Двигателят на Стърлинг

Топлинен двигател Стърлинг двигател

Двигателят на Стърлинг е топлинен двигател, при който течна или газообразна работна течност се движи в затворен обем, вид двигател с външно горене. Въз основа на периодично нагряване и охлаждане на работната течност с извличане на енергия от произтичащата промяна в обема на работната течност.

Този тип двигател е изобретен през деветнадесети век. Те са преминали през етап на възход, след това са били забравени, но са оцелели с парни машини, двигатели с вътрешно горене и са били съживени отново през ХХ век. Днес много инженери и аматьори работят върху тяхното създаване.

Трябва да се отбележи, че все още няма универсален метод за изчисляване на машини на Стърлинг. Лъвският дял от технически решения и методи за изчисление при създаването на прототипи на двигатели на Стърлинг автоматично се превръща в „ноу-хау“ на разработчиците и е внимателно скрит. Стърлинг двигатели не могат да бъдат намерени на пазара като косачки за трева или самостоятелни генератори. В същото време "Стърлингс" се използват като електроцентрали на космически спътници, те се използват като круизни двигатели на съвременните подводници.

Мембранен двигател на Стърлинг за слънчеви централи

Стърлинг машините могат еднакво добре да бъдат "вградени" в тример за трева и роувър. Двигателят няма клапани, няма разпределителни валове, няма система за запалване в обичайната си форма, няма стартер! Някои дизайни имат самозадействащ ефект. Всеки източник на топлина е подходящ за работа: слънчева енергия, оборски тор, сено, дърва за огрев, въглища, нефт, газ, ядрен реактор - всичко ще свърши работа! И с тази "всеядна" ефективност "Стърлинг" не отстъпва на показателите на двигателите с вътрешно горене. Но това не е всичко. Стърлинговите машини са обратими. Тези. доставяйки топлинна енергия, ние получаваме механична енергия, като въртим маховика на двигателя, генерираме студ.

Двигателят на Стърлинг зависи само от външната входна топлина. Това, че тези доставки на топлина е от основно значение. Следователно двигателят на Стърлинг е идеалният кандидат за преобразуване на слънчевата радиация в механична енергия:

1. В двигател на Стърлинг постоянно количество работен газ (хелий или водород) се нагрява и охлажда постоянно.

2. Чрез разширение по време на нагряване и свиване по време на охлаждане, работният газ задвижва две бутала, всяко от които е прикрепено към шахта - по този начин енергията се прехвърля.

3. Ефективността на мотор на Стърлинг се увеличава с повишаване на температурата, така че е идеална комбинация за производство на слънчева енергия.

4. Няма вътрешно горене, така че уредът на Стърлинг работи почти безшумно.

5. Потенциалният жизнен цикъл на двигател на Стърлинг е много дълъг, тъй като няма вътрешно износване поради изгарянето на горивото.

С него е възможно да се съхранява енергия, като се използват топлинни акумулатори на основата на разтопени соли като източник на топлина. Такива батерии са по-добри в съхранението на енергия от химическите батерии и са по-евтини. Използвайки промяна във фазовия ъгъл между буталата за регулиране на мощността, е възможно да се натрупва механична енергия, спирайки двигателя. В този случай двигателят се превръща в термопомпа.

Плюсове на Стърлингс

- Ефективността на двигател на Стърлинг може да достигне 65-70% от ефективността от цикъла на Карно при сегашното ниво на дизайн и технология на производство. Освен това въртящият момент на двигателя е почти независим от скоростта на коляновия вал. В двигателите с вътрешно горене, от друга страна, максималният въртящ момент се постига в тесен диапазон на скоростите.

- Конструкцията на двигателя няма система за запалване под високо напрежение, система от клапани и съответно разпределителен вал. Добре проектиран и технологично усъвършенстван двигател на Стърлинг не изисква настройка и настройка през целия си експлоатационен живот.

- При двигател с вътрешно горене изгарянето на смес от течен въздух в цилиндъра на двигателя всъщност е експлозия със скорост на разпространение на взривната вълна от 5-7 км/сек. Този процес произвежда чудовищни пикови натоварвания на свързващите щанги, коляновия вал и лагерите. Стърлингите са свободни от този недостатък.

- Двигателят няма да бъде "капризен" поради загуба на искра, запушен карбуратор или ниско зареждане на батерията, тъй като няма тези агрегати. Терминът „двигател е спрял“ е безсмислен за Стърлингс. Стърлингът може да спре, ако натоварването надвишава проектното. Рестартирането се извършва чрез завъртане на маховика на коляновия вал веднъж.

-Простотата на дизайна позволява на Stirling да работи дълго време в автономен режим.

- Двигателят на Стърлинг може да използва всеки източник на топлинна енергия, от дърво до ядрено гориво.

- Изгарянето на гориво се случва извън вътрешния обем на двигателя (за разлика от двигателя с вътрешно горене), което позволява да се осигури равномерно изгаряне на горивото и пълното му доизгаряне (т.е. избор на максималната енергия, съдържаща се в горивото и минимизиране на емисиите на токсични компоненти).

Минуси от стилизиране

- Тъй като изгарянето на гориво се случва извън двигателя и топлината се отстранява през стените на радиатора (Стърлингът има затворен обем), размерите на двигателя се увеличават.

- Друг недостатък е разходът на материали. Производството на компактни и мощни машини на Стърлинг изисква стомани с висока температура, които могат да издържат на високо работно налягане и в същото време да имат ниска топлопроводимост. Редовната смазка за Стърлингс не е подходяща - коксува се при високи температури, поради което се изискват материали с нисък коефициент на триене.

- За да се получи висока специфична мощност, водородът или хелийът се използват като работна течност в Стърлингс. Водородът е експлозивен; при високи температури се разтваря в метали, образувайки метални хидриди - т.е. унищожава цилиндрите на двигателя. В допълнение, водородът, подобно на хелия, има висока проникваща способност и се просмуква през уплътненията на движещите се части на двигателя, намалявайки работното налягане.

Коментари:

Искам да си създам раздвижен двигател за лятна резиденция.

- Денис 16 декември, 23:35 #

„- При двигател с вътрешно горене изгарянето на смес от ленив въздух в цилиндъра на двигателя всъщност е експлозия със скорост на разпространение на взривната вълна от 5-7 км/сек.“
———-
5-7 км/сек - това е скоростта на движение на продуктите от експлозията на нагревателния елемент и в кумулативен снаряд е достатъчно да проникне 20-сантиметров пакет хомогенна броня. Не говорете глупости. Продуктите от горенето на горивната смес в цилиндъра на двигателя с вътрешно горене се движат със скорост, не по-голяма от 360 m (!)/Sec, т.е. дозвуково горене. Свръхзвуковото горене се счита за детонация и разрушава двигателя.

- Scoop 11 февруари, 19:53 #

Детонацията трябва да се разбира като необичайно висока скорост на разпространение на експлозивна химическа реакция [21]. В цилиндъра на двигателя по време на детонация скоростта на разпространение на пламъка в последната част на горимата смес достига около 2000 m sec.

- Ленин 26 декември, 19:15 #

Всеки може да построи на ръка двигател на Стърлинг за лятна резиденция, но не и в този живот.

- Владимир 26 февруари, 01:01 #

Съветвам ви да направите такъв двигател
http://www.valentru.ru/index/gibridja_teplovaja_mashina/0-5

- Valentin.Ru 19 март, 22:34 #

Първата рисунка е нарисувана от човек, който не е запознат с принципа на предмета. По пътя обърках на места изместителя с работещото бутало. 1) Преместващият цилиндър има по-малък обем/диаметър от подчинения цилиндър. В противен случай няма да работи.
2) Принцип на действие. Директен курс. Изместителят влиза в своя цилиндър, изтласквайки газ през охладителя, регенератора, нагревателя. В тази последователност. В нагревателя той се разширява, запълвайки работния цилиндър и го изцежда. Реверс - изместителят излиза от цилиндъра си, облекчавайки налягането. Газът от работещия цилиндър преминава през нагревателя, регенератора, охладителя, компресира се и може да се побере в цилиндъра на изместителя. Работното бутало изстисква газ от цилиндъра си при по-ниско налягане, отколкото при предния ход. Поради разликата в налягането между предния и обратния ход, на вала се получава механична енергия.