Двигун стірлінга

Двигун Стірлінга . Методолог

20.08.2015

Двигун Стірлінга

Submitted by content manager on пн, 24/08/2009 — 21:21

Розміщено на сайті 12.03.2009.

5 ПЕРЕДМОВА КАФЕДРИ ПРОГНОЗІВ

Двигун Стірлінга . Методолог
Добрий день, шановні читачі.

Наша серія випусків про автомобілі була б не повною, якщо б не розглянули автомобілі на двигуні зовнішнього згоряння, які були придумані в 1816 році шотландським священиком Робертом Стирлингом.

Спонукальним мотивом винахідника була величезна кількість травм, які отримували робітники на виробництвах епохи промислової революції в Англії.

Історія техніки повідомляє тільки про одному досвіді будівництва автомобілів

на основі використання цього двигуна. Це відбулося в 1972 році. Зображення цього автомобіля я не знайшов, зате відшукалася дуже цікава стаття російського інноваційного центру, яку я із задоволенням представляю сьогодні.

Для кваліфікованого читання пропоную невеликий загальноосвітній екскурс в цю область, яку я оформив у вигляді дайджесту з кількох цитат.

Цитата: «…Двигун Стірлінга — одна з найбільш відомих альтернатив паровій машині . Але в той час стирлинги не знайшли розвитку із-за низької надійності і відносно невисоких показників. І про них майже забули. Але у 1938 році за ініціативою відомої голландської фірми Philips робота над стирлингами відновилася. Інженери компанії вирішили пристосувати автономні двигуни для приводу генераторів в «неелектрифікованих» районах — щоб продавати там свої радіотовари. Розрахунки показали, що теоретично ККД двигуна Стірлінга значно вище інших моторів. Стирлинги відрізнялися безшумною роботою, економічністю і всеїдністю: головка циліндрів могла обігріватися і дровами і вугіллям, і навіть сонячними променями. А стаціонарне «зовнішнє горіння» визначало високу екологічність. У 1945 році інженери фірми Philips знайшли стирлингу зворотне застосування — розкрутивши вал двигуна електромотором, вони викликали охолодження головки циліндрів до мінус 190°С! Ця особливість двигуна Стірлінга знайшла застосування в промислових холодильних установках. А в 1972 році був побудований експериментальний автомобіль з чотирициліндровим стирлингом, але далі експериментів справа не пішла. Проте американське аерокосмічне агентство NASA знайшло можливість використовувати стирлинги у складі електростанцій для роботи в космосі…»Розрізняють двигуни зовнішнього згорання: паровий двигун. паротурбінний двигун . двигун Стірлінга

Двигуни Стірлінга. ВИДЕ0КЛИП

Двигун Стірлінга . Методолог
Двигун Стірлінга . Методолог

Джерело тепла нагріває газ в правій частині теплообмінного циліндра. Газ розширюється і через трубку чинить тиск на робочий поршень. Поршень опускається, штовхає шатун і поворачиает маховик. При цьому одночасно право двигатется насосний поршень. Він витісняє газ нагрівається частини теплообмінного циліндра в його холодну частину, яка має охлаждающееся ребра. Теплообмінний поршень заповнений теплоізоляційним матеріалом. Газ охолоджується, створюючи зворотне зусилля на робочий поршень, поршень піднімається вгору і цикл повторюється з початку.

Двигун Стірлінга . Методолог

двигун Стірлінга, двигун зовнішнього згорання, двигун із зовнішнім підведенням і регенерацією теплової енергії, що перетворюється в корисну механічну роботу. С. д. названий по імені англійського винахідника Р. Стірлінга (R. Stirling; 1790-1878), який у 1816-40 створив двигун з відкритим циклом, який працював на підігрівається повітрі. Двигун мав недосконалий регенератор (теплообмінник), був громіздким і важким, внаслідок чого не знайшов застосування. Сучасний С. д. працює по замкнутому регенеративному циклу (циклу Стірлінга), що складається з послідовно чергуються двох ізотермічних і двох изохорических процесів. Робоче тіло С. д. — гелій або водень під тиском 10-14 Мн/м2 (100-140 кгс/см2 ) знаходиться в замкнутому просторі і під час роботи не замінюється, а лише змінює обсяг при нагріванні і охолодженні. Регенератор як би розділяє простір на верхню (гарячу) і нижню (холодну) порожнини (рис. 1). До верхньої порожнини тепло підводиться від нагрівача, від нижньої відводиться охолоджувачем, в якому циркулює вода. Основні якості двигуна Стірлінга — економічність, невисокі рівні вироблених при роботі шумів і вібрацій, можливість використовувати різні види палива і мала токсичність відпрацьованих газів. Сьогодні двигуни Стірлінга використовуються лише в деяких спеціалізованих областях, наприклад, у підводних човнах або як допоміжні генератори на яхтах, де потрібна тиша.

Двигун Стірлінга . Методолог
Двигун Стірлінга . Методолог
Двигун Стірлінга . Методолог

Ще одна цитата. «…Розвиток будь-якої техніки йде шляхом неухильного її ускладнення, і, незважаючи на зрослу собівартість, воно завжди, прямо або побічно, окупає себе. Є можливості вдосконалення і двотактних ДВЗ, що встановлюються, в основному, на мотоциклах. Вони видають значно більшу ніж чотиритактні ДВС потужність і розгінну динаміку за рахунок меншого холостого ходу поршнів і супутнього йому опору інерції і тертя.

Проте нинішні двухтактникі більше «ненажерливі», так як разом з відпрацьованими газами в вихлопну трубу у них вилітає частина паливоповітряної суміші, що надходить в цей час в циліндр для подальшого спалювання. Логічно до існуючого циклу додати короткочасну фазу примусовою (за допомогою турбо наддуву) вентиляції циліндра, частково охолоджує його зсередини простим повітрям в початковий момент зворотного ходу поршня, з тим, щоб запобігти викидам і забезпечити поліпшені умови згоряння більш збагаченою паливоповітряної суміші, впускаємої в циліндр тільки після закриття випускного клапана.

Іноді на підводних човнах і в космосі, в шахтах і тунелях, на потужних електростанціях і в кімнатних умовах, вже використовуються дуже екологічні двигуни Стірлінга, винайдені аж у 1817 році. У них абсолютно замкнутому просторі під великим тиском (200-500 атмосфер) інертний газ (гелій) нагрівається від печі з зовнішнім підведенням тепла (розширюється), а з іншого боку циліндра, вже в особливому холодильнику, він охолоджується, т. тобто зменшує свій обсяг. Виникаюча різниця тиску над поршнем і під ним штовхає цей поршень, потім в роботу вступають інші циліндри або використовується запасена енергія обертового маховика. Замість поршнів можуть працювати і турбіни.

«Стірлінг» може працювати на будь-якому паливі: твердому, рідкому, газоподібному, від енергії сонця, атомного реактора і, взагалі, від будь-яких джерел тепла, навіть не пов’язаних з горінням.(виділено КП) Завдяки високій максимальному обертовому моменту на низьких обертах «Стірлінг» здатний долати значні перевантаження і при цьому, на відміну від звичайних двигунів, він не глохне, і дозволяє обійтися навіть без коробки передач або варіатора.

Порівняльна потужність, ККД, економічність, невимогливість до палива і змащення, невибагливість і простота обслуговування, універсальність застосування, безшумність, легкий запуск в холодну пору року, довговічність, мала питома вага і компактність, низька собівартість, надійність та інші параметри вигідно відрізняють двигуни Стірлінга від традиційних двигунів внутрішнього згоряння.

Виробники серійних автомобілів майже не цікавляться володіють воістину фантастичними характеристиками «Стирлингами» через порівняно повільною їх розгінної динаміки. Але в тій же гібридної силової установки в парі з електродвигуном (через безступінчатий варіатор) «Стірлінг» цілком би міг прижитися на будь-якому автомобілі. (ВИДІЛЕНО КП)

Через прогресуючого зростання цін на нафту і неминучого глобальної енергетичної й екологічної кризи є сенс частіше повертатися до різних способів економії палива, нехай дещо призабутих, але, з залученням сучасних технологій, що відкривають вельми багатообіцяючі перспективи…»

Ще одна цитата: «…Двигуни Стірлінга допоможуть країнам, що розвиваються

Опубліковано: 26.10.2006, 11:15

Двигун Стірлінга . Методолог
Американська компанія Infinia до кінця поточного року розраховує завершити розробку конструкції нових електрогенераторів для країн, що розвиваються, побудованих на основі так званих двигунів Стірлінга.

Двигун Стірлінга (зовнішнього згоряння) являє собою теплову машину, здатну працювати від будь-якого джерела тепла, наприклад, від спалюваного палива або енергії сонячних променів. Перші елементарні двигуни зовнішнього згоряння були відомі ще в кінці XVII століття, однак запатентував вперше їх шотландський священик Роберт Стірлінг 27 вересня 1816 року. Принцип роботи двигуна Стірлінга полягає в постійно чергуються циклах нагрівання і охолодження газу в закритому циліндрі. При нагріванні газ розширюється і рухає робочий поршень. Цей поршень опускається, штовхає шатун і повертає маховик. Одночасно змінюється положення так званого витіснювальний поршня, який переміщує газ з нагрітої в холодну зону. Газ охолоджується і створює зворотне зусилля на робочий поршень. Витискувач потім переміщує газ в гарячу зону, і весь цикл повторюється. У ролі газу може використовуватися звичайний повітря, водень або гелій.

Двигуни Стірлінга розроблялися як альтернатива паровим машинам, котли яких часто вибухали через занадто високого тиску або неякісних матеріалів. Однак у компанії Infinia вважають, що двигуни зовнішнього згоряння, створені ще два століття тому, можуть знайти застосування і в наші дні. Установка, що розробляється фахівцями Infinia, буде використовувати енергію Сонця. На відміну від традиційних сонячних батарей, коефіцієнт корисної дії яких становить від 12 до 15 відсотків і рідко досягає 22 відсотків, ККД установки Infinia на основі двигуна Стірлінга буде складати не менше 24 відсотків.

Як повідомляє CNET News, в установці Infinia буде застосовуватися спеціальна «тарілка» для акумуляції сонячної енергії, яка буде нагрівати газ і приводити в дію двигун Стірлінга. Потужність всієї установки складе близько трьох кіловат. Комерційні поставки електрогенераторів компанія Infinia планує почати в 2008 році. Про їх вартість поки нічого не повідомляється…»

Список сайтів з даної теми:

Короткий опис статті: двигун стірлінга

Джерело: Двигун Стірлінга | Методолог

Також ви можете прочитати