Stirling — история сотворения мотора стирлинга


двигатель Стирлинга был в первый раз патентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года
(британский патент № 4081).

Stirling - история сотворения мотора стирлинга
Роберт Стирлинг

Но 1-ые простые «двигатели жаркого воздуха» были известны ещё в конце XVII века, за длительное время до Стирлинга.

Достижением Стирлинга является добавление очистителя, который он именовал «эконом».

Stirling - история сотворения мотора стирлинга

В современной научной литературе этот очиститель именуется «рекуператор».
Он наращивает производительность мотора, удерживая тепло в тёплой части мотора, в то время как рабочее тело охлаждается. Этот процесс намного увеличивает эффективность системы. В большинстве случаев рекуператор представляет собой камеру, заполненную проволокой, гранулками, гофрированной фольгой (гофры идут повдоль направления потока газа). Газ, проходя через наполнитель рекуператора в одну сторону, отдаёт (либо приобретает) тепло, а при движении в другую сторону отбирает (отдаёт) его.

Stirling - история сотворения мотора стирлинга

Рекуператор может быть наружным по отношению к цилиндрам, а может быть размещён на поршне-вытеснителе в бета- и гамма-конфигурациях. В последнем случае габариты и вес машины оказываются меньше. Отчасти роль рекуператора делает зазор меж вытеснителем и стенами цилиндра (при длинноватом цилиндре надобность в таком устройстве вообщем исчезает, но возникают значимые утраты из-за вязкости газа). В альфа-стирлинге рекуператор может быть только наружным. Он устанавливается поочередно с теплообменником, в каком происходит нагрев рабочего тела, со стороны прохладного поршня.

Stirling - история сотворения мотора стирлинга

В 1843 году Джеймс Стирлинг использовал этот двигатель на заводе, где он в то время работал инженером. В 1938 году компания «Филипс» инвестировала в мотор Стирлинга мощностью более двухсотен лошадиных сил и отдачей более 30 %. двигатель Стирлинга имеет много преимуществ и был обширно распространён в эру паровых машин.

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 безупречного газа взаимосвязаны и следуют закону:
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.

Добавить комментарий

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