Движок стирлинга / личный блог xen / smotra.ru

Доброе время суток смотровчанам! =)

На деньках услышал про двигатель Стирлинга, стало любопытно, каковой механизм работы, оказывается там не так и сложна система) Но все таки любопытно)
Инфа взята из википедии, виложил ее сюда… мб ктото не знает и кому-то также любопытно =)

Подкат =)

двигатель Сти?рлинга — термическая машина, в какой жидкое либо газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность мотора наружного сгорания. Основан на повторяющемся нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при всем этом конфигурации объёма рабочего тела. Может работать не только лишь от сжигания горючего, да и от хоть какого источника тепла.

двигатель стирлинга / личный блог xen / smotra.ru

Описание работы системы:

В XIX веке инженеры желали сделать неопасную кандидатуру паровым движкам тех пор, котлы которых нередко взрывались из-за больших давлений пара и неподходящих материалов для их постройки. Не плохая кандидатура паровым машинам появилась с созданием движков Стирлинга, который мог преобразовывать в работу всякую разницу температур. Основной механизм работы мотора Стирлинга заключается в повсевременно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также употребляются водород и гелий. В ряде экспериментальных образцов испытывались фреоны, двуокись азота, сжиженный пропан-бутан и вода. В последнем случае вода остаётся в водянистом состоянии на всех участках термодинамического цикла. Особенностью стирлинга с водянистым рабочим телом является малые размеры, высочайшая удельная мощность и огромные рабочие давления. Существует также стирлинг с двухфазным рабочим телом. Он тоже характеризуется высочайшей удельной мощностью, высочайшим рабочим давлением.

Из термодинамики понятно, что давление, температура и объём газа взаимосвязаны и следуют закону безупречных газов PV = nRT,!, где:

* P — давление газа;
* V — объём газа;
* n — количество молей газа;
* R — универсальная газовая константа;
* Т — температура газа в кельвинах.

Это значит, что при нагревании газа его объём возрастает, а при охлаждении — миниатюризируется. Это свойство газов и лежит в базе работы мотора Стирлинга.

двигатель Стирлинга употребляет цикл Стирлинга, который по термодинамической эффективности не уступает циклу Карно, и даже обладает преимуществом. Дело в том, что цикл Карно состоит из не много отличающихся меж собой изотерм и адиабат. Практическая реализация этого цикла малоперспективна. Цикл Стирлинга позволил получить фактически работающий двигатель в применимых габаритах.

Цикл Стирлинга состоит из четырёх фаз и разделён 2-мя переходными фазами: нагрев, расширение, переход к источнику холода, остывание, сжатие и переход к источнику тепла. Таким макаром, при переходе от тёплого источника к прохладному источнику происходит расширение и сжатие газа, находящегося в цилиндре. Разницу объёмов газа можно перевоплотить в работу, чем и занимается двигатель Стирлинга. Рабочий цикл мотора Стирлинга beta-типа:

двигатель стирлинга / личный блог xen / smotra.ru
двигатель стирлинга / личный блог xen / smotra.ru
двигатель стирлинга / личный блог xen / smotra.ru
двигатель стирлинга / личный блог xen / smotra.ru

где: a — вытеснительный поршень; b — рабочий поршень; с — маховик; d — огнь (область нагревания); e — охлаждающие ребра (область остывания).

1. Наружный источник тепла нагревает газ в нижней части теплообменного цилиндра. Создаваемое давление толкает рабочий поршень ввысь (направьте внимание, что вытеснительный поршень неплотно прилегает к стенам).
2. Маховик толкает вытеснительный поршень вниз, тем перемещая нагретый воздух из нижней части в охлаждающую камеру.
3. Воздух остывает и сжимается, поршень движется вниз.
4. Вытеснительный поршень движется вверх, тем перемещая охлаждённый воздух в нижнюю часть. И цикл повторяется.

В машине Стирлинга движение рабочего поршня сдвинуто на 90° относительно движения поршня-вытеснителя. Зависимо от знака этого сдвига машина может быть движком либо термическим насосом. При сдвиге 0 машина не производит никакой работы (не считая утрат на трение) и не производит её.

Конфигурация

Инженеры подразделяют движки Стирлинга на три разных типа:

АЛЬФА-СТИРЛИНГ
двигатель стирлинга / личный блог xen / smotra.ru

БЕТТА-СТИРЛИНГ (ромбическим механизмом и регенератором)
двигатель стирлинга / личный блог xen / smotra.ru

ГАММА-СТИРЛИНГ (без регенератора)
двигатель стирлинга / личный блог xen / smotra.ru

* Альфа-Стирлинг — содержит два раздельных силовых поршня в раздельных цилиндрах. Один поршень — жаркий, другой — прохладный. Цилиндр с жарким поршнем находится в теплообменнике с более высочайшей температурой, в то время как цилиндр с прохладным поршнем находится в более прохладном теплообменнике. У данного типа мотора отношение мощности к объёму довольно велико, но, к огорчению, высочайшая температура «горячего» поршня создаёт определённые технические трудности.

* Бета-Стирлинг — цилиндр всего один, жаркий с 1-го конца и прохладный с другого. Снутри цилиндра движутся поршень (с которого снимается мощность) и «вытеснитель», изменяющий объем жаркой полости. Газ перекачивается из прохладной части цилиндра в жаркую через регенератор. Регенератор может быть наружным, частью теплообменника, либо совмещённым с поршнем-вытеснителем.

* Гамма-Стирлинг — тоже есть поршень и «вытеснитель», но при всем этом два цилиндра — один прохладный (там движется поршень, с которого снимается мощность), а 2-ой жаркий с 1-го конца и прохладный с другого (там движется «вытеснитель»). Регенератор соединяет жаркую часть второго цилиндра с прохладной и сразу с первым (прохладным) цилиндром.

Недочеты

* Материалоёмкость — основной недочет мотора. У движков наружного сгорания вообщем, и мотора Стирлинга а именно, рабочее тело нужно охлаждать, и это приводит к существенному повышению массо-габаритных характеристик силовой установки за счёт увеличенных радиаторов.

* Для получения черт, сравнимых с чертами ДВС, приходится использовать высочайшие давления (выше 100 атм) и особые виды рабочего тела — водород, гелий.

* Тепло не подводится к рабочему телу конкретно, а только через стены теплообменников. Стены имеют ограниченную теплопроводимость, из-за чего КПД оказывается ниже, чем можно было ждать. Жаркий теплобменник работает в очень напряжённых критериях теплопередачи, и при очень больших давлениях, что просит внедрения качественных и дорогих материалов. Создание теплообменника, который удовлетворял бы противоречивым требованиям, очень тяжело. Чем выше площадь термообмена, тем меньше утраты тепла. При всем этом растёт размер теплообменника и объём рабочего тела, не участвующий в работе. Так как источник тепла размещен снаружи, двигатель медлительно реагирует на изменение термического потока, подводимого к цилиндру, и не сходу может выдать подходящую мощность при запуске.

* Для резвого конфигурации мощности мотора употребляются способы, хорошие от тех, которые применялись в движках внутреннего сгорания: буферная ёмкость изменяемого объёма, изменение среднего давления рабочего тела в камерах, изменение фазного угла меж рабочим поршнем и вытеснителем. В последнем случае реакция мотора на управляющее действие водителя является фактически моментальной.

Достоинства

Все же, двигатель Стирлинга имеет достоинства, которые вынуждают заниматься его разработкой.

* «Всеядность» мотора — как все движки наружного сгорания (точнее — наружного подвода тепла), двигатель Стирлинга может работать от практически хоть какого перепада температур: к примеру, меж различными слоями в океане, от солнца, от ядерного либо изотопного нагревателя, угольной либо дровяной печи и т. д.
* Простота конструкции — конструкция мотора очень ординарна, он не просит дополнительных систем, таких как газораспределительный механизм. Он запускается без помощи других и не нуждается в стартере. Его свойства позволяют избавиться от коробки. Но, как ранее говорилось выше, он обладает большей материалоёмкостью.
* Увеличенный ресурс — простота конструкции, отсутствие многих «нежных» агрегатов позволяет стирлингу обеспечить необычный для других движков ресурс в 10-ки и сотки тыщ часов непрерывной работы.
* Экономичность — в случае преобразования в электричество солнечной энергии стирлинги время от времени дают больший КПД (до 31,25 %), чем термические машины на пару.
* Бесшумность мотора — стирлинг не имеет выхлопа, а означает — не шумит. Бета-стирлинг с ромбическим механизмом является совершенно равновесным устройством и, при довольно высочайшем качестве производства, даже не имеет вибраций (амплитуда вибрации меньше 0,0038 мм).
* Экологичность — сам по для себя стирлинг не имеет каких-либо частей либо процессов, которые могут содействовать загрязнению среды. Он не расходует рабочее тело. Экологичность мотора обоснована сначала экологичностью источника тепла. Стоит также отметить, что обеспечить полноту сгорания горючего в движке наружного сгорания проще, чем в бензиновом двигателе.

_____________
Спасибо всем за внимание =)
Понимаю что многа букаф, но если любопытно то осилить можно)
Мир всем ! =)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *