Stirling motor - funktionsprincip. Den lave temperatur Stirling motor (foto)

Stirling motor, hvis princip er kvalitativt forskellig fra den sædvanlige for alle forbrændingsmotoren, engang var den sidste til at konkurrere. Men på et tidspunkt glemte det. Som bruges denne motor i dag, hvad er princippet om dens drift (i artiklen kan også findes de motoriske Stirling tegninger, der viser hans arbejde), og hvad er udsigterne til fremtidig brug, se nedenfor.

historie

I 1816, blev Robert Stirling i Skotland patenteret varme motor, opkaldt i dag til ære for sin opfinder. De første varmluftmotor blev opfundet før ham. Men Stirling føjet til enheden renere, der i den tekniske litteratur kaldes en regenerator eller en varmeveksler. Takket være ham, øget motorens ydeevne, mens du holder enheden i varme.

Motor erkendte mest holdbare dampmaskine rådighed på det tidspunkt, da han aldrig eksploderede. Foran ham, andre motorer sådant problem opstår ofte. På trods af den tidlige succes, i begyndelsen af det tyvende århundrede, fra dens udvikling faldt, da det er blevet mindre omkostningseffektive sammenlignet med de nye så andre forbrændingsmotorer og elektriske motorer. Men Stirling blev stadig brugt i nogle brancher.

Ekstern motor forbrænding

Princippet om drift af alle varmemaskiner er, at de store mekaniske kræfter end med en kold sammenpresning i den ekspanderede tilstand for gassen nødvendig. For at demonstrere denne erfaring kan udføres med to potter fyldt med koldt og varmt vand samt en flaske. Sidstnævnte dyppes i koldt vand, plug rør, derefter overført til et varmt. Når gassen i flasken begynder at udføre mekanisk arbejde og skubber stikket. Først ekstern forbrændingsmotor baseret på processen helt. senere opfinderen indså, at varmen kan anvendes til opvarmning. Således har væsentligt forbedret. Men selv dette hjalp ikke motoren til at blive udbredt.

Senere Erickson, en ingeniør fra Sverige, forbedret design offer afkølet og opvarmet gas ved konstant tryk stedet for volumen. Som et resultat, en masse kopier begyndte at blive brugt til arbejde i minerne, på skibe og i print. Men for de besætninger, de var for tung.

Eksterne Forbrændingsmotorer fra Philips

Disse motorer er af følgende typer:

• damp;
• dampturbinen;
• Stirling.

Sidstnævnte type udviklede ikke på grund af den lave pålidelighed og de andre er ikke de højeste rater i forhold til andre typer af enheder dukkede. Men i 1938 har Philips genoptaget arbejdet. Motorer er blevet brugt til at drive generatorer i neelektrofitsirovannyh områder. I 1945 er selskabets ingeniører fandt dem på anden måde bruge: hvis akslen til at spinde en elektrisk motor, køling af topstykket kommer til minus 190 grader Celsius. Derefter blev det besluttet at blive brugt i køleanlæg forbedret Stirling motor.

virkemåde

Virkningen af motoren er at operere på de termodynamiske cyklusser, hvori forekommer ved varierende temperatur kompression og ekspansion. Således arbejder regulering fluidstrømning realiseres ved at variere volumen (eller tryk - afhængig af model). Dette er princippet om de fleste af disse maskiner, som kan have forskellige funktioner og design ordninger. Motorerne kan tilbagegående eller roterende. Maskiner med deres enheder opererer som varmepumper, kølere, trykgeneratorer og så videre.

Derudover er der open-taktsmotorer, hvor reguleringen strømning realiseres gennem ventilerne. At de kaldes motorer Erickson, foruden det fælles navn navnet på Stirling. ICE nyttigt arbejde udføres efter forkomprimere indsprøjtningen luft og brændstof, opvarmning af den resulterende blanding blev blandet med forbrænding og ekspansion.

motor arbejdsprincip Stirling er det samme: ved lav temperatur komprimeres, og ved højt - ekspansion. Imidlertid forskellig opvarmning udføres: den varme tilføres udefra gennem cylindervæggen. Derfor kaldes han en ekstern forbrændingsmotor. Stirling anvendes den periodiske temperaturændring med forskydningen stempel. Sidste gas bevæger sig fra den ene cylinder kammer til et andet. På den ene side, konstant lav temperatur, og på den anden - høj. Når bevæge stemplet opad gas bevæger sig fra den varme til den kolde hulrum og ned - tilbage i den varme. Først gas giver en masse varme køleskabet, og derefter fra varmeapparatet får lige så meget som han gav. Mellem varmeren og køleskab placeret regenerator - et hulrum fyldt med et materiale, som gas afgiver varme. I omvendt strømning regenerator returnerer det.

drivmiddel systemet er forbundet med et stempel komprimere gassen i kulden og gør det muligt at udvide i varmen. Ved kompression ved en lavere temperatur det nyttige arbejde. Hele systemet kører fire cykler med intermitterende bevægelse. Krumtapmekanisme sikrer således kontinuitet. Derfor er skarpe grænser mellem de stadier i cyklus ikke overholdes, og Stirling motorens effektivitet reduceres ikke.

I betragtning af ovenstående, er konklusionen, at motoren er en stempelmotor med en ekstern varmetilførsel, hvor arbejdsfluidet ikke forlader det lukkede rum og ikke skiftes. Stirling motor tegninger illustrerer godt enheden og dens funktionsprincip.

detaljer af arbejdet

Sol, elektricitet, atomkraft eller andre varmekilder kan levere energi til Stirling motor. Princippet om driften af hans krop er i anvendelsen af helium, hydrogen eller luft. Perfekt termisk cyklus har den størst mulige effektivitet i 30-40 procent. Men med en effektiv regenerator det kan arbejde og med højere effektivitet. Regeneration, opvarmning og køling varmevekslere har indbyggede, uden arbejder olier. Det skal bemærkes, at motoren smøring har brug for meget lidt. Det gennemsnitlige tryk i cylinderen er sædvanligvis fra 10 til 20 MPa. Derfor kræver det en fremragende lukkeanordning og muligheden for olie ind i arbejdskammeret.

komparative karakteristika

De fleste arbejdere i dag motorer af denne type hjælp flydende brændstof. Således konstant tryk let kontrolleres, og derved reducere emissionerne. Fraværet af ventiler giver stille drift. Kraften af masse sammenlignelig motor med turboladning, den specifikke effekt opnås på udgangen er lig med indekset af diesel enhed. Den hastighed og drejningsmoment er uafhængige af hinanden.

Udgifterne til motorens produktion er meget højere end forbrændingsmotoren. Men det viser sig den omvendte kurs i operationen.

fordele

Enhver model af Stirling motor har mange fordele:

• Effektivitet på moderne design kan være op til halvfjerds procent.
• I motoren har høj tændingssystem, en knastaksel og ventiler. Det behøver ikke at blive justeret under hele driftsperioden.
• Stirling har ikke eksplosionen i forbrændingsmotoren, hvilket er en stor belastning på krumtapakslen, lejer og plejlstænger.
• Da de ikke har den effekt, siger, at "motoren gik i stå."
• Takket være sin enkelhed enheden kan betjenes i lang tid.
• Den kan køre på træ, og nukleare og enhver anden form for brændstof.
• Forbrænding finder sted uden for motoren.

mangler

• Den største ulempe ved designet er dens forbrug af materialer.
• Arbejdsfluidet, der skal afkøles, på grund af hvad dimensionerne er væsentligt forøget.
• For ICE med lige nødvendige egenskaber til at anvende et højt tryk.
• Ved at bearbejde kroppen varme tilføres gennem væggen af varmeveksleren, hvor den begrænsede varmeledningsevne.
• For at ændre motorens effekt, ændre volumen af buffertanken, gennemsnitstrykket af arbejdsfluidet, fasevinklen mellem forskydningselement og stemplet.

ansøgning

I øjeblikket er Stirlingmotorgenerator bruges på mange områder. Det er en alsidig elektrisk energikilde i køleskabe, pumper, ubåde og solenergianlæg. Det er gennem brug af forskellige typer af brændstof er der en mulighed for den udbredte anvendelse.

genfødsel

Disse motorer igen begyndte at vokse takket være Philips. I midten af det tyvende århundrede har det underskrevet en aftale General Motors. Hun førte til udvikling af Stirling til brug i rummet og undervandsarbejder enheder, skibe og biler. Efter dem andet selskab fra Sverige, Det Forenede Stirling, blev involveret i deres udvikling, herunder eventuel anvendelse i personbiler.

I dag lineær Stirling motor bruges på undersøiske installationer, kosmisk og sol enheder. Af stor interesse for den er forårsaget på grund af relevansen af de spørgsmål af miljøforringelse, samt støj kontrol. I Canada og USA, Tyskland og Frankrig, og Japan aktivt søger at udvikle og forbedre dets anvendelse.

fremtiden

Indlysende fordele, som har et stempel og en roterende motor af Stirling består i en lang levetid, brugen af forskellige brændsler, lavt støjniveau og lav toksicitet, gør det til en meget lovende forbrændingsmotor til baggrunden. Men i betragtning af, at forbrændingsmotoren til altid at forbedre, det ikke let kan afvises. Anyway, det er motoren i dag indtager en førende position, og tage dem i den nærmeste fremtid agter ikke at.