Стърлинг двигател - принцип на работа. Стърлинг двигател при ниска температура (снимка)

Стърлинг двигател, чийто принцип е качествено различен от обичайния за всички двигателя с вътрешно горене, след като беше последният да се конкурират. Въпреки това, в някакъв момент забравих за него. Тъй като този мотор се използва и днес, това, което е на принципа на неговото действие (в статията може да се намери на двигателя на Стърлинг, чертежи, които показват работата си), и какви са перспективите за бъдеща употреба, виж по-долу.

история

През 1816 г., Робърт Стърлинг в Шотландия е патентован двигател с вътрешно горене, наречен днес в чест на своя създател. Първите въздушни двигатели Горещите са изобретени преди него. Но Стърлинг добавя към почистване на устройство, което в техническата литература се нарича обновител или топлообменник. Благодарение на него, се увеличават мощността на двигателя, докато държите устройството в топлина.

Двигател призна най-трайни парен двигател на разположение по това време, тъй като той никога не е избухнала. Преди него, други двигатели такъв проблем възниква често. Въпреки ранния успех, в началото на ХХ век, от нейното развитие е намалял, тъй като тя е станала по-малко рентабилни в сравнение с бързо развиващи се след това други от двигатели с вътрешно горене и електрически двигатели. Въпреки това, Стърлинг все още се използва в някои отрасли.

двигател с външно горене

Принципът на работа на всички топлинни двигатели е, че големите механични сили, отколкото със студена компресиране в разширено състояние на газа е необходимо. За да се демонстрира този опит може да се извърши с две саксии, пълни с топла и студена вода, както и бутилка. Последното се потапя в студена вода, щепсел тръба, след това се прехвърля в горещо. Когато газа в бутилката започва да извършва механична работа и изхвърля щепсела. Първо двигател с външно горене, работещи по метода напълно. Въпреки това, по-късно изобретателят осъзнах, че топлината може да се използва за отопление. По този начин, изпълнението се е увеличил значително. Но дори и това не помогна на двигателя, за да се разпространи.

По-късно Erickson, инженер от Швеция, подобрен дизайн предлагане охлажда и нагрят газ при постоянно налягане, а не обем. В резултат на това много копия започва да се използва за работа в мините, на корабите и в печата. Но за екипажите, те са твърде тежки.

Външни ДВГ от Philips

Тези двигатели са от следните видове:

• пара;
• турбината пара;
• Стърлинг.

Последният вид не се развива поради ниската надеждност и другите не са най-високите проценти в сравнение с други видове единици се появили. Въпреки това, през 1938 г., Philips е подновила работа. Двигатели свикнаха да карам генератори в neelektrofitsirovannyh райони. През 1945 г., инженерите на компанията са установили ги използва по друг начин: ако вал да се върти електромотор, охлаждането на цилиндровата глава идва при минус сто деветдесет градуса по Целзий. След това беше решено да бъдат използвани в хладилни системи подобрена Стърлинг двигател.

принцип на работа

Действието на двигателя да работи на термодинамични цикли, в който настъпва при различни температура компресия и разширяване. По този начин регулирането на работен флуид се осъществява чрез промяна на обема (или налягането - в зависимост от модела). Това е принципът на по-голямата част от тези машини, които могат да имат различни функции и схеми за дизайн. Двигателите могат да бъдат възвратно или ротационно. Машини с техните звена функционират като термопомпи, охладители, генератори налягане и така нататък.

В допълнение, има отворен цикъл двигатели, които регулирането на потока се реализират чрез клапаните. Това, че те се наричат двигатели Erickson, освен общото име на името на Стърлинг. ICE полезна работа се извършва след предварително пресоване на впръскване на въздух и гориво, нагряване на получената смес се смесва с горене и разширение.

работен двигател Принципът на Стирлинг е същият: при ниска температура се пресова и при висока - разширяване. Въпреки това, различен отопление се извършва: топлината се подава отвън през стената на бутилката. Ето защо, той се нарича двигател с външно горене. Стирлинг използва периодична промяна на температурата с буталото на преместване. Последно газ се движи от един цилиндър камера в друга. От една страна, постоянно ниска температура, а от друга - висока. При движение на буталото нагоре газ се придвижва от горещо на студено кухина и надолу - обратно в горещо. Първо газ дава много топлина в хладилника, а след това от нагревателя получава толкова, колкото е дал. Между нагревателя и хладилник намира регенератор - кухина запълнена с материал, който газ отделя топлина. В регенератора за обратен поток се връща.

система пропелант е свързан с бутало пресоване на газ на студено и позволява да се разшири в топлина. Чрез пресоване при по-ниска температура на полезния работа. Цялата система работи четири цикъла с непостоянно движение. Така механизъм Crank осигурява непрекъснатост. Ето защо, остри граници между етапите на цикъла не се наблюдава, както и ефективността на двигателя на Стърлинг не намалява.

С оглед на гореизложеното, заключението е, че двигателят е бутален двигател с външно топлозахранване, където работната течност не излиза от затвореното пространство и не се заменя. Стирлинг двигателя рисунки илюстрират добре устройството и неговата операционна принцип.

подробности за работата

Sun, ток, ядрена енергия или друг източник на топлина може да достави енергия в двигателя на Стърлинг. Принципът на работа на тялото му е в използването на хелий, водород или въздух. Perfect термичен цикъл е максималната възможна ефективност на 30-40 процента от времето. Но с ефективна обновител че може да работи и с по-висока ефективност. Регенерация, отопление и охлаждане топлообменници осигуряват построени, без работни масла. Трябва да се отбележи, че смазването на двигателя е необходимо много малко. Средната налягането в цилиндъра е обикновено от 10 до 20 МРа. Следователно, изисква отлична система за запечатване и възможността за масло въвеждане на работната камера.

Сравнителна характеристика

Повечето работници днешните двигатели от този тип с помощта на течно гориво. По този начин лесно се контролира непрекъснато налягане, като по този начин намаляване на емисиите. Липсата на клапана осигурява безшумна работа. Силата на маса, сравнима двигател с турбокомпресор, специфичната мощност, получена на изхода е равен на индекса на дизелова. Скоростта и въртящ момент са независими една от друга.

Цената на производството на двигателя е много по-висока от двигателя с вътрешно горене. Но се оказва, обратен курс в операцията.

предимства

Всеки модел на двигателя Стърлинг има много предимства:

• Ефективност на модерен дизайн може да бъде до седемдесет процента.
• В двигателя имат висока запалване, разпределителен вал и клапаните. Тя не трябва да бъде коригирана по време на целия период на експлоатация.
• Стърлинг не разполага с експлозията в двигателя с вътрешно горене, който е тежък товар върху коляновия вал, лагерите и мотовилки.
• Тъй като те не разполагат с тази цел, като каза, че "на двигателя в застой".
• Благодарение на своята простота на устройството може да се управлява в продължение на дълго време.
• Тя може да работи с дърво и ядрена и всякакъв друг вид гориво.
• Горенето се извършва извън двигателя.

недостатъци

• Основният недостатък на дизайна е неговата консумация на материали.
• Работният флуид за охлаждане, поради което размерите са значително увеличени.
• За ICE с равни характеристики, необходими за използването на високо налягане.
• Като се работи топлината на тялото се доставя през стената на топлообменника, в която ограничена термична проводимост.
• За промяна на мощността на двигателя, промяна на обема на буферния резервоар, средното налягане на работния флуид, фазовия ъгъл между избутване и буталото.

приложение

В момента генератора на двигателя на Стърлинг, използван в много области. Той е универсален източник на електрическа енергия в хладилници, помпи, подводници и слънчеви централи. То се осъществява чрез използването на различни видове гориво има възможност за неговото широко използване.

прераждане

Тези двигатели отново започна да расте благодарение на Philips. В средата на ХХ век тя е подписала споразумение General Motors. Тя ръководи разработката на Стърлинг за използване в космоса и подводни апарати, кораби и автомобили. След тях друга компания от Швеция, Обединеното Stirling, се включи в тяхното развитие, включително и възможността за използването на леки автомобили.

Днес линеен Стърлинг двигател се използва за подводните инсталации, космически и слънчеви устройства. Интерес към него е причинено поради значимостта на проблемите на деградацията на околната среда, както и контрола на шума. В Канада и САЩ, Германия и Франция, и Япония търсят активно да се развива и да се подобри използването му.

бъдеще

Очевидните предимства, които има бутало и роторен двигател на Стърлинг, състояща се от дълъг експлоатационен живот, използването на различни горива, ниско ниво на шум и ниска токсичност, го прави много обещаващ двигател с вътрешно горене за фон. Въпреки това, предвид факта, че двигателят с вътрешно горене по всяко време, за да се подобри, тя не може лесно да бъде отхвърлена. Както и да е, това е двигателят днес заема водеща позиция и да ги вземе в близко бъдеще не възнамерява да.