnu pumpu.

Prednosti Stirlingsa

Efikasnost Stirling motora može dostići 65-70% efikasnosti Carnot ciklusa na trenutnom nivou dizajna i tehnologije proizvodnje. Osim toga, obrtni moment motora je gotovo nezavisan od brzine radilice. U motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, naprotiv, maksimalni obrtni moment se postiže u uskom rasponu brzina rotacije.

Nema sistema u dizajnu motora visokonaponsko paljenje, sistem ventila i, shodno tome, bregasto vratilo. Dobro dizajniran i tehnološki proizveden Stirling motor ne zahtijeva prilagođavanje ili podešavanje tokom cijelog vijeka trajanja.

U motoru sa unutrašnjim sagorevanjem, sagorevanje mlohave mešavine vazduha u cilindru motora je, u stvari, eksplozija sa brzinom širenja talasa eksplozije od 5-7 km/sec. Ovaj proces proizvodi monstruozna vršna opterećenja na klipnjačama, radilica i ležajevi. Stirlingovi nemaju ovaj nedostatak.

Motor neće biti hirovit zbog gubitka iskre, začepljenog karburatora ili niskog napunjenosti baterije, jer nema ove jedinice. Koncept "motor je zastao" nema nikakvog značenja za Stirlingsa. Stirling može prestati ako opterećenje premašuje projektovano. Ponovno pokretanje se vrši jednim okretanjem zamašnjaka radilice.

Jednostavnost dizajna omogućava da se Stirling koristi u autonomnom režimu dugo vremena.

Stirlingov motor može koristiti bilo koji izvor toplinske energije, od drveta do nuklearnog goriva.

Sagorijevanje goriva se odvija izvan unutrašnjeg volumena motora (za razliku od motora s unutrašnjim sagorijevanjem), što omogućava ravnomjerno sagorijevanje goriva i njegovo potpuno naknadno sagorijevanje (tj. izdvajanje maksimalne energije sadržane u gorivu i minimiziranje emisije toksičnih komponenti).

Nedostaci Stirlingsa

Budući da se sagorijevanje goriva događa izvan motora, a toplina se uklanja kroz stijenke hladnjaka (Stirlings ima zatvorenu zapreminu), dimenzije motora se povećavaju.

Još jedan nedostatak je potrošnja materijala. Za proizvodnju kompaktnih i moćnih Stirling strojeva potrebni su čelici otporni na toplinu koji mogu izdržati visoke temperature radni pritisak a istovremeno imaju nisku toplotnu provodljivost. Redovno mazivo nije pogodan za Stirlings - koksuje se na visokim temperaturama, zbog čega su potrebni materijali sa niskim koeficijentom trenja.

Da bi se dobila visoka specifična snaga, vodonik ili helijum se koristi kao radni fluid u Stirlingsu. Vodik je eksplozivan na visokim temperaturama, rastvara se u metalima, stvarajući metalne hidride – tj. uništava cilindre motora. Osim toga, vodonik, poput helijuma, ima visoku sposobnost prodiranja i prodire kroz zaptivke pokretnih dijelova motora, smanjujući radni tlak.

Komentari:

Želim sebi da napravim Stirlingov motor za svoju daču, da li je moguće?

“- U motoru sa unutrašnjim sagorevanjem, sagorevanje mlohave mešavine vazduha u cilindru motora je, u stvari, eksplozija sa brzinom širenja talasa eksplozije od 5-7 km/sek.”
———-
5-7 km/sec je brzina kretanja produkata eksplozije grijaćeg elementa, au kumulativnom projektilu dovoljno je probiti paket homogenog oklopa od 20 cm. Ne pričaj gluposti. Proizvodi sagorevanja mješavina goriva V cilindar motora sa unutrašnjim sagorevanjem kretati se brzinom koja ne prelazi 360 m(!)/sec, tj. podzvučno sagorevanje. Nadzvučno sagorijevanje se smatra detonacijom i uništava motor.

Detonaciju treba shvatiti na neobičan način velika brzinaširenje eksplozivne hemijske reakcije. U cilindru motora za vrijeme detonacije, brzina širenja plamena u posljednjem dijelu zapaljive mješavine dostiže približno 2000 m sec.

Svako može ručno napraviti Stirlingov motor za ljetnu rezidenciju, ali ne u ovom životu.

Savjetujem vam da napravite takav motor
http://www.valentru.ru/index/gibridja_teplovaja_mashina/0-5

Prvi crtež je nacrtala osoba koja nije upoznata sa principom rada subjekta. Usput sam pobrkao izmenjivač sa radnim klipom. 1) Cilindar potisnika ima manji volumen/prečnik od radnog cilindra. Inače neće raditi.
2) Princip rada. Direktan potez. Displajer ulazi u njegov cilindar, tjerajući plin kroz hladnjak, regenerator i grijač. Upravo u ovom nizu. U grijaču se širi, puni radni cilindar i istiskuje ga. Obrnuti hod - istisnik napušta svoj cilindar, smanjujući pritisak. Gas iz radnog cilindra prolazi kroz grijač, regenerator, hladnjak, komprimuje se i može stati u cilindar istisnika. Radni klip istiskuje gas iz svog cilindra pod nižim pritiskom nego tokom hoda unapred. Zbog razlike pritiska između hoda naprijed i nazad, na osovini se stvara mehanička energija.

Važan novi izvor mehaničke energije za vožnju automobila je Stirlingov motor. Gotovo je nepoznat, postoje samo prototipovi, pa se može dati samo površni opis njegovog principa rada i dizajna. IN originalni oblik postojao je kao mašina za termičku ekspanziju, u čijem se cilindru radni fluid, na primer, vazduh, hladio pre kompresije, a zagrevao pre ekspanzije. Dijagram i princip rada takvog motora prikazani su na Sl. 1.

Na vrhu cilindra 1 nalazi se plašt za hlađenje vodom 2, a dno cilindra se stalno zagrijava plamenom. Cilindar sadrži radni klip 3 zatvoren klipni prstenovi i spojen klipnjačom na radilicu (radilica nije prikazana na slici). Između dna cilindra i radnog klipa nalazi se potisni klip 4, koji se kreće u cilindru sa velikim razmakom. Vazduh zatvoren u cilindru kroz ovaj zazor pumpa se pomoću potisnika 4 ili na dno radnog klipa ili na zagrijano dno cilindra. Pomerač se pokreće pomoću šipke 5 koja prolazi kroz zaptivku u klipu i pokreće ekscentrični mehanizam, koji se rotira sa uglom zaostajanja od oko 90° u odnosu na pogonski mehanizam radnog klipa.

U položaju a, klip je u BDC (donja mrtva tačka) i vazduh hlađen zidovima cilindra je zatvoren između njega i istisnika. U sljedećoj fazi b, istiskivač se kreće prema gore, a klip ostaje na BDC. Vazduh između njih gura se kroz otvor između istisnika i cilindra do dna cilindra i istovremeno se hladi zidovima cilindra. Faza B je radna faza, tokom koje se vazduh zagreva od vrelog dna cilindra, širi i gura oba klipa do TDC (gornja mrtva tačka).

Nakon završenog radnog hoda, istiskivač se vraća u donji položaj na dno cilindra i gura vazduh kroz zazor između zidova cilindra u komoru ispod klipa, dok se vazduh hladi zidovima. Na poziciji d hladan vazduh pripremljen za kompresiju, a radni klip se kreće od TDC do BDC. Budući da je rad utrošen na kompresiju hladnog zraka manji od rada pri širenju toplog zraka, stvara se koristan rad. Zamajac služi kao akumulator energije potrebne za kompresiju zraka.

U opisanom dizajnu Stirlingov motor je imao nižu efikasnost, jer je toplina sadržana u zraku nakon završetka pogonskog takta morala biti odvedena u rashladnu tekućinu kroz stijenke cilindra. Zrak nije imao vremena da se dovoljno ohladi tokom jednog hoda klipa, te je bilo potrebno povećati vrijeme hlađenja, zbog čega je i brzina motora bila mala. , koja ovisi, kao što je ranije spomenuto, o razlici između maksimalne i minimalne temperature radnog ciklusa, također je bila mala. Toplina izduvnog vazduha je preneta na rashladnu vodu i potpuno je izgubljena.

Stirlingov motor je značajno poboljšao Philips (Philips - Holandija). Prije svega, korišten je vanjski regenerator topline, kroz koji se pod djelovanjem izmjenjivača pumpao zrak od vrha cilindra do dna. Radijator je serijski spojen na regenerator u vanjskom kolu. Regenerator akumulira toplinu zraka koji nakon ekspanzije ulazi u hladnu komoru. Kada zrak struji u suprotnom smjeru, baterija mu ponovo daje toplinu. Tako se povećava razlika između maksimalne i minimalne temperature ciklusa i toplina mora biti odstranjena pomoću rashladnog sistema. Radijator koji se nalazi iza regeneratora uklanja samo dio te topline, ostatak se pohranjuje u bateriju i ponovo koristi. Kao rezultat, ne samo da se poboljšava Efikasnost motora, ali se povećava i njegova maksimalna brzina rotacije, što utiče na snagu i specifičnu težinu motora. Toplota iz izduvnih gasova predgrejača koristi se za podizanje temperature svežeg vazduha koji se dovodi u njegovu komoru za sagorevanje. Opisano dijagram dizajna motor je prikazan na sl. 2.

2 radi, prenosi pritisak vazduha na kolenasti mehanizam, a potisnik 1 je dizajniran da pomera vazduh od vrha cilindra do dna. U položaju a, zrak iz prostora između dva klipa ulazi kroz hladnjak 3 i regenerator 4 u cijevi grijača 6, a zatim u gornji dio cilindra. Cijevi grijača se nalaze u komori za sagorijevanje, gdje se svježi zrak za sagorijevanje dovodi kroz kanale 7, a zatim, prolazeći kroz izmjenjivač topline, ulazi u područje prskanja mlaznice 5; izduvni gasovi iz grejača se odvode kroz izduvnu cev 8.

U položaju a, zrak se komprimira i pri kretanju u gornji dio cilindra zagrijava prvo u regeneratoru, a zatim u grijaču. U položaju b, sav zrak se istiskuje iz prostora između dva klipa i radi tako što pomiče oba klipa u donji položaj. U položaju c, nakon obavljenog posla, radni klip ostaje u donjem položaju, a istiskivač 1 počinje da gura vazduh sa vrha cilindra u prostor između klipova kroz regenerator, u kojem vazduh odustaje. značajan deo njegove toplote, i radijator, gde se vazduh hladi još dublje. U poslednjoj fazi ciklusa d, vazduh se hladi i potiskuje sa vrha cilindra u prostor između klipova, gde se kompresuje.

Kompresija hladnog vazduha, njegov ulazak kroz regenerator i radijator u gornji deo cilindra, naknadno širenje i hlađenje vazduha predstavlja radni ciklus. U cilindru se održava konstantna masa zraka, tako da cilindar radi bez ispuha. Za grijanje se može koristiti bilo koji izvor topline. U razmatranoj shemi koristi se kotao na tekuće gorivo; sadržaj štetne materije zavisi od potpunosti sagorevanja goriva u komori za sagorevanje kotla. Pošto ovo stvara režim kontinuirano sagorevanje pri relativno niskoj temperaturi i velikom višku vazduha, to je moguće postići potpuno sagorevanje i mali.

Prednost Stirling motora je i to što može raditi ne samo na raznim gorivima, već omogućava i korištenje različitih vrsta izvora topline. To znači da rad motora ne zavisi od prisustva atmosfere. Može raditi podjednako dobro u skučenim prostorima i na podmornicama i na satelitima. Kada se koristi akumulator topline sa LiF, toplina se dovodi do motora kroz toplinsku cijev, kao što je prikazano na sl. 3.

Na dnu sl. Slika 2 prikazuje rombični pogonski mehanizam koji kontroliše kretanje oba klipa. Pogon koristi dvije radilice povezane parom zupčanika i koje se okreću u suprotnim smjerovima. Krajevi potisne šipke 1 i šuplje klipnjače 2 povezani su sa obe radilice preko zasebnih klipnjača. Ako su radilice oba radilice nalaze se u najviša pozicija i premjestiti iz položaja a u položaj b, tada su klipnjače radnog klipa 2 u blizini TDC-a i lagano se pomiče u TDC-u. Klipnjače potisnika koji se kreću u ovoj fazi ciklusa kreću se prema dolje, a klip se također kreće najvećom brzinom od položaja a do položaja b.

Suprotan smjer rotacije dviju radilica omogućava da se na njih postave protivteže potrebne za balansiranje inercijskih sila prvog reda i njihovih momenata iz klipnih masa koje postoje u jednocilindričnim i linijskim motorima.

Rombični mehanizam također ima prednost što klipnjače simetrično prenose sile sa klipnjača na radilicu, a u ležajevima i zaptivkama klipa ne nastaju bočne sile. Ovo poslednje je veoma važno, jer motor radi sa njim dobra efikasnost potreban je visok radni pritisak.

U konvencionalnim radilicama, sa visokim pritiskom na klip i velikim uglovima otklona klipnjače, nastaju velike bočne sile koje deluju na klip i izazivaju veliki gubici do trenja i visokog habanja. Kada se koristi križni ili rombični mehanizam, ova negativna pojava se eliminira i može se postići dobro zaptivanje klipa.

Kako bi se spriječilo da šipke prenesu velike sile na glavne i klipnjače ležajeve radilice, ispod radnog klipa održava se povratni tlak jednak prosječnom radnom tlaku u cilindru, to je oko 20 MPa.

Značajne poteškoće nastaju prilikom regulacije snage Stirlingovog motora. Promjena snage koja proizlazi iz promjene količine goriva dostavljenog grijaču je beznačajna. Uočljiviji rezultat može se postići promjenom pritiska ili količine radnog fluida. Ova metoda kontrole snage koristi se u Stirlingovom motoru automobila. Da bi se smanjila snaga, dio plina iz cilindara se prenosi u rezervoar niskog pritiska; za povećanje snage, plin se dovodi u cilindre iz rezervoara visokog pritiska, gdje se prethodno pumpa posebnim kompresorom iz niskotlačnog spremnika. Za motore sa klipom dvostrukog djelovanja kako bi se smanjila snaga, plin se prenosi s vrha klipa na dno kroz poseban kanal. Transfer from puna moć To idle traje 0,2 s; obrnuti proces traje oko 0,6 s.

Kako bi se osiguralo da su gubici plina od trenja pri prolasku kroz uske kanale regeneratora i radijatora mali, koristi se helijum, a pokušavaju koristiti i vodonik. Kako bi se smanjila veličina i težina, četiri cilindra sa klipovima dvostrukog djelovanja u motoru druge generacije postavljena su kako je prikazano na sl. 9. Umjesto radilice koristi se pogon sa kosim podlošcima. Prisustvo visokog pritiska gasa na obe strane klipa obezbeđuje da se samo mala razlika pritiska prenosi na pogonsku mašinu za pranje. Pošto se kod Stirling motora sva odvedena toplota prenosi na rashladnu tečnost, radijator ovog motora mora biti 2 puta veći od hladnjaka. konvencionalni motori unutrašnjim sagorevanjem.

Kao primjer, razmotrite dva automobilski motor Stirling. Četvorocilindrični motor prve generacije sa rombičnim mehanizmom, prikazanim na sl. 10, ima prečnik cilindra 77,5 mm, hod klipa 49,8 mm (radni volumen 940 cm3), razvija snagu od 147 kW pri 3000 o/min i prosječni pritisak u cilindru od oko 22 MPa. Temperatura glave cilindra održava se na približno 700 °C, a temperatura rashladne tekućine na 60 °C. Masa suvog motora je 760 kg. Hladan start a zagrijavanje motora dok temperatura glave cilindra ne dostigne 700 °C traje oko 20 s. Na temperaturi vode od 55 °C, naznačena efikasnost motora na ispitnom stolu dostigla je 35%. Specifična snaga je 156 kW/dm 3, a specifična masa po jedinici snage 5,2 kg/kW.

Šematski presjek Stirling motora druge generacije modela Philips 4-215 DA, namijenjenog putničkom automobilu, prikazan je na Sl. 9. Motor je približno iste veličine i težine kao i konvencionalni benzinski motor i ima izlaznu snagu od 127 kW. Četiri cilindra s klipovima dvostrukog djelovanja smještena su oko ose pogonskog vratila sa preklopnom pločom. Kotao za grijanje, zajednički za sva četiri cilindra, ima jednu mlaznicu. U Ford Torinu (SAD), potrošnja goriva s ovim motorom bila je 25% manja nego s benzinskim 8-cilindarskim motorom u obliku slova V. Sadržaj NOx u izduvnim gasovima sistema grijanja, zbog korištenja njihove recirkulacije, bio je znatno manji od utvrđene norme.

Promjer cilindra motora Philips 4-215 DA je 73 mm, hod klipa je 52 mm. Snaga motora je 127 kW pri brzini rotacije od 4000 min -1. Temperatura u grijaču (temperatura glave cilindra) je 700 °C, a temperatura rashladne tekućine je 64 °C.

Švedska kompanija United Stirling kreirala je svoj Stirling motor na način da može maksimalno iskoristiti komercijalno dostupne dijelove. automobilska industrija. Koriste se konvencionalna radilica i klipnjača, koja zajedno s križnom glavom pretvara rotacijsko kretanje vratila kretanje napred klip dvostrukog dejstva. Poprečni presjek ovog četverocilindričnog V-motora prikazan je na Sl. 11. Redovi cilindara su postavljeni pod blagim uglom, glave cilindara čine zajedničku grupu, griju se jednim gorionikom.

Procijenjena specifična težina ovog motora je 2,4 kg/kW, što se može porediti sa vrlo dobrim malim brzim dizel motorom. Specifična težina Stirling motora smanjena je sa 6,1–7,3 kg/kW na 4,3 kg/kW i stalno se smanjuje.

Proizvodnja Stirling motora zahtijeva tehnologiju koja je potpuno drugačija od one kod motora s unutarnjim izgaranjem, što će usporiti njegovo uvođenje u proizvodnju. Međutim, razvoj takvih motora se nastavlja, budući da su tradicionalni benzinci i dizel motori neće zadovoljiti buduće zahtjeve za traženom čistoćom izduvnih plinova, a stvoreni Stirlingovi motori daju razloga za nadu da se ovaj problem može riješiti. Budući da je promjena tlaka plina u cilindru Stirlingovog motora glatka, on radi stabilno i tiho, podsjećajući na parni stroj. kako god veliki broj otpadna toplota zahteva nova rešenja u oblasti rashladnih sistema.

Veliki napredak u Stirlingovim motorima postignut je stvaranjem motora Philips 4-215 DA. Motor je predviđen za upotrebu u putnička vozila i zauzima istu količinu prostora kao običan benzinac V-twin motor jednaka snaga. Težina motora Philips 4-215 DA je 448 kg i at maksimalna snaga 127 kW njegova specifična težina je 3,5 kg/kW. Naznačena efikasnost ovog motora kada se koristi vodonik kao radni fluid pod pritiskom od 20 MPa je 35%.

Hladan start motora traje 15 s, potrošnja goriva automobila u gradskom saobraćaju je 25% manja nego u slučaju normalnog benzinski motor. Snaga motora se reguliše promenom količine i pritiska radnog fluida.

Gustoća vodonika je 14 puta manja od gustine vazduha, a njegov toplotni kapacitet je takođe 14 puta veći od toplotnog kapaciteta vazduha. Ovo pozitivno utiče na hidraulične gubitke, posebno u regeneratoru, i generalno dovodi do povećanja efikasnosti motora (vidi sliku 4).

Stirlingov motor je jedinica koja pretvara toplinu u mehaničku energiju. Može se spojiti na generator i primati struju. Ili pumpi, kružnoj mašini, ukratko, bilo kom potrošaču mehaničke energije. U budućnosti je vrlo pogodan za stacionarno autonomno napajanje. Zašto?

1. Može raditi na bilo kojem gorivu. Uključujući drvo, piljevinu itd. Stirling se može raditi, pokretan solarnom toplinom ili temperaturnom razlikom između zraka i vode (iako ne razmatram ozbiljno ovu drugu opciju; o tome će biti riječi u posebnom pasusu).

2. Tih rad i dug vijek trajanja. Mala potrošnja ulja.

3. Jednostavnost održavanja (posebno u poređenju sa najbližim analogom - parnom mašinom).

4. Relativno visoka efikasnost. Mnogo više od parna mašina, ali niže nego kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Za dobivanje 1 kWh električne energije od dobro napravljenog, moćnog amatera Stirlinga, potrošit će se otprilike 3-4 kg drva za ogrjev. Ovo možete uporediti sa cijenom iste energije dobivene iz plinskog generatora.

5. Iako je efikasnost niža od one kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem, otpadna toplota se može koristiti za zagrevanje vode. Ovo povećava ukupnu korist od ovog motora - ispostavilo se da je mnogo veća nego kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Da budemo pošteni, mora se reći da je takva upotreba moguća i u motoru s unutrašnjim sagorijevanjem, ali za to je potreban dodatni izmjenjivač topline.

Danas u serijskoj proizvodnji pristupačna cijena nema takvih motora. Postavio sam sebi zadatak da razvijem takav motor koji bi mogli proizvesti hobisti.

O čemu je ova stranica?

Neki mitovi o Stirlingovim motorima

Efikasnost Stirlingovog motora je Efikasnost ciklusa Carnot? Ovo je pogrešno. Efikasnost Stirlingovog ciklusa jednaka je efikasnosti Carnotovog ciklusa. Ali nemoguće je implementirati Stirlingov ciklus u klipnoj mašini. Ciklus koji je implementiran u Stirlingovim motorima dosta se razlikuje od Stirlingovog ciklusa. Osim toga, neizbježni su gubici.

Trebate vodonik ili helijum pod strašnim pritiskom? Ne, nije potrebno. Vodik ili helijum pod visokim pritiskom je potreban za motor koji ima istu težinu i dimenzije kao motor sa unutrašnjim sagorevanjem automobila. Ako smanjite zahtjeve za parametre težine i veličine, možete smanjiti pritisak i koristiti druge radne tekućine. Poznati su slučajevi korištenja zraka, argona, ugljičnog dioksida, a čuo sam čak i za propan, iako je to sumnjivo.

Jesu li pokretni dijelovi i zaptivke izloženi visokim temperaturama? Visokoj temperaturi je izložen samo jedan pokretni dio - gornji dio "vrućeg" klipa. Klipni prstenovi se postavljaju u hladnu i ohlađenu šupljinu. Stoga su radni uvjeti brtvi u Stirlingovom motoru mnogo lakši nego u motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Ovdje, međutim, postoji problem odvođenja topline sa “vrućeg” klipa koji mi još nije sasvim jasan, o čemu nisam nigdje ništa pročitao. Ali u svakom slučaju, poznato je da su zaptivke za Stirlings bile napravljene od fluoroplastike i takve su brtve pokazale dobar vijek trajanja. Uobičajene zaptivke sa klipnim prstenovima od livenog gvožđa i uljnim podmazivanjem takođe mogu da rade.

Stvara li podmazivanje nepremostive poteškoće? br. Sve što vam treba je izbor ulja. Phillips je proizvodio male serije motora serije 102C s uljnim podmazivanjem. S obzirom da ulje i zrak mogu formirati eksplozivne smjese, to ipak nameće određena ograničenja za pritisak koji se postiže unutar mašine - koliko ja znam, plaše se da ga podignu više od 6 atmosfera. Postojao je slučaj u istoriji Phillipsa kada veliki motor Stirling je eksplodirao u zraku i ubio čovjeka. Međutim, ako unutra nema zraka, već plina koji ne podržava sagorijevanje, na primjer dušik, tada ulje ne bi trebalo eksplodirati (bolje je provjeriti kod hemičara). Za zaptivke klipova pokušavaju se koristiti i razni drugi materijali - fluoroplastika, materijali pod nazivom "Roll", "Viton", grafit, kompozicije od grafita i stakla. U isto vrijeme, kućište radilice se osuši. Čini se da sve ovo može raditi prilično dugo, barem nekoliko hiljada sati. Razgovaralo se i o vodenom podmazivanju i čak je napravljena mašina sa takvim mazivom, ali nema podataka o rezultatima njegovih ispitivanja.

Efikasni motori su stvoreni tek u 20. veku? br. Braća Stirling također su kreirali motor od 42 KS. i efikasnost od oko 18%, radio u kovačnici (može se pretpostaviti mnogo sati svakog dana) oko 3 godine. U to vrijeme nije bilo dobrih čelika, termodinamičke nauke, samo iskustvo i intuicija. Krajem 19. stoljeća masovno su se proizvodili motori male snage (do 1 KS), koji se nisu razlikovali visoka efikasnost, ali su radili vrlo tiho, bili su vrlo pouzdani, izdržljivi, nezahtjevni za gorivo i laki za održavanje, što im je omogućilo da zadrže određenu nišu na tržištu do Drugog svjetskog rata.

Šta nema u Vokerovoj knjizi?

Vokerova knjiga je napisana dosta davno, a tema je od tada evoluirala. Evo kratkog pregleda onoga što je postignuto.

Motori sa Ringbom pogonom

Kao što znate, Stirlingov motor ima najmanje dva pomična klipa (ili jedan klip i jednu izmjenjivaču). Daje dovoljno složen mehanizam voziti. Motori sa prstenastim pogonom su motori (gama ili beta tipovi) kod kojih se istiskivač pokreće pneumatskim pogonom. Istovremeno, sam pneumatski pogon radi od razlike tlaka u plinskom putu stroja. Vidi US Patent br. 856102 Razvijena je teorija takvih mašina, koja je omogućila stvaranje barem radnih prototipova. Često su ovi prototipovi napravljeni preradom jednocilindričnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Native klip motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji se koristi kao klizač, dodaju mu se šipka i drugi klip, koji je već radni klip Stirlingovog motora. A pogon potisnika je pneumatski, tako da više nisu potrebne promjene u dizajnu motora s unutrašnjim sagorijevanjem. Prototipovi ove vrste su napravljeni. Međutim, koliko ja znam, to nije došlo do praktične implementacije. Cijela ova priča opisana je u knjizi "Ringbom Stirling Engines" Jamesa R. Senfta, koja se može kupiti negdje u Americi. Kupio sam je plastičnom karticom, mislim da se zove Visa Electron, a knjiga mi je dostavljena poštom. Sve radi, pa ga preporučujem.

Sa moje tačke gledišta, Ringbom motori nisu tako jednostavni kao što se čine. Njihovu prednost vidim kao prikladniji zakon kretanja klipa od čistih sinusoida. Ovo je posebno važno u slučaju nizak pad temperature Još jedna prednost je jednostavnost kinematičkog mehanizma, međutim, ona je djelomično nadoknađena dodatnim dijelovima potrebnim za pogon potisnika. Čini mi se da je mana to što se pneumatski upravljani istisnik kreće velikim ubrzanjem - pri svakom udarcu izbija, kao čep iz boce. Međutim, udarna opterećenja apsorbiraju pneumatski amortizeri i radije se ne treba brinuti o čvrstoći, već o balansiranju i vibracijama. Budući da je zakon kretanja pneumatski upravljanog izmjenjivača unaprijed nepoznat i ovisi o specifičnim uvjetima u svakom trenutku (temperatura grijača, brzina, opterećenje), nemoguće je obezbijediti čak i dodatne uređaje za balansiranje. Odnosno, možete biti sigurni da se motor s Ringbom pogonom uopće ne može balansirati.

Pa, općenito, tema motora sa Ringbom pogonom je tema za istraživanje. Kada se fokusirate na praktične rezultate, morate slijediti već testirane modele. Stoga me ova tema previše ne zanima.

Jedina druga stvar koju želim napomenuti je da su Ringbom motori donekle povezani sa motorima sa slobodnim klipom, ali su mnogo jednostavniji u smislu implementacije. Ispostavilo se da su motori sa slobodnim klipom izuzetno složeni zbog činjenice da zakon njihovog kretanja dopušta previše stupnjeva slobode. Omogućiti da rade stabilno, uzimajući u obzir varijabilnost topline, opterećenja i degradacije zaptivki, vrlo je težak zadatak. Motori Ringbom nemaju ovaj nedostatak - njihov se klip pomiče zahvaljujući mehanizmu, a pneumatski pogon potisnika radi stabilno u određenom režimu.

Motori niskih temperatura

To su motori koji rade na temperaturnoj razlici od nekoliko stepeni. Takvi motori su napravljeni isključivo od gama tipa, imaju ravan cilindar zapremine, istiskivač sa vrlo kratkim hodom, a zapremina radnog cilindra je višestruko manja od zapremine cilindra zapremine. Imaju vrlo malo snage. Na primjer, mašina sa cilindrom pomaka prečnika 25 cm, sa Ringbom pogonom, proizvela je samo 1 vat pri temperaturnoj razlici od 90 stepeni. Mnogo zanimljivih modela ove vrste izmislio je i implementirao Hubert Stierhof, na primjer http://www.geocities.com/hustierhof/MC_SOLAR.html

Oni se uglavnom proučavaju za iskorištavanje sunčeve energije. Ovdje se mora napomenuti da se bilo koji Stirlingov motor može poboljšati do određene mjere povećanjem tlaka plina. Kada bi se isti motor mogao pumpati gasom do 100 atmosfera, već bi proizvodio 100 vati. To se ne može učiniti direktno, jer je čvrstoća materijala ograničena, a ograničena je i toplinska provodljivost površina za dovod i odvod topline. Međutim, to pokazuje izvjesno obećanje za stvaranje niskotemperaturnih motora značajne snage. Ako malo maštate o ovoj temi, možete zamisliti niskotemperaturni motor napravljen s konkavnim ili konveksnim dnom, na primjer, na bazi cilindara ukapljenog plina. Na primjer, 5-litarski propan cilindar ima promjer od oko 25 centimetara i može se naduvati na 10-15 atmosfera. Odnosno, može se zamisliti da će proizvoditi motor od približno 10 vati s temperaturnom razlikom od 90 stupnjeva.

Motori sa jednim pokretnim dijelom

Takve mašine su takođe izmišljene. Imaju pravi klip koji radi, ali istisnik u njima je „virtualni“. Prvo, ovo mašina za sporo zagrevanje ili Termalni lag motor. Šta je njegovo značenje? Radni klip i zidovi radnog cilindra su hladni, ali postoji prijelaz iz cilindra u vruću komoru - grijač. Najprije se radni klip komprimira zrak i potiskuje u vruću komoru. Dok je klip unutra top dead tačka, gas ima vremena da se zagreje i njegov pritisak raste. Tada dolazi do radnog hoda - plin se širi i gura klip. Istovremeno izlazi u radni cilindar i hladi se. Ovo hlađenje se dešava dok je klip u donjoj mrtvoj tački. Neću crtati i neću ni pitati, ali postoji Tylerov američki patent broj 5414997, gdje je sve napisano i nacrtano, doduše na engleskom. Štaviše, patent uključuje skoro Puni opis, kako napraviti mašinu, sa svim glavnim dimenzijama, i pokazateljima njenih performansi.

Ova mašina jednostavno osvaja svojom jednostavnošću. Najbolji dio je što ne postoje posebni zahtjevi za preciznu proizvodnju vrućih dijelova. A ovi vrući dijelovi su često napravljeni od nehrđajućeg čelika, moraju kombinirati precizan oblik, otpornost na koroziju, visoku toplinsku provodljivost na nekim mjestima, a na drugim nisku, složenog oblika i moraju izdržati pritisak. Uf, toliko zahtjeva.

Ali... u stvari, njen radni proces se ne odvija baš onako kako bi ona želela. Zagrijavanje i hlađenje plina se dešava intenzivnije u trenutku kretanja plina. Odnosno, treba očekivati ​​da će se gas početi zagrijavati već u fazi kompresije, a da će se početi hladiti već u fazi ekspanzije. Takođe, u odsustvu regeneratora dolazi do stalnog kontakta zagrejanog i ohlađenog gasa međusobno, a to dovodi do velikih termodinamičkih gubitaka.

Mislim da ne možete očekivati ​​značajniju efikasnost od ove mašine. Po svemu sudeći, autor patenta se u praksi susreo sa ovim problemom, pa patent ne prikazuje samo najviše jednostavno kolo, ali i složenije. Ljudi su napravili i radnu mašinu ove vrste sa regeneratorom. http://www.stirlingengines.org.uk/thermo/lamina.html Koliko ja mogu da zamislim, postoji sličan proces "sporog zagrevanja" i "sporo hlađenja" koji se dešava ne samo u grejaču i frižideru, već i kod svaka tačka regeneratora. Budući da su u ovom slučaju temperaturni gradijenti između plina i zida manji, efikasnost takve mašine bi trebala biti veća (upravo ovi gradijenti dovode do gubitka efikasnosti). Možda čak može biti i ozbiljan auto, ali morate ga isprobati.

Ako neko ikada poželi da napravi takvu mašinu, onda pišite i razgovaraćemo o tome šta se može uraditi. Imam neke druge (prilično grube) ideje o tome kako napraviti mašinu ove vrste, ali daju fazni pomak na drugačiji način. Na primjer, korištenjem dvocilindričnog motora motocikla s malim faznim kutom između cilindara. Glavna ideja je da se u području gornje mrtve točke plin (već komprimiran) oštro pumpa kroz grijač koji ima visok hidraulički otpor. Ovaj proces je donekle sličan procesu sagorevanja u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem, ali je ovde sagorevanje spoljašnje. Ali još uvek nisam shvatio kako da ohladim gas u takvoj mašini.

Sljedeća mašina sa jednim pokretnim dijelom je termoakustični auto. U suštini je dizajniran na skoro isti način kao mašina za sporo grijanje s regeneratorom, ali tu klip oscilira na audio frekvenciji, a fazni pomak između pritiska i kretanja u zvučnom valu dolazi u obzir. Kao klip u takvoj mašini možete jednostavno koristiti mikrofon odgovarajuće snage, rezonantna frekvencija

što se poklapa sa frekvencijom zvučnih vibracija u cilindru.

Primjeri motora koji mogu poslužiti kao prototipovi

1. Phillips Stirling Engine, C.M.Hargreaves, Elseiver, 1991.

Nekoliko riječi o skaliranju

Problemi dizajna

Vruća obloga cilindra - da li je potrebna?

Alfa, beta ili gama?

Da li je štetan prostor toliko štetan?

Neki obrasci, odnosi i kompromisi

Materijali za grijanje

Grejač - gde je usko grlo?

Pojačalo grijača

Regeneratori

Zaptivka klipa, podmazivanje, opasnost od eksplozije

Opcije vožnje

Karter pod pritiskom, bez pritiska ili uopšte bez kartera

Trebate li vrući poklopac na klipu i cilindru?

Moj računski program

veza

Neispravnost Schmidtove metode, adijabatskog modela i proračuna pomoću Bealeovog broja

Schmidtova metoda potpuno zanemaruje sve probleme prijenosa topline. Adijabatski model radi isto. Iako adijabatski model ima minimalnu korist - on barem omogućava procjenu jedne vrste gubitka. Beale broj govori šta možete očekivati ​​od dobro napravljene mašine, ali ne daje naznake kako da napravite takvu mašinu.

Prednosti jednostavnog programa

Jednostavan program dr. Urielija sadrži bitne elemente za proračun izmjenjivača topline. Situacija je posebno dobra sa proračunom regeneratora mreže - uključuje aproksimacije eksperimentalnih podataka o pročišćavanju mreže. Takođe je veoma važno da se izračunaju gubici gasa zbog trenja u izmenjivaču toplote.

Slabosti Simple programa

Proračun grijača i hladnjaka je teško zadovoljavajući - koristi se Reynoldsova analogna metoda, koja je pogodna za razvijeno turbulentno strujanje. Reynoldsovi brojevi u grijačima mogu biti prilično niski, posebno za strojeve niskog tlaka, i odgovaraju prolaznim ili laminarnim uvjetima

Ovo se ne uzima u obzir važan pogled gubici, poput gubitaka u šatlu. Veličina šatl gubitaka je velika i oni mogu značajno smanjiti efikasnost

Ekologija potrošnje Nauka i tehnologija: Stirlingov motor se najčešće koristi u situacijama kada je potreban aparat za pretvaranje toplotne energije, koji karakteriše jednostavnost i efikasnost.

Prije manje od stotinu godina, motori s unutrašnjim sagorijevanjem pokušali su zadobiti svoje mjesto u konkurenciji među ostalim dostupnim mašinama i pokretnim mehanizmima. Štaviše, u to vrijeme superiornost benzinskog motora nije bila toliko očigledna. Postojeće mašine on parne mašine odlikovale su se svojom tihošću, odličnim karakteristikama snage za to vrijeme, lakoćom održavanja i mogućnošću korištenja razne vrste gorivo. U daljoj borbi za tržište, motori sa unutrašnjim sagorevanjem su, zbog svoje efikasnosti, pouzdanosti i jednostavnosti, dobili prednost.

Dalja trka za unapređenje jedinica i pogonskih mehanizama, u koju se ušlo sredinom 20. veka gasne turbine i rotacijskih varijanti motora, dovele su do toga da se, uprkos nadmoći benzinskog motora, pokušavalo potpuno uvesti nova vrsta motori - termički, prvi je izumio davne 1861. godine škotski svećenik po imenu Robert Stirling. Motor je dobio ime svog tvorca.

STIRLING MOTOR: FIZIČKA STRANA PROBLEMA

Da biste razumjeli kako radi stolna Stirlingova elektrana, morate razumjeti opće informacije o principima rada toplotnih motora. Fizički, princip rada je korištenje mehaničke energije, koja se dobiva kada se plin širi kada se zagrije i njegova naknadna kompresija kada se ohladi. Da bismo demonstrirali princip rada, možemo dati primjer koji se temelji na običnoj plastičnoj boci i dvije posude, od kojih jedna sadrži hladnu vodu, a druga vruća.

Prilikom spuštanja boce u hladnu vodu, čija je temperatura približna temperaturi na kojoj se stvara led, a vazduh u plastičnoj posudi je dovoljno ohlađen, treba je zatvoriti čepom. Dalje, kada se boca stavi u kipuću vodu, nakon nekog vremena čep "puca" silinom, jer u u ovom slučaju Rad koji je obavio zagrejani vazduh bio je mnogostruko veći od onog u toku hlađenja. Ako se eksperiment ponovi mnogo puta, rezultat se ne mijenja.

Prve mašine koje su napravljene pomoću Stirlingovog motora precizno su reproducirali proces demonstriran u eksperimentu. Naravno, mehanizam je zahtijevao poboljšanje, koje se sastojalo u korištenju dijela topline koju je plin izgubio tokom procesa hlađenja za dalje zagrijavanje, omogućavajući da se toplina vrati u plin kako bi se ubrzalo zagrijavanje.

Ali čak ni korištenje ove inovacije nije moglo spasiti situaciju, budući da su prvi Stirllingovi bili drugačiji velike veličine pri maloj izlaznoj snazi. Nakon toga, više puta se pokušavalo modernizirati dizajn kako bi se postigla snaga od 250 KS. dovelo je do činjenice da je u prisustvu cilindra prečnika 4,2 metra stvarna izlazna snaga koju je proizvela Stirlingova elektrana od 183 kW u stvari bila samo 73 kW.

Svi Stirlingovi motori rade na principu Stirlingovog ciklusa, koji uključuje četiri glavne faze i dvije međufaze. Glavni su grijanje, ekspanzija, hlađenje i kompresija. Razmatrana prijelazna faza je prijelaz na generator hladnoće i prijelaz na grijaći element. Korisno djelo koju obavlja motor zasniva se isključivo na temperaturnoj razlici između dijelova za grijanje i hlađenje.

MODERNE STIRLING KONFIGURACIJE

Moderni inženjering razlikuje tri glavne vrste takvih motora:

• alfa stirling, čija je razlika u dva aktivna klipa smještena u nezavisni cilindri. Od sve tri opcije ovaj model najviše se razlikuje velike snage, imajući najviše visoke temperature klip za grijanje;
• beta stirling, zasnovan na jednom cilindru, čiji je jedan dio vruć, a drugi hladan;
• Gamma Stirling, koji osim klipa ima i izmjenjivač.

Proizvodnja Stirlingove elektrane ovisit će o izboru modela motora, koji će uzeti u obzir sve pozitivne i negativne strane sličan projekat.

PREDNOSTI I NEDOSTACI

Zahvaljujući vašem karakteristike dizajna Ovi motori imaju niz prednosti, ali nisu bez nedostataka.

Stolna Stirlingova elektrana, koja se ne može kupiti u trgovini, već samo od hobista koji samostalno sastavljaju takve uređaje, uključuje:

• velike veličine, koje su uzrokovane potrebom za stalno hlađenje radni klip;
• korištenje visokog tlaka, koji je potreban za poboljšanje performansi i snage motora;
• gubitak topline, koji nastaje zbog činjenice da se stvorena toplina ne prenosi na sam radni fluid, već kroz sistem izmjenjivača topline, čije zagrijavanje dovodi do gubitka efikasnosti;
• nagli pad snaga zahtijeva korištenje posebnih principa koji se razlikuju od onih tradicionalnih za benzinske motore.

Uz nedostatke, elektrane koje rade na Stirling jedinicama imaju neosporne prednosti:

• bilo koju vrstu goriva, jer kao i svaki motor koji koristi toplotnu energiju, ovaj motor može funkcionirati na različitim temperaturama bilo kojeg okruženja;
• efikasnost. Ovi uređaji mogu biti odlična zamjena za parne jedinice u slučajevima kada je potrebno obraditi solarnu energiju, pružajući 30% veću efikasnost;
• ekološka sigurnost. Budući da stolna kW elektrana ne stvara izduvni moment, ne proizvodi buku i ne emituje štetne tvari u atmosferu. Obična toplina djeluje kao izvor energije, a gorivo gotovo potpuno izgara;
• strukturalna jednostavnost. Za svoj rad Stirlingu neće biti potrebni dodatni dijelovi ili uređaji. Može se samostalno pokrenuti bez upotrebe startera;
• povećan resurs performansi. Zbog svoje jednostavnosti, motor može pružiti stotine sati neprekidnog rada.

PODRUČJA PRIMJENE STIRLING MOTORA

Stirling motor se najčešće koristi u situacijama kada je potreban jednostavan uređaj za pretvaranje toplotne energije, dok je efikasnost ostalih tipova termičkih jedinica znatno niža u sličnim uslovima. Vrlo često se takve jedinice koriste za napajanje pumpne opreme, hladnjaka, podmornica i baterija za pohranu energije.

Jedno od obećavajućih područja za upotrebu Stirling motora su solarne elektrane, jer se ova jedinica može uspješno koristiti za pretvaranje energije sunčevih zraka u električnu energiju. Da bi se izvršio ovaj proces, motor se postavlja u žarišnu tačku ogledala koje akumulira sunčeve zrake, što osigurava trajno osvjetljenje područja koje zahtijeva grijanje. Ovo vam omogućava da se fokusirate solarna energija na malom području. Gorivo za motor u ovom slučaju je helijum ili vodonik. objavljeno