Harici yanma motoru geçmişi oluşturma. Stirling Motor (1 GIF)

Tüketim Ekolojisi. Koşu ve Teknik: Motor Stirling, en sık, sadelik ve verimlilik ile karakterize edilen ısı enerjisini dönüştürdüğü durumlarda kullanılır.

Yüz yıldan daha az önce motorlar içten yanma Diğer mevcut makineler ve hareketli mekanizmaların yanı sıra rekabet mücadelesinde yasal yerlerini kazanmaya çalıştılar. Aynı zamanda o zamanlar üstünlüğü benzinli motor Çok açık değildi. Buhar motorlarındaki mevcut makineler sessizlikten ayırt edildi, kapasite süresi, bakım kolaylığı, farklı bir yakıt kullanma olasılığı. Pazarın daha fazla mücadelesinde, ekonomileri nedeniyle içten yanmalı motorlar, güvenilirlik ve sadeliği üst aldı.

20. yüzyılın ortalarına girilen gaz türbinlerinin ve döner motorların girdiği agregaların ve sürüş mekanizmalarının iyileştirilmesi için daha fazla yarış, benzinli motorun kuralı olmasına rağmen, girişimleri tamamen yeni tanıtmak için yapıldı. "Oyun Alanı" için Motorların Türü - Termal, ilk kez 1861'de icat edilen İskoç rahip Robert Stirling adında. Motor, yaratıcısının adını aldı.

Stirling Motoru: Fiziksel Yan Soru

Masaüstü güç istasyonunun Stirling üzerinde nasıl çalıştığını anlamak için anlaşılmalıdır. genel Termal motorların çalışma prensipleri üzerine. Fiziksel olarak, operasyon prensibi, ısıtıldığında gazın genişleyerek ve soğutma sırasında daha sonraki sıkışması ile elde edilen mekanik enerjinin kullanımında yatmaktadır. Çalışma prensibini göstermek için, geleneksel bir plastik şişeye ve iki tencereye dayanan bir örnekte, bunlardan birinde soğuk su, başka bir sıcakta bir örnek verebilirsiniz.

Şişeyi soğuk suya düşürürken, sıcaklığı, plastik kap içindeki havanın yeterli soğutmasıyla buz oluşum sıcaklığına yakın olan, bir tapa ile kapatılmalıdır. Ayrıca, kaynar suya bir şişe yerleştirirken, bir süre sonra fişi "sürükler" ile fişi, çünkü bu durumda ısıtılmış hava, soğumadan birçok kez büyük yapıldı. Tekrarlanan deneyim tekrarı ile sonuç değişmez.

Stirling motoru kullanılarak inşa edilen ilk makineler, deneyde gösteren doğrulukla çoğaltılır. Doğal olarak, mekanizma, daha fazla ısıtma için soğutma işlemi sırasında gaz kaybeden bir ısı kısmının kullanımında, ısıtmayı hızlandırmak için gaza ısı dönmenize izin veren bir gelişme talep etti.

Ancak, bu yeniliğin kullanımı bile iş durumunu kaydetmedi, çünkü ilk "Stirlings", düşük güçte üretilen büyük boyutlarla ayırt edildi. Gelecekte, tasarımın 250 HP kapasitesine ulaşmak için modernize etmeye çalıştı. 4,2 metre çapında bir silindir varsa, Stirling güç istasyonunun 183 kW'da üretildiği gerçek çıkış gücü, aslında 183 kW'da üretildiği gerçeğine yol açmıştır.

Tüm Stirling motorları, dört ana faz ve iki ara madde içeren Stirling Döngüsü prensibi ile çalışır. Ana ısıtma, genişleme, soğutma ve sıkıştırmadir. Anket aşaması olarak, soğuk jeneratöre geçiş ve ısıtma elemanına geçiş göz önünde bulundurulur. Motor tarafından gerçekleştirilen faydalı iş, yalnızca ısıtma ve soğutucunun sıcaklıklarındaki farklılık üzerine dayanır.

Modern yapılandırmalar Stirling

Modern mühendislik, benzer motorların üç ana türünü ayırt eder:

• alfa Stirling, iki aktif pistonda bağımsız silindirlerde bulunduğu fark. Her üç seçenekten bu model Isıtma pistonunun en yüksek sıcaklığına sahip olan en yüksek gücüne sahiptir;
• beta Stirling, bir silindire dayanarak, bir kısmı sıcak ve ikinci soğuktur;
• gamma Stirling, ayrıca piston dışında bir yer değiştirendir.

Stirling güç istasyonunun üretimi, tüm pozitifleri göz önünde bulundurmanıza izin veren motor modelinin seçimine bağlı olacaktır. olumsuz taraflar Böyle bir proje.

AVANTAJLAR VE DEZAVANTAJLAR

Benimki için teşekkürler yapıcı Özellikler Bu motorların bir dizi avantajı vardır, ancak dezavantajları yoktur.

Mağazada imkansız olan masaüstü güç istasyonu Stirling, ancak bu tür cihazları bağımsız olarak toplayan severler şunlardır:

• Çalışma pistonunun sürekli soğutulmasına olan ihtiyaçtan kaynaklanan büyük boyutlar;
• kullanma yüksek basınçMotorun özelliklerini ve gücünü iyileştirmek için gerekenler;
• yayınlanan ısının, çalışma gövdesine değil, ısıtma veriminin kaybına neden olan ısı eşanjörleri sistemi aracılığıyla, ısı dökülmesi nedeniyle oluşan ısı kaybı;
• güçte keskin bir azalma, benzinli motorlar için gelenekselden farklı özel prensiplerin kullanılmasını gerektirir.

Dezavantajları ile birlikte, Stirling Agregaları'nda çalışan elektrik santralleri, tartışılmaz avantajlar vardır:

• herhangi bir yakıt türü, çünkü ısı enerjisini kullanan herhangi bir motor olarak, bu motor Herhangi bir ortamın sıcaklık farkı olduğunda çalışabilir;
• verimlilik. Bu cihazlar, Güneşin enerjisini işleme ihtiyacı olan buhar birimleri için mükemmel bir yedek olabilir, bir CPDA'yı% 30 daha yüksektir;
• Çevre güvenliği. KW'nin masaüstü güç santrali bir egzoz anı oluşturmadığından, gürültü üretmez ve atmosfere atmaz zararlı maddeler. Bir kapasite kaynağı biçiminde, normal bir ısı var ve yakıt neredeyse tamamen yanıp sönüyor;
• yapıcı basitlik. İşi için, Stirling ek detaylar veya cihazlar gerektirmez. Başlangıç \u200b\u200bkullanımı olmadan bağımsız olarak başlayabilir;
• artan performans kaynağı. Sadeliği nedeniyle, motor yüz saatlik sürekli çalışma sağlayabilir.

Stirling Motor Uygulamaları

Stirling motoru, termal enerjiyi dönüştürdüğü, basitlik ile karakterize edilen termal enerjiyi dönüştürdüğü durumlarda sıklıkla kullanılırken, diğer termal birimlerin verimliliği benzer koşullar altında önemli ölçüde düşüktür. Çok sık, bu tür agregalar, pompalama ekipmanı, soğutucular, denizaltılar, enerji biriktiren pillerin diyetinde kullanılır.

Stirling motorları kullanma alanının umut verici bölgelerinden biri güneş enerjisi santralleridir, çünkü bu ünite güneş ışığının enerjisini elektrikle dönüştürmek için başarıyla kullanabilir. Bu işlemi uygulamak için, motor, güneş ışınlarını biriken aynanın odağına yerleştirilir, bu da ısıtma gerektiren alanın kalıcı olarak aydınlatılması sağlar. Bu, güneş enerjisini küçük bir alanda odaklamanızı sağlar. Bu durumda, helyum veya hidrojen motor için bir yakıt olarak hizmet eder. Yayınlanan

1. Giriş ............................................... ............................................. 3

2. Tarih ................................................... ............................................... 4

3. Açıklama ................................................... ............................................ 4

4. Yapılandırma ................................................... ....................................... 6.

5. Dezavantajları ................................................... ..................................... .. 7. 7

6. Avantajları ....................................................... ............................... 7

7. Uygulama ................................................... ....................................... sekiz

8. Sonuç ....................................................... ............................................... onbir

9. Referanslar Listesi ................................................. ........................................ 12. 12

Giriş

XXI yüzyılın başında, insanlık geleceğe iyimserlikle bakar. Üzerinde en yüksek argümanlar var. Bilimsel düşünce yerinde durmuyor. Bugün gittikçe daha yeni gelişmeler sunuyoruz. Hayatımıza daha fazla ve daha ekonomik, çevre dostu ve umut verici teknolojiler için bir giriş var.

Bu, her şeyden önce, alternatif motor ve "yeni" alternatif yakıt türlerinin kullanımını uygular: Rüzgar, Güneş, Su ve Diğer Enerji Kaynakları

Her türlü türün motorları sayesinde, bir kişi enerji, ışık, ısı ve bilgi alır. Motorlar, modern medeniyetin gelişimi ile inceliğini vuran bir kalptir. Üretim artışı sağlarlar, mesafeleri azaltıyorlar. Halen ortak içten yanmalı motorların bir dizi kusur vardır: çalışmaları gürültü, titreşimler eşlik eder, zararlı harcanan gazlar tahsis eder, böylece doğamızı kirletir ve çok fazla yakıt tüketirler. Ama bugün zaten onlara bir alternatif var. En az solucu motorlar olan motorların sınıfı. Kapalı bir döngü üzerinde, çalışma silindirlerinde sürekli mikro patlamalar olmadan, pratik olarak zararlı gazların tahsisi olmadan ve daha az ihtiyaç duydukları yakıt

İçten yanmalı motor ve dizel motordan uzun süredir icat ettiğinde Stirling motoru haksız yere unutuldu.

Stirling motorlardaki ilginin canlanması genellikle Philips'in faaliyetleriyle ilişkilidir. Küçük Gücü Stirling Motorlarının Tasarımı Üzerine Çalışma, Yirminci Yüzyılın 30'ların ortalarında şirkette başladı. İşin amacı, düzenli güç kaynağı kaynaklarının olmaması ile dünyanın bölgelerinde radyo ekipmanını güçlendirmek için düşük gürültü ve termal sürüşlü küçük bir elektrik üretimi oluşturmaktı. 1958'de, General Motors, Philips ile bir lisans sözleşmesine girdi ve işbirliği 1970'e kadar devam etti. Gelişmeler, yer ve denizaltı santralleri, otomobiller ve gemiler için Stirling motorlarının ve ayrıca sabit enerji tedarik sistemleri için kullanılmasıyla ilişkilendirildi. İSVEDİS ŞİRKETİ UNITED STARDING, çabalarını temel olarak motorlara odaklayan araç Büyük yükleme kapasitesi, içindeki menfez alanına ilgi alanlarını dağıttı. yolcu arabaları. Stirling motoruna olan bu ilgi yalnızca "enerji krizinin" döneminde yeniden canlandı. Daha sonra, özellikle çekici, bu motorun olası sıvı yakıtın ekonomik tüketimine ilişkin potansiyel yeteneklerine benziyordu, bu da olum fiyatlarındaki artış nedeniyle çok önemli görünüyordu.

Tarih

Stirling motoru ilk olarak 27 Eylül 1816'da (İngilizce Patenti No. 4081) İskoç Rahip Robert Stirling tarafından patentlendi. Bununla birlikte, ilk ilköğretim "sıcak hava motorları", Stirling Önce, XVII Yüzyılın sonunda biliniyordu. Stirlingin başarısı, ekonomi olarak adlandırdığı bir temizleyici eklenmesidir. Modern bilimsel literatürde, bu temizleyici "rejeneratör" olarak adlandırılır (ısı eşanjörü). Çalışma sıvısı soğutulurken, ısıyı motorun ılık bir kısmında tutarken motor performansını arttırır. Bu işlem sistemin verimliliğini çok geliştirmektedir. 1843'te James Stirling bu motoru fabrikada kullandı, burada o zaman mühendis olarak çalıştığı fabrikada kullandı. 1938'de Philips, Stirling motoruna iki yüzden fazla yatırım yaptı at gücü ve% 30'dan fazla dönüş. Stirling motorun birçok avantajı var ve buhar makinelerinin çağında yaygındı.

Açıklama

Stirlingin motoru - Sıvının veya gaz halindeki çalışma gövdesinin kapalı bir hacimde hareket ettiği bir ısıtıcı, motorun türü değişkendir. harici yanma. Çalışma sıvısının periyodik olarak ısıtılması ve işleme sıvısının hacmindeki değişikliklerin oluşmasından kaynaklanan enerjinin çıkarılması ile soğutulur. Sadece yakıt yanmasından değil, aynı zamanda herhangi bir ısı kaynağından da çalışabilir.

XIX yüzyılda, mühendisler, kazançları genellikle yüksek buhar basıncı ve inşaatları için uygun olmayan malzemeler nedeniyle patlayan bu zamanın buhar motorlarına güvenli bir alternatif oluşturmak istedi. İyi alternatif buhar makineleri Sıcaklıktaki herhangi bir farkı işe dönüştürebilecek Stirling motorların oluşturulmasıyla birlikte ortaya çıktı. 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. Bir dizi deneysel örnekte, freons test edildi, azot dioksit, sıvılaştırılmış propan-bütan ve su. İkinci durumda, termodinamik döngünün tüm alanlarında su sıvı halde kalır. Sıvı çalışma sıvısıyla bir Stirling özelliği küçük boyutlar, yüksek spesifik güç ve büyük işletme basıncıdır. İki fazlı bir çalışma sıvısıyla da karıştırılıyor. Aynı zamanda yüksek spesifik bir güç, yüksek çalışma basıncı ile karakterize edilir.

Termodinamikten, gazın basıncının, sıcaklığının ve hacminin birbirine bağlandığı ve ideal gazların yasasını takip ettiği bilinmektedir.

• P - gaz basıncı;
• V - gaz hacmi;
• n - gaz mol sayısı;
• R, evrensel bir gaz sabittir;
• Kelvin'de t - gaz sıcaklığı.

Bu, ısıtılan gaz, hacminin arttığında ve soğutma sırasında azaldığı anlamına gelir. Gazların bu özelliği, Stirling Motorunun çalışmasına dayanır.

Stirling motoru, termodinamik verime göre carno döngüsüne inferior olmayan Stirling Döngüsü kullanır ve hatta bir avantaja sahiptir. Gerçek şu ki, carno döngüsünün biraz farklı bir izoterm ve adiabattan oluşmasıdır. Bu döngünün pratik uygulaması açıklandığı gibidir. Stirling döngüsü, pratik olarak bir çalışma motoru kabul edilebilir boyutlarda elde etmeyi mümkün kıldı.

Stirling döngüsü dört aşamadan oluşur ve iki geçiş fazından 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. Gaz hacimlerindeki fark çalışmaya dönüştürülebilir ve Stirling Motoru devreye girer. Beta tipi Stirling Motor Çalışma Döngüsü:

1

2

3

4

nerede: a - temiz piston; B - Çalışma pistonu; C - Volan; D - Ateş (ısıtma alanı); E - soğutma kenarları (soğutma alanı).

1. Dış ısı kaynağı, ısı değişim silindirinin altındaki gazı ısıtır. Oluşturulan basınç, çalışma pistonunu itmektir (rahat pistonun duvarlara bağlandığını unutmayın).
2. Volan, rahat pistonu aşağı itiyor, böylece ısıtılmış havayı alttan soğutma odasına kadar hareket ettirir.
3. Hava soğutur ve küçülür, piston azalır.
4. Potonlu piston yükselir, böylece soğutulmuş havayı alt kısmın içine hareket ettirir. Ve döngü tekrarlanır.

Stirling makinesinde, çalışma pistonu hareketi, piston-yerindençinin hareketine göre 90 ° kaydırıldı. Bu vardiyanın işaretine bağlı olarak, makine bir motor veya ısı pompası olabilir. Shift 0 olduğunda, makine herhangi bir iş üretmez (sürtünme kaybı hariç) ve üretmez.

Beta Stirling - Silindir sadece bir, bir ucundan sıcak ve diğerlerinden soğuktur. Silindirin içinde, piston (gücün çıkarıldığı) ve sıcak boşluğun hacmini değiştiren "yer değiştiren" hareket eder. Gaz, silindirin soğuk bir kısmından rejeneratörden sıcak bir şekilde pompalanır. Rejeneratör, ısı eşanjörünün dış, bir parçası olabilir veya piston-yer değiştiren ile birleştirilebilir.

Gamma Stirling "Ayrıca bir piston ve" yerindenci "var, ancak aynı zamanda iki silindir bir soğuktur (gücün çıkardığı bir piston var) ve ikinci sıcaktan bir ucundan sıcak ve soğuktan sıcak (" yerinden) "Orada hareket ediyor. Rejeneratör, ikinci silindirin sıcak kısmını soğuk ve aynı zamanda birinci (soğuk) silindirle aynı anda bağlar.

Teknik Bilimler Doktoru V. Niscovsky (Yekaterinburg).

Sınırlı hidrokarbon yakıt rezervleri ve mühendislerin içten yanmalı motorların yerini almasını zorlaştırması için yüksek fiyatlar. Rus Muciti, her türlü yakıt için tasarlanmış, güneş ışınları ile ısıtmak için tasarlanan harici bir ısı kaynağına sahip basit bir motor tasarımı önerir. Motorun projesinin yaratıcısı Vitaly Maksimovich Niscovsky, yalnızca ülkemizde değil aynı zamanda yurtdışında da metalurjistler tarafından bilinen bir tasarımcıdır. Curvilinear Boşlukların (MNS) sürekli döküm yapım makinelerinin kurucularından biri olan çelik döküm alanındaki ekipman alanında 200'den fazla icatın yazarıdır. Bugün, W. M. Niscovskiy'in Uralmash'ın liderliği altında 36 araba, Rusya'nın metalurji birleşiminde, Bulgaristan, Makedonya, Pakistan, Slovakya, Finlandiya, Japonya'da faaliyet göstermektedir.

1816'da Scottz Robert Stirling, motoru harici ısı kaynağı ile icat etti. O zamanki buluş, geniş bir dağılım alamadı - tasarım buhar motoruna kıyasla çok karmaşıktı ve daha sonra dahili yanma motorları (DVS) tarafından belirdi.

Bununla birlikte, bugün Stirling motorlarındaki akut ilgi görülür. Sürekli olarak yeni gelişmeler ve seri üretimlerini geliştirme girişimleri hakkında bilgi edinir. Örneğin, hollanda firması "Philips" Stirling motorunun birkaç modifikasyonunu oluşturdu. ağır kamyonlar. Dış yanma motorları, küçük elektrik santrallerinde ve chp'lerde ve gelecekte uzay istasyonlarını donatacaklar (elektrik jeneratörlerini sürmek için de kullanılmaları bekleniyor, çünkü motorlar Pluto yörüngesinde bile çalışabiliyorlardı. ).

Stirling motorların yüksek verimliliğine sahip, herhangi bir ısı kaynağı ile çalışabilir, sessiz, hidrojen veya helyum genellikle kullanıldığı için çalışma gövdesi harcanmazlar. Stirling motoru nükleer denizaltılarda başarıyla kullanılabilir.

İçten yanmalı çalışma motorunun silindirlerinde, hava ile birlikte, toz parçacıkları mutlaka kaydedilir, sürtünme yüzeylerinin aşınmasına neden olur. Dış ısı beslemesi olan motorlarda, kesinlikle mühürlendikleri için hariç tutulur. Ek olarak, yağlayıcı oksitlenmez ve fro'dakinden çok daha az değiştirmeyi gerektirir.

Stirling motoru, harici bir sürücüyle bir mekanizma olarak kullanılırsa, bir soğutma ünitesine dönüşür. 1944'te Hollanda'da, böyle bir motorun numunesi bir elektrik motoru kullanılarak kilidi açıldı ve silindir kafasının sıcaklığı yakında -190 ° C'ye düştü. Bu tür cihazlar, gazları sıvılaştırmak için başarıyla kullanılır.

Ve yine de krank sisteminin karmaşıklığı ve kolları pistonlu motorlar Stirling uygulamalarını sınırlar.

Problem, pistonları rotorlarla değiştirilerek çözülebilir. Buluşun ana fikri, eksantrik rotorlar ve yaylı ayırma plakaları ile toplam şaft üzerine iki çalışma silindirinin monte edilmesidir. Küçük silindirin boşalma (koşullu sıkıştırma) boşluğu, büyük bir silindirin, ayırma plakalarında, boru hattındaki, ısı eşanjörü rejeneratöründe ve ısıtıcı ve boşluğun boşluğundan oyukların genişletilmesinin boşluğuna bağlanır. Küçük silindirin genişletilmesi - Generatör ve buzdolabı boyunca büyük bir silindirin boşaltılmasının boşluğu ile.

Motor aşağıdaki gibi çalışır. Her zaman zamanında, bazı gaz hacmi küçük bir silindirden yüksek basınçlı dala gelir. Büyük bir silindirin boşalmasının boşluğunu doldurmak ve aynı zamanda basıncı korumak için, gaz rejeneratörde ve ısıtıcıda ısıtılır; Ses seviyesi artar ve basınç sabit kalır. Aynı, ancak "karşı işaretiyle" düşük basınçlı dallarda meydana gelir.

Rotorun yüzey alanlarındaki fark nedeniyle, elde edilen kuvvet ortaya çıkar F.=∆p.(S B.-S M.), burada δ p. - Yüksek ve düşük basınçlı dallarda basınç farkı; S B. - Büyük bir rotorun çalışma alanı; S M. - Küçük rotorun çalışma alanı. Bu kuvvet şaftı rotorlarla döner ve çalışma sıvısı sürekli olarak tüm sistemden geçerken sürekli dolaşır. Motorun faydalı çalışma hacmi, iki silindirin hacmindeki farkına eşittir.

Aynı konuda odaya bakın.

Bu makale, on dokuzuncu yüzyılda Patentli, İskoçta bir rahip stirlingiyle patentlidir. Tüm selefler gibi, harici bir yanma motoruydu. Sadece onundan diğer arasındaki fark, çalışabileceği ve benzin ve akaryakıt ve hatta köşe ve yakacak odun üzerinde olmasıdır.

XIX yüzyılda, buhar motorlarının daha güvenli bir şeyle değiştirme ihtiyacı vardı, çünkü kazanlar genellikle buhar basıncı ve bazı ciddi yapıcı kusurlar nedeniyle patladı.

İyi bir seçenek, 1816'da İskoç rahip Robert Stirling'te patentli olan harici yanma motoruydu.

Gerçek, "sıcak hava motorları", XVII yüzyılda bile daha önce yapıldı. Ancak Stirling, kuruluma bir temizleyici ekledi. Modern bir anlayışta - rejeneratör.

Çalışma gövdesinin soğutulduğu anda, arabanın ılık bölgesindeki ısıyı korurken kurulum performansını yükseltti. Bu, sistemin verimliliğini önemli ölçüde arttırdı.

Buluş geniş pratik uygulama buldu, kaldırma ve gelişme aşaması vardı, ama sonra Stirlingler haksız yere unutuldu.

Buhar makinelerine ve içten yanmalı motorlara yol açtılar ve yirminci yüzyılda tekrar yeniden doğdular.

Bu dış yanmama ilkesinin kendisinde çok ilginç olması nedeniyle, bugün ABD, Japonya, İsveç'teki en iyi mühendis ve sevenler yeni modeller oluşturmak için çalışıyor.

Harici yanma motoru. Çalışma prensibi

"Stirling" - daha önce de belirttiğimiz gibi, harici yanma motorunun çeşitliliği. Çalışmalarının temel prensibi, çalışma sıvısını kapalı bir alanda ve enerji elde etmenin, çalışma gribinin hacminin değişmesi nedeniyle, kapalı bir alanda ve enerji elde etmenin sabit bir alternasyonunda yatmaktadır.

Kural olarak, çalışma gribi havadır, ancak hidrojen veya helyum kullanılabilir. Prototiplerde, azot dioksit, frenler, sıvılaştırılmış propan-bütan ve hatta su denendi.

Bu arada, tüm termodinamik döngü boyunca su sıvı durumundadır. Sıvı bir çalışma sıvısıyla "Stirling" kendisi kompakt bir boyutlara, yüksek özel güç ve yüksek çalışma basıncına sahiptir.

Stirling Türleri

Üç klasik Stirling motor tipi vardır:

Uygulama

Stirling motoru, basit, kompakt bir termal enerji dönüştürücüsü gerekirse veya diğer termal araçların etkinliği aşağıdaysa, örneğin, sıcaklık farkı gaz kullanımı için yetersizse veya.

İşte belirli kullanım örnekleri:

• Zaten bugün turistler için özerk jeneratörler var. Gaz brülöründen çalışan modeller var;

NASA, nükleer ve radyoizotop ısı kaynaklarından çalışan "Stirling" jeneratörünün bir varyantını emretti. Uzay seferlerinde kullanılacak.

• "Stirling" pompa sıvısına "motor pompasını" takmak için çok daha kolaydır. Çalışan bir piston olarak, aynı zamanda çalışma sıvısını soğutacak olan pompalanan sıvıyı kullanabilir. Pompa, güneş ısısını kullanarak sulama kanallarında su ile cezalandırılabilir, güneş kollektöründen eve sıcak su besleyin, pompa kimyasal reaktifler, sistem tamamen mühürlendiğinden;
• Ev buzdolapları üreticileri "Stirling" üzerine modeller tanıtıyor. Ekonomik olacaklar ve sıradan hava soğutucu olarak bekleniyor;
• Bir termal pompalı birleştirilen Stirling, evdeki ısıtma sistemini optimize eder. "Soğuk" silindirin bir cazibesini verecek ve ortaya çıkan mekanik enerji, ortamdan gelen ısıyı değiştirmek için kullanılabilir;
• Bugün, Stirling motorları, Donanma İsveç'in tüm denizaltılarına kurulur. Sıvı oksijen üzerinde çalışırlar, bu da nefes almak için kullanılır. Tekne için çok önemli bir faktör, düşük seviye Gürültü ve türün dezavantajları: "Büyük Boy", "Soğutma ihtiyacı" - denizaltının koşullarında anlamlı değildir. Benzer kurulumlar "Sori" tipinin en son Japon denizaltılarıyla donatılmıştır;
• Stirling motoru, güneş enerjisini elektriksel olarak dönüştürmek için kullanılır. Bunun için parabolik aynanın odağına monte edilir. Stirling güneş enerjisi, ayna başına 150 kW'a kadar olan bir kapasiteli güneş kolektörleri oluşturur. Güney Kaliforniya'daki dünyanın en büyük güneş enerjisi santralinde kullanılırlar.

Avantajlar ve dezavantajlar

Modern tasarım ve üretim teknolojisi düzeyi, "Stirling" verimliliğini yüzde 70'e kadar artırmanıza olanak sağlar.

• Şaşırtıcı olan, motor torku pratik olarak krank milinin dönme hızından bağımsızdır;
• Güç kurulumu, ateşleme sistemleri, valf sistemi ve eksantrik mili içermez.
• Servis ömrü boyunca, ayarlamalara ve ayarlara ihtiyacınız yoktur.
• Motor "duraklamıyor" ve tasarımın sadeliği, uzun süre çevrimdışı çalışmasını sağlar;
• Herhangi bir termal enerji kaynağını, yakacak odundan Uranyum yakıtına kadar kullanabilirsiniz.
• Yakıt yanması, motorun dışında meydana gelir; bu, toksik maddelerin emisyonlarını acele edin ve en aza indirgemeye katkıda bulunur.

• Yakıt motorun dışına yandığından, ısı giderilmesi radyatör duvarlarından geçer ve bunlar ek boyutlardır;
• Malzeme tüketimi. Bir karıştırma makinesi kompakt ve güçlü, pahalı ısınmaya dayanıklı çelik yapmak için, yüksek çalışma basıncına dayanabilecek ve düşük termal iletkenliğe sahip olması;
• Özel bir yağlayıcıya ihtiyacınız var, her zamanki "Stirling" için uygun değil, yüksek sıcaklıklar;
• Yüksek özel güç elde etmek için, "Stirlingler" deki çalışma sıvısı hidrojen ve helyum kullanılır.

Hidrojen patlama tehlikesi ile ayırt edilir ve yüksek sıcaklıklarda metal hidritleri oluşturarak metallerde çözülebilir. Başka bir deyişle, motor silindirleri imha edilir.

Ve hatta hidrojen ve helyum bile yüksek nüfuz edici bir yeteneğe sahiptir ve sızdırmazlıkları kolayca sızdırmaz, çalışma basıncını düşürür.

Eğer makalemizle tanıştıysanız, bir cihaz satın almak istiyorsanız, harici bir yanma motoru, en yakın mağazaya girmeyin, böyle bir şey satılık değildir, alas ...

Kendilerini, bu aracın iyileştirilmesine ve uygulanmasıyla meşgul olanları anlarsınız, gelişimlerini gizli tutun ve sadece katı alıcılara satarlar.

Bu videoyu izleyin ve kendin yap.

Geçmişten - geleceğe! 1817'de İskoç rahip Robert Stirling ... patent yeni tip Motor, daha sonra, dizel motorlar gibi, mucitin adı - Stirling. Küçük bir İskoç kasabasının cemaatleri uzun zamandır ve bariz bir şüphe ile manevi çobanlarında biçilmişlerdir. Hala! Babanın sıklıkla kaybolduğu ahırın duvarlarından nüfuz eden HISS ve Kükreme, sadece tanrı koruyucu ziyaretleri tarafından değil, utanç verici olabilir. İnatçı söylentiler, korkunç bir ejderhanın, kutsal babanın evcilleştirdiği ve yarasalar ve gazyağı beslediği korkunç bir ejderha içerdiğini gitti.

Ancak, İskoçya'nın aydınlanmış insanlarından biri olan Robert Stirling, sürüden hoşlanmadığını utandırmadı. Eşkiler ve endişeler daha çok işgal ettiler, Rab'be hizmet etmenin zararı için: Pastor tarafından hayran ... Arabalar.

O zamanlar British Adaları sanayi devrimi yaşıyor: Fabrikada hızla gelişiyor. Ve kült çalışanları, promlitteki muazzam gelirlere kayıtsız kalmayacak yeni yol üretim.

Kilisenin nimetlenmesi ve üreticilerin yardımı olmadan değil, birkaç Stirling Makinesi inşa edildi ve bunların en iyisi, 45 litrede. s., üç yıl Dundi'deki madende çalıştı.

Stirlinglerin daha da gelişmesi gecikti: geçen yüzyılın 60'larında arenada çıktı yeni motor Erikson.

Her iki yapıda da ortak bir şey vardı. Bunlar harici yanma motorları idi. Ve aynı anda başka bir arabada, çalışma gövdesi hava idi ve aynı zamanda motorun diğer bazında, harcanan sıcak havanın tüm ısıyı verdiği rejeneratördü. Havanın taze kısmı, yoğun bir metal ızgaradan sızan, çalışma silindirine girmeden önce ısındı.

Şekil 1'deki diyagrama göre, emme borusu (10) içinden havanın ne kadar havanın (4), kompresörün 3, sıkıştırma ve valf (5) aracılığına girdiğinden 4 girebilir. Bu sırada, biriktirme 8, egzoz borusu 9'u örtüşür ve rejeneratörden hava, fırın (11) tarafından ısıtılan çalışma silindiri 1'e düşer. Burada, kısmen yükseltilmiş ağır pistona yönlendirilen yararlı bir iş gerçekleştirir, Kısmen - Kompresördeki soğuk havanın sıkıştırılmasında 3. Düşme, piston, egzoz havasını rejeneratör (7) ve biriktirme 8'den egzoz borusuna iter. Pistonu kompresörde indirirken, temiz hava kısmı suaklandırılır.

1 - Çalışma Silindiri, 2 - Piston; 3 - Kompresör; 4 - emme valfi; 5 - Boşaltma vanası; 6 - orta rezervuar; 7 - Rejeneratör; 8 - Bypass Makarası; dokuz - egzoz borusu; 10 - Emme borusu; 11 -Top.

Ve biri ve diğer tasarım ekonomide farklılık göstermedi. Ancak bir nedenden ötürü, Scots Motoru bir nedenden dolayı gerçekleşti ve Erick motorundan daha az güvenilirdi. Belki de, bu yüzden çok önemli bir detay görüldü: eşit güçle, Stirling motoru kompakt oldu. Buna ek olarak, termodinamikte önemli bir avantaja sahipti ...

Sıkıştırma, ısıtma, uzatma, soğutma - İşte herhangi bir termal motorun çalışması için gerekli dört ana işlemdir. Her biri farklı şekillerde gerçekleştirilebilir. Örneğin, gazın ısıtılması ve soğutulması, sabit bir hacim (izokorik işlem) kapalı bir boşluğa veya sabit bir basınçta (izobarik işlem) bir hareketli pistonun altında gerçekleştirilebilir. Sıkıştırma veya gaz genleşme sabit bir sıcaklıkta (izotermal işlem) veya ısı değişimi olmadan oluşabilir Çevre (Adyabatik süreç). Kapalı zincirleri bu tür işlemlerin çeşitli kombinasyonlarından mahrum ederek, tüm modern termal motorların çalıştığı teorik döngüler elde etmek zor değildir. Örneğin, iki adiabatın bir kombinasyonu ve iki izochior, bir benzinli motorun teorik döngüsünü oluşturur. Eğer Isochora'yı, gazın ısınmasına giderse, Isobar, bir dizel döngüsünü ortaya çıkarır. İki adiabat ve iki Isobars, gaz türbinin teorik döngüsünü verecektir. Tüm akın edilebilecek tüm çevrimler arasında, iki adiabat ve iki izoterminin bir kombinasyonu, motorun en yüksek kp ile çalışması gerektiği için termodinamiğin özellikle önemli bir rol oynar.

Motor Stirling'te, Isochoras'ta ısı temini üretildi, daha sonra Erikson bu süreci Isobar tarafından gerçekleşti ve sıkıştırma ve genleşme işlemleri izoterm tarafından işlendi.

Yüzyılın başında, Erickson'un düşük güç hareketi (yaklaşık 10-20 l. P.) Çeşitli ülkelerde kullandık. Binlerce bu tür tesisler fabrikalarda, matbaalarda, madenlerde ve madenlerde çalıştı, makinelerin ağaçlarını büktü, swung su, asansörler yükseltti. "Isı ve Güç" adı altında, Rusya'da da biliniyorlardı.

Büyük bir gemi motoru yapmak için girişimlerde bulunuldu, ancak test sonuçları sadece şüphecilerle değil, aynı zamanda kendini de etkilerdi. "Yerden taşındı" ilk damarın kehanetlerinin aksine ve hatta Atlantik Okyanusu'nu geçti. Ancak, mucitlerin beklentileri aldatıldı: 1000 litre yerine dört devasa motor boyutu. dan. Sadece 300 litre bölünmüş. dan. Kömür tüketimi, buhar arabaları ile aynı olduğu ortaya çıktı. Ek olarak, çalışma silindirlerinin uçuşun sonuna kadar mücadele edilmesi ve İngiltere'de, motorların her zamanki buhar motorunu değiştirmek için çıkarılması ve sabitlenmesi gerekiyordu. Tüm talihsizlikleri Amerika'ya geri dönerken, geminin bir kaza geçirdiği ve tüm mürettebatla öldü.

1 - Çalışan Piston 2 - Piston-Displaser; 3 - Soğutucu; 4 - ısıtıcı; 5 - Rejeneratör; 6 - soğuk alan; 7 - Sıcak alan.

Yüksek güçte "kalorik makineleri" oluşturma düşüncesini reddetmek, Erickson küçük motorların kütle salınımını ayarladı. Gerçek şu ki, o zamanın bilim ve teknolojisi seviyesinin, uygun maliyetli ve güçlü bir araba tasarlamaya ve oluşturmasına izin vermedi.

Ancak Erickson'un ana grevi içten yanmalı motorlar verildi. Dizel motorların ve karbüratör motorlarının hızlı gelişimi iyi bir fikir ihanet etmek zorunda kaldı.

... öldü yüzyıl. 1930'larda, askeri bölümlerden biri Philips, hareketli bir radyo istasyonu için 200-400 W kapasiteye sahip bir elektrik santrali geliştirmelerini emreder. Dahası, motor, her türlü yakıt üzerinde çalışan, yani ülkenerler olmalıdır.

Şirketin uzmanları tüm titizlik ile çalışmaya başladı. Çeşitli termodinamik döngüler üzerinde araştırmalarla başladılar ve sürprizlerine, teorik olarak en ekonomik olanı buldu - uzun zamandır unutulmuş bir Stirling motoru.

Savaş çalışmayı askıya aldı, ancak 40 yaşın sonlarında çalışmaya devam edildi. Ve sonra, sayısız deney ve hesaplamanın bir sonucu olarak, yeni bir keşif yapıldı - yaklaşık 200 atm baskısı altında olan kapalı bir devre. Çalışma gövdesini (hidrojen veya helyum, en küçük viskoziteye ve en büyük ısı kapasitesine sahip olarak) dağıtın. Doğru, döngüyü kapatırken, mühendisler çalışma sıvısının yapay soğutulmasına dikkat etmek zorunda kaldılar. Böylece soğutucu, ilk harici yanma motorlarında değildi. Ve ısıtıcı ve soğutucu, ne kadar kompakt olursa olsun, karıştırılarak sıkılaştırılacaklar, ancak ona çok önemli bir kalite bildirirler.

Dış ortamda izole edilir, onlar pratikte onlardan bağımsızdır. Stirling her yerde herhangi bir ısı kaynağından çalışabilir: su altında, yeraltı, uzayda - yani havaya ihtiyaç duyan içten yanma motorlarının çalışamayacağı yerdir. Bu tür koşullarda, ısıtıcılar ve soğutucular duvardan ısı iletmeden, prensip olarak yapmak imkansızdır. Ve sonra karıştırma, rakipleri tarafından ağırlıkça bile kırılır. İlk test örneklerinde, güç birimi başına spesifik ağırlık, l başına yaklaşık 6-7 kg idi. birlikte. Gemi dizel motorları gibi. Modern Stirlingler daha küçük bir orana sahiptir - l'de 1.5-2 kg. dan. Onlar daha fazla kompakt ve kolaydır.

Böylece, şema iki kapılı: bir işçi ajanı ve ikinci ısı kaynağı ile bir kontur; Bu, güç kaynağını 200 litreye kadar getirmeyi mümkün kıldı. dan. Liter çalışma hacmi ve KPD. - yüzde 38-40'a kadar. Karşılaştırma için: modern

dizellerin KP var. Yüzde 34-38 ve karbüratör motorları - 25-28. Ek olarak, Stirlingteki yakıtın yanması süreci süreklidir ve bu, azot oksit için 200 kez, karbon monoksit çıkışında, toksisiteyi - 1-2 emir için keskin bir şekilde azaltır. Burası nerede, belki de şehirlerin atmosferinin kirliliği sorununa yönelik radikal çözümlerden biridir.

Çalışma parçası modern Stirling Çalışma gazı ile dolu kapalı bir hacimdir (Şekil 2). Üst kısım sıcak, sürekli olarak ısıtılır. Alt soğuktur, her zaman su ile soğutulur. Aynı hacimde - iki pistonlu bir silindir: yerindenleyici ve işçiler. Piston arttığında, gaz hacimde sıkıştırılır; Aşağı - genişler. Aşağı-aşağı piston-osilatörün hareketi, ısıtılmış ve soğutulmuş gazın alternatif dağılımı yapılır. Piston-yer değiştirici üst konumdadır (sıcak alanda), gazın çoğu soğuk bölgede yerinden edilmiştir. Şu anda, çalışma pistonu, soğuk gazı arttırmaya ve sıkıştırmaya başlar. Şimdi piston-yer değiştirici, çalışma pistonu ile temasa geçti ve sıkıştırılmış soğuk gaz, sıcak alana pompalanır. Isıtılmış gazın genişletilmesi - iş hareketi. Çalışma strokunun enerjisinin bir kısmı, daha sonra soğuk gazın sıkıştırılmasıyla kaplanmıştır ve fazlalığı motor miline gider.

Rejeneratör soğuk ve sıcak alanlar arasında. Piston-osilatörün genişletilmiş sıcak gaz hareketi soğuk kısmın içine pompalandığında, yoğun bir ince bakır telin yoğun bir kirişinden geçer ve içinde bulunur. Ters vuruş sırasında soğuk havaSıcak kısmına girmeden önce, geri döner.

1 - yakıt yakıcı; 2 - Soğutulmuş gazların egzozu, 3 - hava ısıtıcı; 4 - Sıcak gazların verimi; 5 - sıcak alan; 6 - Rejeneratör; 7 - Silindir; 8 - Soğutucu tüpler; 9 - soğuk alan; 10 - Çalışan Piston; 11 - Rhombic Drive; 12 - Yanma odası; 13 - ısıtıcı tüpler; 14 - Piston-osilatör; 15 - Yakıt yanması için hava girişi; 16 - Tampon boşluğu.

Tabii ki, B. gerçek makine Her şey çok basit görünüyor (Şek. 3). Gazı, silindirin kalın duvarından hızlı bir şekilde ısıtmak mümkün değildir, çünkü bunun için çok büyük bir ısıtma yüzeyine ihtiyacınız var. Bu nedenle, kapalı hacmin üst kısmı, nozülün alevlenmesiyle ısıtılan ince tüplerin bir sisteme dönüşür. Yanma ürünlerinin sıcaklığını mümkün olduğunca tam olarak kullanmak için, nozülün altındaki soğuk hava, egzoz gazları tarafından ön ısıtılmıştır - bu oldukça karmaşık bir yanma konturu görünür.

Çalışma hacmindeki soğuk kısmı aynı zamanda soğutma suyunun enjekte edildiği tüplerin sistemidir.

Çalışma pistonu altında, sıkıştırılmış gazla doldurulmuş kapalı bir tampon boşluğudur. Çalışma stresi sırasında, bu boşluktaki basınç yükselir. Enerji yoğunluğu, çalışma hacminde soğuk gazı sıkıştırmak için yeterlidir.

Mükemmel olarak, sıcaklık ve basınç kontrolsüz bir şekilde arttı. 800 ° CISSIÜ ve 250 ATM. - Bu tasarımcılar için çok zor bir görevdir, bunlar özellikle dayanıklı ve ısıya dayanıklı malzemeler, karmaşık bir soğutma problemi, çünkü buradaki klasik motorlara kıyasla ısı izolasyonu bir buçuk ya da iki kat daha fazla.

Bu deneylerin sonuçları bazen en beklenmedik bulgulara yol açar. Örneğin, Philips'in uzmanları, motorunu çalıştırıyor rölanti (Isıtmadan), silindirin kafasının güçlü bir şekilde soğutulduğunu fark ettim. Tamamen rastgele keşfedilen bir etki, bir dizi gelişme serisini ve bunun sonucunda, yeni bir soğutma makinesinin doğuşu. Şimdi bu tür yüksek performanslı ve küçük boyutlu soğutma üniteleri dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak termal makinelere geri dönün.

Sonraki olaylar bir kartopu gibi büyüyor. 1958'de, lisansların diğer firmalar tarafından elde edilmesi ile Stirling okyanusun üzerine çıktı. Çok çeşitli tekniklerde yaşıyordu. Motorun uzay aracı ve uydu ekipmanını güçlendirmek için tasarlanması geliştirilmektedir. Alan radyo istasyonları için, herhangi bir yakıt formunda çalışan elektrik santralleri (yaklaşık 10 litre güçtür), bu kadar küçük bir gürültü seviyesi olan 20 adımda kullanılamaz.

Büyük bir his, yirmi yakıtta faaliyet gösteren bir gösteri ünitesine neden oldu. Motoru kapatmadan, vinçten, benzin, dizel yağı, ham petrol, zeytinyağı, yakıt gazı - ve mükemmel "yenen" otomobilin yanma odasında mükemmel bir şekilde servis edildi. Yurtdışı baskısında, motor projesi hakkında 2,5 bin litre mesajlar vardı. dan. atom reaktörüyle. Tahmini KP. % 48-50. Güç ünitesinin tüm boyutları, serbest bırakılan ağırlığın ve alanın reaktörün biyolojik korunması altında verilmesini sağlayan önemli ölçüde azalır.

Başka bir ilginç gelişme, 600 g ağırlığında yapay bir kalp ve 13 W kapasitesini içeren bir sürücüdür. Zayıflık izotopu, pratik olarak tükenmez bir enerji kaynağı sağlar.

Stirling motor bazı arabalarda test edildi. Çalışma parametrelerinde, karbüratöre ve gürültü seviyelerine ve toksisiteye yol açmamıştır. egzoz gazları önemli ölçüde azaldı.

Stirling bir araba herhangi bir biçimde çalışabilir. Yastık ve gerekirse eriyik üzerinde. Hayal edin: Şehre girmeden önce, sürücü brülörü açar ve birkaç kilogram alüminyum oksit veya lityum hidrit erir. Kentsel sokakta, "sigara içmedi" kullanıyor: Motor eriyik tarafından depolanan ısı üzerinde çalışıyor. Firmalardan biri, tanka bir scooter üretti, bu da yaklaşık 10 litre florür lityum eriyik eriyik. Bu şarj, motorun 3 l'ün gücünde 5 saatlik çalışma için yeterlidir. dan.

Stirling çalışmaları devam ediyor. 1967'de, 400 litrelik deneysel kurulumun bir örneği yapıldı. dan. Bir silindirde. 1977 yılına kadar, 20 ila 380 litre ile güç aralığı olan motorların seri üretiminin planlandığı kapsamlı bir program düzenlenmektedir. dan. 1971'de Philips, 200 litrede dört silindirli bir endüstriyel motoru serbest bıraktı. dan. 800 kg'lık tam ağırlık ile. Onun dengesi bu kadar yüksektir ki madeni paranın kenarında (Piny'deki boyutunda) yalan söylemez.

Yeni bir motor tipinin avantajları, yaklaşık 10 bin saatlik büyük bir otoyola atfedilebilir. (27 bin'de ayrı veriler var) ve pürüzsüz bir işlem, çünkü silindirlerdeki basınç düzgün bir şekilde (sinüzoidlere göre), bir dizel motor gibi patlamalar yapmaz.

Yeni modellerin umut verici gelişimi bizimle gerçekleştirilir. Bilim adamları ve mühendisler, çeşitli seçeneklerin kinematiği üzerinde çalışır, çeşitli "kalpler" tipleri, Stirling rejeneratörü, çeşitli "kalpler" türlerini hesaplar. Yeni arama mühendislik Çözümlerinormal dizel motorlara basabilen ekonomik ve güçlü motorların temelini oluşturacak ve benzin motorları, Böylece tarihin haksız hatasını düzeltir.

A. Alekseev

Bir hata farkettin mi? Vurgula ve tıklayın Ctrl + Enter. Bize bildirmek için.