Двигатель Стирлинга

0
184

Скорее всего многие из вас слышали, а я думаю и знакомы с пресловутым двигателем. Хочется через этот пост обратить немного внимания (заслуженно на мой взгляд) на принцип работы и возможное его применение.

По существу собственно говоря, под капотом Стирлинг представляет собой тепловую машину (движение от разности температур), а классификация двигателей к которой принадлежит – двигатель внешнего сгорания, таких как отопление, но в отличие от последнего имеет замкнутый цикл (без нагнетания рабочей жидкости в окружающую среду, из-за чего не имеет таких потерь), используется и сжатие жидкости (ни в какой другой тепловой машине не делается), рабочая жидкость на самом деле газ (может воздух), нет клапанов, бесшумный, и может работать при довольно низких температурных различиях.

Открытый в 1816 году Робертом Стирлингом, известный позже как двигатель Стирлинга.

Как это работает? Известно, что газы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Давайте представим, что у нас есть цилиндр с поршнем, и есть какой-то газ. Если поместить двигатель в горячую воду, расширяющийся газ будет толкать поршень наружу. При охлаждении происходит обратный процесс. Однако если соединить поршень с механизмом, у нас будет работающий прототип. Есть такие решения, но более распространенный способ-заставить газ циркулировать в замкнутом объеме, разделение на холодную и горячую части, расширение и сжатие.

Двигатель Стирлинга
Двигатель Стирлинга

Он состоит из двух соединенных цилиндров разного сечения и двух поршней. По крайней мере - силового поршня то, который толкает расширяющийся газ. Это называется смещение поршня. Более наблюдательные заметят, что не касается стенок цилиндра. Это не является ошибкой. Его работа вытеснение равное объему газа в направлении противоположном направлению его движения. Газ проходит именно в этот „зазор“. Очевидно, что поршень должен быть объемным. Также это хороший топло-изолятор потому, что это и барьер между холодной и горячей частью машины. Поршни связаны друг с другом с помощью рейки и с маховиком способом, обеспечивающим оптимальную работу двигателя.

Использование любых газов – воздуха, водорода, азота, фреона. Не знаю как для пропан-бутана, но нет никаких препятствий, чтобы работать.

Конструкции разнообразны. Мы начнем с активных поршневых, вариант с радиально расположенными поршнями утопленными наполовину в воду, турбина, вплоть до двигателей с жидкими поршнями (поршень - жидкость). Он может быть использован для холодильника или теплового насоса, где циркуляция аммиака и воды в контуре, осуществляется не за счет конвекции, а именно по этому принципу.

Работает на небольшой разности температур, но поскольку это тепловая машина КПД зависит от разности температур. То есть лучше, чтобы он был выше. Большинству таких двигателей нужны 400ºС для того, чтобы работать, но при таких условиях и при механических напряжениях оказывается, что только металл хорошо подходит в качестве материала для рабочих моделей. Из-за тепло-проводимости металлов однако, получается „утечка” на корпус от горячей к холодной части машины, хотя изоляция решает эту проблему. Кроме того не многие материалы, которые эффективно герметизированы (для силового поршня) выдерживают такие перепады температур. Из-за этих причин, может оказаться более экономически эффективным, чтобы сделать двигатель работающий с 200 ºС, но в котором некоторые ключевые детали могут быть сделаны из пластика.



Отправить ответ

Оставьте первый комментарий!

Уведомление о
avatar