Motor Stirling - Principiul de funcționare. Motorul Stirling cu temperatură scăzută (foto)

Stirling motor, principiul care este calitativ diferit de obicei pentru toate motor cu ardere internă, odată ce a fost ultimul pentru a concura. Cu toate acestea, la un moment dat a uitat despre asta. Deoarece acest motor de astăzi este folosit, ceea ce este principiul de funcționare (în articol poate fi, de asemenea, găsite motorul Stirling desenele care demonstrează activitatea sa), și care sunt perspectivele pentru o utilizare viitoare, a se vedea mai jos.

poveste

În 1816, Robert Stirling în Scoția a fost patentat cu motor termic, numit astăzi în onoarea inventatorului său. Primele motoare cu aer cald au fost inventate înaintea lui. Dar Stirling adăugat la curat dispozitiv care în literatura de specialitate se numește un regenerator sau un schimbător de căldură. Datorită lui, a crescut performanța motorului în timp ce țineți unitatea în căldură.

Motorul recunoscut motor cu aburi cel mai durabil disponibile la momentul respectiv, din moment ce el nu a explodat. Înainte de el, alte motoare o astfel de problemă apare de multe ori. În ciuda succesului devreme, la începutul secolului al XX - lea, de la dezvoltarea sa a scăzut, astfel cum aceasta a devenit mai puțin rentabile în comparație cu celelalte atunci emergente motoare cu ardere internă și motoare electrice. Cu toate acestea, Stirling a fost încă folosit în unele industrii.

motor cu combustie externă

Principiul de funcționare a tuturor motoarelor termice este faptul că forțele mecanice mari decât cu o compresie la rece în stare extinsă pentru gazul necesar. Pentru a demonstra această experiență poate fi realizată cu două vase pline cu apă rece și caldă precum și o sticlă. Acesta din urmă este scufundată în apă rece, tub dop, apoi transferat la un hot. Atunci când gazul din sticlă începe să se efectueze un lucru mecanic și ejectat plug. Primul motor cu ardere externă, pe baza procesului complet. Cu toate acestea, mai târziu, inventatorul a realizat că căldura poate fi utilizată pentru încălzire. Astfel, performanța a crescut considerabil. Dar chiar și acest lucru nu a ajutat motorul să devină pe scară largă.

Ulterior Erickson, un inginer din Suedia, îmbunătățită care oferă un design răcit și gaz încălzit la presiune constantă în loc de volum. Ca urmare, o mulțime de copii au început să fie folosite pentru a lucra în mine, pe nave și în imprimare. Dar pentru echipajele, ei erau prea grele.

Motoare combustie externă de la Philips

Aceste motoare sunt de următoarele tipuri:

• abur;
• turbina cu abur;
• Stirling.

Ultimul tip nu au dezvoltat datorită fiabilității reduse, iar altele nu sunt cele mai mari rate în comparație cu alte tipuri de unități au apărut. Cu toate acestea, în 1938, Philips a reluat activitatea. Motoarele au devenit folosite pentru a conduce vehicule generatoare în zonele neelektrofitsirovannyh. În 1945, inginerii companiei au găsit să le utilizeze în alt mod: în cazul în care arborele să se rotească un motor electric, răcirea capului cilindrului vine la minus o sută nouăzeci de grade Celsius. Apoi sa decis să fie utilizate în sistemele de refrigerare îmbunătățită a motorului Stirling.

Principiul de funcționare

Acțiunea motorului este de a opera pe ciclurile termodinamice, în care are loc la diferite temperaturi de compresie și expansiune. Astfel, reglarea fluxului de fluid de lucru se realizează prin variația volumului (sau presiune - în funcție de model). Acesta este principiul majorității acestor mașini, care pot avea diferite funcții și scheme de proiectare. Motoarele pot fi cu piston alternativ sau rotativ. Mașinile cu unitățile lor funcționează ca pompe de căldură, răcitoare, generatoare de presiune și așa mai departe.

În plus, există motoare cu ciclu deschis, în cazul în care de reglare a curgerii se realizează prin supape. Că acestea sunt numite motoare Erickson, pe lângă denumirea comună numele de Stirling. Lucrarea utilă ICE este realizată după precomprimare injecția de aer și combustibil, încălzirea amestecului rezultat a fost amestecat cu combustie și expansiune.

Principiul de funcționare al motorului Stirling este aceeași: la temperatură scăzută este comprimat, iar la înaltă - expansiune. Cu toate acestea, diferite de încălzire se realizează: căldura este furnizată din exterior prin peretele cilindrului. De aceea, el este numit un motor cu ardere externă. Stirling utilizat modificarea temperaturii periodică cu pistonul de deplasare. Ultimul gaz se deplasează dintr-o cameră de cilindru în altul. Pe de o parte, în mod constant temperatură scăzută, iar pe de altă parte - de mare. Atunci când se deplasează pistonul se deplasează în sus de gaz de la fierbinte la cavitatea rece și în jos - înapoi în fierbinte. În primul rând de gaze oferă o mulțime de căldură frigider, și apoi de la încălzitorul primește la fel de mult ca el a dat. Între încălzitor și un regenerator frigider amplasat - o cavitate umplută cu un material care cedează căldură gaz. În regenerator de flux invers se întoarce.

Sistemul propulsor este conectat cu un piston de comprimare a gazului în frig și permițând să se extindă în căldură. Prin comprimarea la o temperatură mai scăzută munca utilă. Întregul sistem se execută patru cicluri cu mișcare intermitentă. Mecanismul bielă asigură astfel o continuitate. Prin urmare, limite clare între etapele ciclului nu este respectat, iar randamentul motorului Stirling nu scade.

Având în vedere cele de mai sus, concluzia este că motorul este un motor cu piston, cu o sursă de căldură externă, în care fluidul de lucru nu părăsește spațiul închis și nu este înlocuit. desene ale motorului Stirling ilustrează bine dispozitivul și principiul său de funcționare.

detalii cu privire la activitatea

Soare, energie electrică, energia nucleară sau orice altă sursă de căldură poate furniza energie în motor Stirling. Principiul de funcționare a corpului său este în utilizarea de heliu, hidrogen, sau aer. Ciclul termic perfect are eficienta maxima posibila de treizeci-patruzeci la sută. Dar, cu un regenerator eficient se poate lucra și cu eficiență mai mare. Regenerare, de încălzire și de răcire de căldură schimbătoarelor furnizează construit, fără uleiuri de lucru. Trebuie remarcat faptul că lubrifierea motorului nevoie de foarte puțin. Presiunea medie în cilindru este de obicei de la 10 la 20 MPa. Prin urmare, este nevoie de un sistem de etanșare excelentă și posibilitatea de ulei care intră în camera de lucru.

caracteristicile comparative

Majoritatea lucrătorilor motoare astăzi de acest tip care utilizează combustibil lichid. Astfel presiune continuă ușor de controlat, reducând astfel emisiile. Absența supapelor asigură o funcționare silențioasă. Puterea motorului comparabil masei cu supraalimentarea, puterea specifică obținută la ieșire este egală cu indicele unității diesel. Viteza și cuplul sunt independente unul față de celălalt.

Costul de producție a motorului este mult mai mare decât motorul cu ardere internă. Dar se pare că rata inversă în operațiune.

avantaje

Orice model al motorului Stirling are multe avantaje:

• Eficiență la un design modern, poate fi de până la șaptezeci la sută.
• În motorul au un sistem de aprindere de mare, un arbore cu came și supapele. Aceasta nu trebuie să fie ajustate pe parcursul întregii perioade de funcționare.
• Stirling nu are explozia în motorul cu ardere internă, care este o sarcină grea pe arborele cotit, lagărele și tijele de legătură.
• În ceea ce ei nu au în acest sens, spunând că „motorul oprit.“
• Datorită simplității sale dispozitivul poate fi utilizat pentru o lungă perioadă de timp.
• Se poate rula pe lemn, și nucleare, precum și orice alt tip de combustibil.
• Arderea are loc în afara motorului.

deficiențe

• Dezavantajul principal al designului este consumul de materiale.
• Fluidul de lucru care urmează să fie răcite, datorită dimensiunilor ce cresc substanțial.
• Pentru ICE cu caracteristici egale necesare pentru a utiliza o presiune ridicată.
• Lucrând căldura corpului este alimentat prin peretele schimbătorului de căldură, în care conductivitatea termică limitată.
• Pentru a schimba puterea motorului, schimbați volumul rezervorului tampon, presiunea medie a fluidului de lucru, unghiul de fază dintre pistonul și pistonul.

cerere

În prezent, generatorul de motor Stirling folosit în multe domenii. Este o sursă versatilă de energie electrică în frigidere, pompe, submarine și centrale electrice solare. Este, prin utilizarea diferitelor tipuri de combustibil există posibilitatea de utilizarea sa pe scară largă.

renaștere

Aceste motoare a început din nou să crească datorită Philips. La mijlocul secolului al XX-lea a semnat un acord General Motors. Ea a condus la dezvoltarea de Stirling pentru utilizare în spațiu și dispozitive subacvatice, nave și mașini. După ce le-alta firma din Suedia, United Stirling, sa implicat în dezvoltarea lor, inclusiv posibila utilizare în autoturisme.

Astăzi motor liniar Stirling este utilizat pe instalațiile, cosmice și submarine dispozitive solare. De mare interes pentru aceasta este cauzată din cauza relevanței problemelor de degradare a mediului, precum și controlul zgomotului. În Canada și Statele Unite ale Americii, Germania și Franța, Japonia și caută în mod activ să dezvolte și să îmbunătățească utilizarea acestuia.

viitor

Avantaje evidente care are un piston și un motor rotativ din Stirling care constă în durată lungă de viață, utilizarea de combustibili diferiți, zgomot redus și toxicitate redusă, un motor cu ardere internă foarte promițătoare pentru fundal face. Cu toate acestea, având în vedere faptul că motorul cu ardere internă, în orice moment pentru a îmbunătăți, aceasta nu poate fi ușor respinsă. Oricum, acest lucru este motorul astăzi ocupă o poziție de conducere, și să le ia în viitorul apropiat nu intenționează să.