Наша сеть партнеров Banwar
Теплова машина двигун Стірлінга
Двигун Стірлінга - теплова машина, в якій рідке або газоподібне робоче тіло рухається в замкнутому об'ємі, різновид двигуна зовнішнього згоряння. Заснований на періодичному нагріванні і охолодженні робочого тіла з витяганням енергії з виникає при цьому зміни обсягу робочого тіла.
Даний тип двигунів винайдений в дев'ятнадцятому столітті. Вони пройшли стадію підйому, потім були забуті, однак пережили парові двигуни, двигуни внутрішнього згоряння і знову відродилися в двадцятому столітті. Сьогодні над їх створенням трудяться багато інженерів і любителі.
Варто зазначити, що універсальної методики розрахунку Стірлінг-машин не існує до цих пір. Левова частка технічних рішень і методик розрахунку при створенні дослідних зразків двигунів Стірлінга автоматично стає «ноу-хау» компаній-розробників і ретельно приховується. Двигуни Стірлінга не зустрінеш у вільному продажі, як газонокосарки або автономні генератори. При цьому «Стірлінг» використовуються в якості енергоустановок на космічних супутниках, застосовуються як маршові двигуни на сучасних підводних човнах.
Мембранний Двигун Стірлінга для сонячних установок
Стірлінг-машини з однаковим успіхом можна «вмонтувати» і в триммер для стрижки газонів, і в марсохід. В конструкції двигуна немає клапанів, розподільних валів, відсутня система запалювання в її звичній формі, немає стартера! Деякі конструкції мають ефект самозапуска. Для роботи годиться будь-яке джерело тепла: енергія сонця, гній, сіно, дрова, вугілля, нафта, газ, ядерний реактор - підійде все! І при даній «всеїдності» коефіцієнт корисної дії «Стірлінг» не поступається показникам двигунів внутрішнього згоряння. Але і це не все. Стірлінг-машини оборотні. Тобто підбиваючи теплову енергію, отримуємо механічну, розкручуючи маховик двигуна виробляємо холод.
Двигун Стірлінга залежить тільки від зовнішнього надходження тепла. Що це тепло постачає принципового значення не має. Тому двигун Стірлінга являеться ідеальним кандидатом для перекладу сонячного випромінювання в механічну енергію:
1. У двигуні Стірлінга постійне кількість робочого газу (гелій або водень) постійно нагреваеться і охлаждаеться.
2. Через розширення при нагріванні і стисненні при охолодженні, робочий газ приводить в рух два поршня, кожен з яких прикріплений до валу - таким чином передаеться енергія.
3. Ефективність двигуна Стірлінга зростає при зростанні температури, тому він являється ідеальною комбінацією для виробництва енергії через сонячний колектор.
4. Тут немає внутрішнього згоряння, тому установка Стірлінга працює майже безшумно.
5. Потенційний життєвий цикл двигуна Стірлінга являеться дуже тривалим, тому що тут немає внутрішнього зносу через горіння палива.
Можна запасати з його допомогою енергію, використовуючи в якості джерела тепла теплоакумулятори на розплавах солей. Такі акумулятори перевершують за запасом енергії хімічні акумулятори та дешевше їх. Використовуючи для регулювання потужності зміна фазного кута між поршнями, можна акумулювати механічну енергію, гальмуючи двигуном. В цьому випадку двигун перетворюється в тепловий насос.
плюси стирлингов
- ККД двигуна Стірлінга може досягати 65-70% ККД від циклу Карно при сучасному рівні проектування і технології виготовлення. Крім того крутний момент двигуна майже не залежить від швидкості обертання коленвала. У двигунах внутрішнього згоряння навпаки максимальний крутний момент досягається в вузькому діапазоні частот обертання.
- В конструкції двигуна відсутня система високовольтного запалювання, клапанна система і, відповідно, распредвал. Грамотно спроектований і технологічно виготовлений двигун Стірлінга не вимагає регулювання і настройки в процесі всього терміну експлуатації.
- В ДВС згоряння томліво-повітряної суміші в циліндрі двигуна є, по суті, вибухом зі швидкістю поширення вибухової хвилі 5-7 км / сек. Цей процес дає жахливі пікові навантаження на шатуни, колінчастий вал і підшипники. Стирлинги позбавлені цього недоліку.
- Двигун не буде «вередувати» через втрату іскри, що засмітився карбюратора або низького заряду акумулятора, оскільки не має цих агрегатів. Поняття «двигун заглох» не має сенсу для Стірлінга. Стірлінг може зупинитися, якщо навантаження перевищує розрахункову. Повторно запуск здійснюється одноразовим проворотом маховика колінчастого вала.
Простота конструкції дозволяє тривало експлуатувати Стірлінг в автономному режимі.
- Двигун Стірлінга може використовувати будь-яке джерело теплової енергії, починаючи з дров і закінчуючи ядерним паливом.
- Від згоряння палива відбувається поза внутрішнього об'єму двигуна (на відміну від ДВС), що дозволяє забезпечити рівномірне горіння палива і повне його дожигание (тобто відбір максимуму міститься в паливі енергії і мінімізація викиду токсичних компонентів).
мінуси стирлингов
- Оскільки згоряння палива відбувається поза двигуном, а відведення тепла здійснюється через стінки радіатора (Стірлінг мають замкнутий об'єм) габарити двигуна збільшуються.
- Ще один мінус - матеріаломісткість. Для виробництва компактних і потужних Стірлінг-машин потрібні жароміцні стали, що витримують високий робочий тиск і в той же час, що володіють низькою теплопровідністю. Звичайна мастило для Стірлінга не годиться - коксується при високій температурі, завдяки чому необхідні матеріали з низьким коефіцієнтом тертя.
- Для отримання високої питомої потужності в якості робочого тіла в Стірлінг використовують водень або гелій. Водень вибухонебезпечний, при високих температурах розчиняється в металах, утворюючи металогідриди - тобто руйнує циліндри двигуна. До того ж водень, як і гелій має високу проникаючу здатність і проникає через ущільнення рухомих частин двигуна, знижуючи робочий тиск.
Коментарі:
Як розрахувати електричну потужність обладнання Чисте довкілля або сланцевий газ