Двигун стірлінга

СТІРЛІНГ ПО-РОСІЙСЬКИ . Наука і життя

31.08.2015

СТІРЛІНГ ПО-РОСІЙСЬКИ

СТІРЛІНГ ПО-РОСІЙСЬКИ . Наука і життя

Роторний двигун зовнішнього згоряння складається з двох циліндрів, з’єднаних двома гілками трубопроводів — високого і низького тиску (для наочності ротори рознесені, хоча в дійсності вони перебувають на одному валу).

У 1816 році шотландець Роберт Стірлінг винайшов двигун із зовнішнім підведенням теплоти. Широкого поширення винахід в той час не отримало — занадто складною була конструкція порівняно з паровою машиною і з’явилися пізніше двигунами внутрішнього згоряння (ДВЗ).

Однак у наші дні знову виник гострий інтерес до двигунів Стірлінга. Постійно з’являється інформація про нові розробки і спробах налагодити їх масове виробництво. Наприклад, на голландській фірмі «Філіпс» побудували кілька модифікацій двигуна Стірлінга для великовантажних автомобілів. Двигуни зовнішнього згоряння ставлять на судах, на невеликих електростанціях і ТЕЦ, а в перспективі збираються оснащувати ними космічні станції (там їх передбачається використовувати для приводу електрогенераторів, оскільки двигуни здатні працювати навіть на орбіті Плутона).

Двигуни Стірлінга мають високий ккд, можуть працювати з будь-яким джерелом теплоти, безшумні, у них не витрачається робоче тіло, в якості якого зазвичай застосовують водень або гелій. Двигун Стірлінга міг би успішно використовуватися на атомних підводних човнах.

В циліндри працюючого двигуна внутрішнього згоряння разом з повітрям обов’язково заносяться частинки пилу, що викликають знос тертьових поверхонь. У двигунах із зовнішнім підведенням теплоти таке виключено, оскільки вони абсолютно герметичні. Крім того, мастило не окислюється і вимагає заміни значно рідше, ніж в ДВС.

Двигун Стірлінга, якщо його використовувати як механізм із зовнішнім приводом, перетворюється в холодильний агрегат. У 1944 році в Голландії зразок такого двигуна розкрутили з допомогою електромотора, і температура головки циліндра незабаром знизилася до -190°С. Подібні пристрої успішно використовують для зрідження газів.

І все ж складність системи кривошипів і важелів у поршневих двигунах Стірлінга обмежує їх застосування.

Проблему можна вирішити, замінивши поршні роторами. Основна ідея винаходу полягає в тому, що на загальному валу встановлені два робочих циліндра різної довжини з ексцентриковими роторами і пружними розділовими пластинами. Порожнину нагнітання (умовно — стиснення) малого циліндра з’єднана з порожниною розширення великого циліндра через канавки в розділових пластинах, трубопровід, теплообмінник-регенератор і нагрівач, а порожнину розширення малого циліндра — з порожниною нагнітання великого циліндра через регенератор і холодильник.

Двигун працює наступним чином. В кожний момент часу з малого циліндра в гілку високого тиску надходить певний обсяг газу. Щоб заповнити порожнину нагнітання великого циліндра і при цьому зберегти тиск, газ нагрівають в регенераторі і нагрівачі; його обсяг збільшується, і тиск залишається постійним. Те ж, але «з оберненим знаком» відбувається гілки низького тиску.

З-за різниці в площі поверхні роторів виникає результуюча сила F =∆p (Sб -Sм ), де ∆p — різниця тисків в гілках високого і низького тисків; Sб — робоча площа великого ротора; Sм — робоча площа малого ротора. Ця сила обертає вал з роторами, і робоче тіло безперервно циркулює, послідовно проходячи через всю систему. Корисний робочий об’єм двигуна дорівнює різниці обсягів двох циліндрів.

См. у номері на ту ж тему

Короткий опис статті: двигун стірлінга Обмежені запаси вуглеводневого палива і високі ціни на нього інженерів змушують шукати заміну двигунів внутрішнього згоряння. Російський винахідник пропонує просту конструкцію двигуна з зовнішнім підводом теплоти, який розрахований на любий Наука, журнал, журнал Наука, новини, новини науки, історія науки, наука, освіта, розвиток науки, філософія науки, російська наука, наука, світогляд, фізика, метод, біологія, астрономія, історія, сучасна наука, архів, науково-популярний, форум, техніка, історія техніки, розвиток техніки, техніка форум, математика forum, archive, інтерв’ю, історія Росії, освіта, школа

Джерело: СТІРЛІНГ ПО-РОСІЙСЬКИ | Наука і життя

Також ви можете прочитати