Μηχανή Stirling - αρχή λειτουργίας. Η μηχανή Stirling χαμηλής-θερμοκρασίας (φωτογραφία)

Stirling κινητήρα, η αρχή της οποίας είναι ποιοτικά διαφορετική από τη συνηθισμένη για όλους του κινητήρα εσωτερικής καύσης, αφού ήταν η τελευταία για να ανταγωνιστεί. Ωστόσο, σε κάποια στιγμή ξέχασαν. Δεδομένου ότι αυτό το μοτέρ που χρησιμοποιούνται σήμερα, ποια είναι η αρχή λειτουργίας της (στο άρθρο μπορεί επίσης να βρεθεί τις κινητήρα Stirling σχέδια που αποδεικνύουν το έργο του), και ποιες είναι οι προοπτικές για μελλοντική χρήση, δείτε παρακάτω.

ιστορία

Το 1816, ο Robert Stirling της Σκωτίας είχε κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας θερμική μηχανή, που ονομάζεται σήμερα προς τιμήν του εφευρέτη του. Οι πρώτες μηχανές θερμού αέρα εφευρέθηκαν πριν από αυτόν. Αλλά Stirling προστίθεται στην ηλεκτρική συσκευή που στην τεχνική βιβλιογραφία ονομάζεται αναγεννητή ή ένας εναλλάκτης θερμότητας. Χάρη σε αυτόν, αυξημένη απόδοση του κινητήρα ενώ κρατάτε τη συσκευή σε θερμότητα.

Μηχανή αναγνώρισε πιο ανθεκτικό ατμομηχανή διαθέσιμα κατά το χρόνο, καθώς ποτέ δεν εξερράγη. Πριν από αυτόν, άλλοι κινητήρες ένα τέτοιο πρόβλημα εμφανίζεται συχνά. Παρά την αρχική επιτυχία, στις αρχές του εικοστού αιώνα, από την ανάπτυξη της μειώθηκε, όπως έχει γίνει λιγότερο αποδοτική σε σχέση με τις αναδυόμενες τότε άλλες μηχανές εσωτερικής καύσης και ηλεκτροκινητήρες. Ωστόσο, Stirling ήταν εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε ορισμένες βιομηχανίες.

Μηχανή εξωτερικής καύσης

Η αρχή της λειτουργίας όλων των κινητήρων θερμότητας είναι ότι οι μεγάλες μηχανικές δυνάμεις απ 'ότι με ένα κρύο συμπίεση στην κατάσταση διαστολής για το αέριο που απαιτείται. Για να αποδειχθεί αυτή η εμπειρία μπορεί να πραγματοποιηθεί με δύο γλάστρες γεμάτες με κρύο και ζεστό νερό, καθώς και ένα μπουκάλι. Το τελευταίο βυθίζεται σε κρύο νερό, σωλήνα βύσμα, στη συνέχεια μεταφέρθηκε σε μια καυτή. Όταν το αέριο στη φιάλη αρχίζει να επιτέλεση μηχανικού έργου και εκτινάσσει το βύσμα. Πρώτη μηχανή εξωτερικής καύσης που βασίζονται στη διαδικασία εντελώς. Ωστόσο, αργότερα ο εφευρέτης συνειδητοποίησαν ότι η θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση. Έτσι, η απόδοση έχει αυξηθεί σημαντικά. Αλλά ακόμα και αυτό δεν βοήθησε ο κινητήρας για να γίνει ευρέως διαδεδομένη.

Αργότερα Erickson, ένας μηχανικός από τη Σουηδία, βελτιωμένη σχεδίαση προσφορά ψύχθηκε και θερμάνθηκε αερίου σε σταθερή πίεση αντί του όγκου. Ως αποτέλεσμα, πολλά αντίγραφα άρχισε να χρησιμοποιείται για την εργασία στα ορυχεία, στα πλοία και στην εκτύπωση. Αλλά για τα πληρώματα, ήταν πολύ βαρύ.

Εξωτερικές κινητήρες καύσης από τη Philips

Αυτοί οι κινητήρες είναι από τους παρακάτω τύπους:

• ατμού?
• ο ατμοστρόβιλος?
• Stirling.

Ο τελευταίος τύπος δεν αναπτύχθηκε λόγω της χαμηλής αξιοπιστίας και οι άλλοι δεν είναι τα υψηλότερα ποσοστά σε σύγκριση με άλλους τύπους μονάδων εμφανίστηκε. Ωστόσο, το 1938, η Philips άρχισε και πάλι δουλειά. Οι κινητήρες έχουν συνηθίσει να οδηγούν γεννήτριες neelektrofitsirovannyh περιοχές. Το 1945, οι μηχανικοί της εταιρείας έχουν βρει τους χρησιμοποιεί με άλλο τρόπο: εάν ο άξονας να γυρίσετε έναν ηλεκτρικό κινητήρα, η ψύξη της κυλινδροκεφαλής έρχεται στο μείον εκατόν ενενήντα βαθμούς Κελσίου. Στη συνέχεια, αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα ψύξης βελτιωμένη μηχανή Stirling.

αρχή της λειτουργίας

Η δράση του κινητήρα είναι να λειτουργούν επί των θερμοδυναμικών κύκλων, στο οποίο λαμβάνει χώρα σε ποικίλες συμπίεσης θερμοκρασία και την επέκταση. Έτσι, η ρύθμιση της ροής του ρευστού εργασίας πραγματοποιείται μεταβάλλοντας τον όγκο (ή πίεση - ανάλογα με το μοντέλο). Αυτή είναι η αρχή της πλειοψηφίας αυτών των μηχανών, οι οποίες μπορεί να έχουν διαφορετικές λειτουργίες και τα συστήματα σχεδιασμού. Οι κινητήρες μπορούν να παλινδρομικό ή περιστροφικό. Μηχανήματα με μονάδες τους να λειτουργούν ως αντλίες θερμότητας, ψύκτες, γεννήτριες πίεση και ούτω καθεξής.

Επιπλέον, υπάρχουν μηχανές ανοικτού κύκλου, όπου η ρύθμιση της ροής πραγματοποιείται μέσω των βαλβίδων. Αυτό που ονομάζονται μηχανές Erickson, εκτός από την κοινή ονομασία το όνομα του Stirling. Το ICE χρήσιμη εργασία εκτελείται μετά την προ-συμπίεση της ένεσης αέρα και καυσίμου, θέρμανση το προκύπτον μίγμα αναμίχθηκε με καύση και διαστολή.

Η αρχή λειτουργίας του κινητήρα Stirling είναι η ίδια: σε χαμηλή θερμοκρασία συμπιέζεται, και σε υψηλές - διαστολής. Ωστόσο, διαφορετικές θέρμανση πραγματοποιείται: η θερμότητα παρέχεται από το εξωτερικό διαμέσου του κυλινδρικού τοιχώματος. Ως εκ τούτου, καλείται εξωτερικό κινητήρα εσωτερικής καύσης. Stirling χρησιμοποίησε την περιοδική μεταβολή της θερμοκρασίας με το έμβολο μετατόπισης. Τελευταία αέριο μετακινείται από τον ένα θάλαμο του κυλίνδρου στην άλλη. Από τη μία πλευρά, συνεχώς χαμηλή θερμοκρασία, και από την άλλη - σε υψηλά επίπεδα. Κατά τη μετακίνηση του εμβόλου προς τα πάνω κινείται αέριο από το θερμό στο ψυχρό κοιλότητα και κάτω - πίσω στο ζεστό. Πρώτα αερίου δίνει πολλή θερμότητα το ψυγείο, και στη συνέχεια από τον θερμαντήρα λαμβάνει όσο το έδωσε. Μεταξύ του θερμαντήρα και ψυγείο που βρίσκεται αναγεννητή - μια κοιλότητα πληρούται με ένα υλικό το οποίο δίνει αέριο εκπέμπει θερμότητα. Στον αναγεννητή αντίστροφης ροής επιστρέφει.

προωθητικό σύστημα συνδέεται με ένα έμβολο συμπιέζοντας το αέριο μέσα στο κρύο και επιτρέποντας να επεκταθεί με τη ζέστη. Με συμπίεση σε χαμηλότερη θερμοκρασία ο χρήσιμο έργο. Το όλο σύστημα λειτουργεί τέσσερις κύκλους με διακοπτόμενη κίνηση. μηχανισμός στροφάλου εξασφαλίζει έτσι τη συνέχεια. Ως εκ τούτου, αιχμηρά όρια μεταξύ των σταδίων του κύκλου δεν τηρείται, και η απόδοση του κινητήρα Stirling δεν μειώνεται.

Λαμβάνοντας υπόψη τα ανωτέρω, το συμπέρασμα είναι ότι ο κινητήρας είναι ένας κινητήρας έμβολο με εξωτερική παροχή θερμότητας, όπου το εργαζόμενο ρευστό δεν αφήνει το κλειστό χώρο και δεν αντικαθίσταται. σχέδια κινητήρα Stirling απεικονίζουν καλά τη συσκευή και την αρχή λειτουργίας της.

λεπτομέρειες του έργου

Sun, ηλεκτρικής ενέργειας, πυρηνική ενέργεια ή οποιαδήποτε άλλη πηγή θερμότητας μπορεί να παρέχει ενέργεια στον κινητήρα Stirling. Η αρχή της λειτουργίας του σώματός του είναι η χρήση του ηλίου, το υδρογόνο, ή αέρα. Τέλεια θερμικού κύκλου έχει τη μέγιστη δυνατή απόδοση του 30-40 τοις εκατό. Αλλά με μια αποτελεσματική αναγεννητή μπορεί να λειτουργήσει και με μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα. Η αναγέννηση, θέρμανσης και θερμικής ψύξης εναλλάκτες παρέχουν ενσωματωμένες, χωρίς έλαια εργασίας. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η λίπανση του κινητήρα χρειάζονται πολύ λίγη. Η μέση πίεση στον κύλινδρο είναι συνήθως από 10 έως 20 MPa. Ως εκ τούτου, απαιτεί ένα εξαιρετικό σύστημα σφραγίσεως και τη δυνατότητα ελαίου που εισέρχεται στο θάλαμο εργασίας.

συγκριτική χαρακτηριστικά

Οι περισσότερες μηχανές σήμερα οι εργαζόμενοι αυτού του τύπου χρησιμοποιούν υγρά καύσιμα. Έτσι συνεχής πίεση ελέγχεται εύκολα, μειώνοντας έτσι τις εκπομπές. Η απουσία των βαλβίδων παρέχει αθόρυβη λειτουργία. Η δύναμη της μάζας συγκρίσιμων κινητήρα με υπερσυμπίεση, η ειδική ισχύς που λαμβάνεται στην έξοδο είναι ίσο με το δείκτη της μονάδας ντίζελ. Η ταχύτητα και η ροπή είναι ανεξάρτητες μεταξύ τους.

Το κόστος παραγωγής του κινητήρα είναι πολύ υψηλότερη από την μηχανή εσωτερικής καύσεως. Αλλά αποδεικνύεται το αντίθετο ποσοστό στην επιχείρηση.

πλεονεκτήματα

Κάθε μοντέλο της μηχανής Stirling έχει πολλά πλεονεκτήματα:

• Απόδοση σε μοντέρνο σχεδιασμό μπορεί να είναι έως εβδομήντα τοις εκατό.
• Στη μηχανή έχουν υψηλή σύστημα ανάφλεξης, ένα εκκεντροφόρο και τις βαλβίδες. Δεν χρειάζεται να ρυθμιστεί καθ 'όλη τη διάρκεια της λειτουργίας.
• Stirling δεν έχει την έκρηξη στον κινητήρα εσωτερικής καύσης, το οποίο είναι ένα βαρύ φορτίο στον άξονα του κινητήρα, τα έδρανα και μπιέλες.
• Δεδομένου ότι δεν έχουν αυτό το αποτέλεσμα, λέγοντας ότι «ο κινητήρας σταματήσει.»
• Χάρη στην απλότητά της, η συσκευή μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα.
• Μπορεί να τρέξει σε ξύλο, και την πυρηνική και οποιοδήποτε άλλο είδος καυσίμου.
• Η καύση λαμβάνει χώρα εκτός του κινητήρα.

ελλείψεις

• Το κύριο μειονέκτημα του σχεδιασμού είναι η κατανάλωση του υλικού.
• Το εργαζόμενο ρευστό που πρέπει να ψύχεται, λόγω του ό, τι οι διαστάσεις είναι ουσιαστικά αυξημένη.
• Για ICE με ίσο χαρακτηριστικά που είναι απαραίτητα για να χρησιμοποιήσετε ένα υψηλής πίεσης.
• Δουλεύοντας την θερμότητα του σώματος τροφοδοτείται μέσω του τοιχώματος του εναλλάκτη θερμότητας, στο οποίο το περιορισμένο θερμική αγωγιμότητα.
• Για να αλλάξετε την ισχύ του κινητήρα, αλλαγή της έντασης του ενδιάμεσης δεξαμενής, τη μέση πίεση του εργαζόμενου ρευστού, η γωνία φάσης μεταξύ του εκτοπιστή και το έμβολο.

εφαρμογή

Επί του παρόντος, η γεννήτρια κινητήρα Stirling χρησιμοποιούνται σε πολλούς τομείς. Είναι ένα ευπροσάρμοστο πηγή ηλεκτρικής ενέργειας στα ψυγεία, αντλίες, υποβρύχια και μονάδες παραγωγής ηλιακής ενέργειας. Είναι μέσω της χρήσης των διαφόρων τύπων καυσίμων υπάρχει δυνατότητα ευρεία χρήση του.

αναγέννηση

Οι κινητήρες αυτοί άρχισαν πάλι να αυξάνεται, χάρη στη Philips. Στα μέσα του εικοστού αιώνα, έχει υπογράψει συμφωνία General Motors. Αυτή οδήγησε την ανάπτυξη του Stirling για χρήση στο χώρο και υποβρύχια συσκευές, πλοία και αυτοκίνητα. Μετά τους άλλη εταιρεία από τη Σουηδία, Ηνωμένο Stirling, ενεπλάκη στην ανάπτυξή τους, συμπεριλαμβανομένης της πιθανής χρήσης των επιβατικών αυτοκινήτων.

Σήμερα κινητήρα γραμμική Stirling χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις υποθαλάσσια, κοσμικής και ηλιακής συσκευές. Μεγάλο ενδιαφέρον να προκαλείται λόγω της συνάφειας των θεμάτων της υποβάθμισης του περιβάλλοντος, καθώς και τον έλεγχο του θορύβου. Στον Καναδά και τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γερμανία και τη Γαλλία, και η Ιαπωνία επιδιώκουν ενεργά να αναπτύξουν και να βελτιώσουν τη χρήση του.

το μέλλον

Εμφανή πλεονεκτήματα που έχει ένα έμβολο και ένα περιστροφικό κινητήρα του Stirling που συνίσταται στην μεγάλη διάρκεια ζωής, η χρήση διαφορετικών καυσίμων, χαμηλό θόρυβο και χαμηλή τοξικότητα, είναι ένας πολλά υποσχόμενος κινητήρα εσωτερικής καύσης για το φόντο κάνει. Ωστόσο, με δεδομένο το γεγονός ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης ανά πάσα στιγμή για τη βελτίωση, δεν μπορεί εύκολα να απορριφθεί. Τέλος πάντων, αυτή είναι η μηχανή σήμερα κατέχει ηγετική θέση, και να τους στο εγγύς μέλλον δεν προτίθεται να.