Berechnung des Stirlingmotors. Stirlingmotor-Kraftwerke - Einfachheit, Wirtschaftlichkeit und Umweltsicherheit

Ökologie des Verbrauchs Wissenschaft und Technik: Der Stirling-Motor wird am häufigsten in Situationen verwendet, in denen eine Vorrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie benötigt wird, die einfach und effizient ist.

Vor weniger als hundert Jahren wurden Motoren Verbrennungs versuchten, ihren rechtmäßigen Platz im Wettbewerb unter anderen verfügbaren Maschinen und Bewegungsmechanismen zu erringen. Gleichzeitig war damals die Überlegenheit Benzinmotor war nicht so offensichtlich. Vorhandene Maschinen auf der Dampfmaschinen gekennzeichnet durch Geräuschlosigkeit, hervorragende Leistungseigenschaften für diese Zeit, Wartungsfreundlichkeit, Benutzerfreundlichkeit verschiedener Art Treibstoff. Im weiteren Kampf um den Markt setzten sich Verbrennungsmotoren aufgrund ihrer Effizienz, Zuverlässigkeit und Einfachheit durch.

Ein weiterer Wettlauf um die Verbesserung von Aggregaten und Antriebsmechanismen, den sie Mitte des 20 Gasturbinen und Rotationsmotoren, führte dazu, dass trotz der Vormachtstellung des Ottomotors versucht wurde, vollständig einzuführen die neue art Motoren - thermisch, erstmals 1861 von einem schottischen Priester namens Robert Stirling erfunden. Der Motor wurde nach seinem Schöpfer benannt.

STIRLING-MOTOR: DIE PHYSIKALISCHE SEITE DES PROBLEMS

Um zu verstehen, wie ein Stirling-Tischkraftwerk funktioniert, sollte man verstehen allgemeine Informationenüber die Funktionsprinzipien von Wärmekraftmaschinen. Physikalisch besteht das Funktionsprinzip darin, mechanische Energie zu nutzen, die gewonnen wird, wenn sich ein Gas beim Erhitzen ausdehnt und sich beim Abkühlen komprimiert. Um das Funktionsprinzip zu demonstrieren, können Sie ein Beispiel anhand einer gewöhnlichen Plastikflasche und zweier Töpfe geben, von denen einer kaltes, der andere heißes Wasser enthält.

Beim Absenken der Flasche in kaltes Wasser, deren Temperatur bei ausreichender Abkühlung der Luft im Kunststoffbehälter nahe der Temperatur der Eisbildung liegt, sollte mit einem Stopfen verschlossen werden. Wenn die Flasche in kochendes Wasser gelegt wird, "schießt" der Korken nach einer Weile kräftig heraus, weil in in diesem Fall die erhitzte Luft leistete eine um ein Vielfaches größere Arbeit als beim Abkühlen. Bei wiederholter Wiederholung des Experiments ändert sich das Ergebnis nicht.

Die ersten Maschinen, die mit dem Stirling-Motor gebaut wurden, reproduzierten den im Experiment demonstrierten Prozess originalgetreu. Natürlich erforderte der Mechanismus eine Verbesserung bei der Nutzung eines Teils der Wärme, die das Gas während des Kühlprozesses verloren hatte, zum weiteren Erhitzen, damit Wärme an das Gas zurückgeführt werden konnte, um das Erhitzen zu beschleunigen.

Aber auch die Anwendung dieser Innovation konnte den Stand der Dinge nicht retten, denn die ersten Stirlings zeichneten sich durch ihre Größe und geringe Leistung aus. Zukünftig wurde mehr als einmal versucht, das Design zu modernisieren, um eine Leistung von 250 PS zu erreichen. führte dazu, dass bei einem Zylinder mit einem Durchmesser von 4,2 Metern die Wirkleistung des Stirling-Kraftwerks von 183 kW tatsächlich nur 73 kW betrug.

Alle Stirling-Motoren arbeiten nach dem Prinzip des Stirling-Zyklus, der vier Hauptphasen und zwei Zwischenphasen umfasst. Die wichtigsten sind Erwärmung, Expansion, Kühlung und Kontraktion. Als Übergangsstufe gelten der Übergang zum Kälteerzeuger und der Übergang zum Heizelement. Die vom Motor verrichtete Nutzarbeit basiert allein auf der Temperaturdifferenz zwischen Heiz- und Kühlteil.

MODERNE STIRLING-KONFIGURATIONEN

Die moderne Technik unterscheidet drei Haupttypen solcher Motoren:

• Alpha-Styling, dessen Unterschied in zwei aktiven Kolben liegt, die sich in separaten Zylindern befinden. Von allen drei Möglichkeiten dieses Model unterscheidet sich in den meisten hohe Energie mit der höchsten Temperatur des Heizkolbens;
• Beta-Styling, basierend auf einem Zylinder, von dem ein Teil heiß und der andere kalt ist;
• Gamma-Styling, das neben dem Kolben auch noch einen Verdränger besitzt.

Die Produktion des Stirling-Kraftwerks hängt von der Wahl des Motormodells ab, das alle positiven und negative Seitenähnliches Projekt.

VORTEILE UND NACHTEILE

Diese Motoren haben aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale eine Reihe von Vorteilen, sind jedoch nicht ohne Nachteile.

Zu den Desktop-Kraftwerken von Stirling, die nicht in einem Geschäft gekauft werden können, sondern nur von Amateuren, die solche Geräte selbstständig sammeln, gehören:

• große Abmessungen, die durch die Notwendigkeit einer ständigen Kühlung des Arbeitskolbens verursacht werden;
• Verwendung hoher Druck was erforderlich ist, um die Leistung und Leistung des Motors zu verbessern;
• Wärmeverlust, der dadurch entsteht, dass die erzeugte Wärme nicht auf sich selbst übertragen wird Arbeitsorgan, sondern durch ein System von Wärmetauschern, deren Erwärmung zu einem Wirkungsgradverlust führt;
• eine drastische Leistungsreduzierung erfordert die Anwendung besonderer Prinzipien, die sich von herkömmlichen Benzinmotoren unterscheiden.

Neben den Nachteilen haben Kraftwerke, die mit Stirling-Einheiten betrieben werden, unbestreitbare Vorteile:

• jede Art von Kraftstoff, denn wie alle Motoren, die Wärmeenergie verwenden, dieser Motor in der Lage, bei einem Temperaturunterschied in jeder Umgebung zu funktionieren;
• Rentabilität. Diese Geräte können ein hervorragender Ersatz für Dampfgeräte sein, wenn die Solarenergie verarbeitet werden muss, und erreichen einen um 30 % höheren Wirkungsgrad;
• Umweltsicherheit... Da das kW-Tischkraftwerk kein Abgasmoment erzeugt, erzeugt es keinen Lärm und emittiert nicht in die Atmosphäre gefährliche Substanzen... Gewöhnliche Wärme dient als Energiequelle, und der Brennstoff verbrennt fast vollständig;
• konstruktive Einfachheit. Für seine Arbeit benötigt Stirling keine zusätzlichen Teile oder Vorrichtungen. Es ist in der Lage, selbstständig zu starten, ohne einen Starter zu verwenden;
• erhöhte Lebensdauer. Aufgrund seiner Einfachheit kann der Motor mehr als hundert Stunden Dauerbetrieb bieten.

ANWENDUNGEN FÜR STIRLING-MOTOREN

Der Stirlingmotor wird am häufigsten in Situationen verwendet, in denen eine Vorrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie erforderlich ist, die einfach ist, während die Effizienz anderer Arten von Wärmeeinheiten unter ähnlichen Bedingungen deutlich niedriger ist. Sehr oft werden solche Einheiten zum Antrieb von Pumpgeräten, Kühlkammern, U-Booten und Batterien verwendet, die Energie speichern.

Einer von vielversprechende Richtungen In Solarkraftwerken werden Stirlingmotoren eingesetzt, da mit diesem Aggregat die Energie der Sonnenstrahlen erfolgreich in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Dazu wird der Motor in den Fokus eines Spiegels gestellt, der die Sonnenstrahlen bündelt und so den zu beheizenden Bereich permanent ausleuchtet. So können Sie sich konzentrieren Solarenergie in einem kleinen Bereich. Der Treibstoff für den Motor ist in diesem Fall Helium oder Wasserstoff. veröffentlicht von

Lassen Sie uns die Hauptmerkmale des Motors auflisten:

1. In einem Stirlingmotor wird thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt, indem eine konstante Menge eines Arbeitsfluids bei einer niedrigen Temperatur komprimiert und anschließend (nach einer Heizperiode) bei einer hohen Temperatur expandiert wird. Da die Arbeit des Kolbens zum Verdichten des Arbeitsmediums geringer ist als die Arbeit, die der Kolben beim Expandieren des Arbeitsmediums verrichtet, erzeugt der Motor nutzbare mechanische Energie.

2. Grundsätzlich ist bei der Regeneration nur eine Wärmezufuhr erforderlich, um eine Abkühlung des Arbeitsmediums während seiner Expansion zu verhindern und die bei seiner Kompression freiwerdende Wärme abzuführen.

3. Die notwendige Änderung der Temperatur des Arbeitsfluids wird durch das Vorhandensein getrennter kalter und heißer Hohlräume durch die Verbindungskanäle sichergestellt, zwischen denen sich das Arbeitsfluid unter der Wirkung der Kolben bewegt.

4. Volumenänderungen in diesen beiden Hohlräumen sollten nicht phasengleich sein, und die resultierenden zyklischen Änderungen des Gesamtvolumens sollten wiederum nicht phasengleich mit zyklischen Druckänderungen sein. Dies ist eine Voraussetzung für die Gewinnung mechanischer Energie an der Motorwelle.

Das Stirling-Prinzip ist also das abwechselnde Erwärmen und Abkühlen des in einem isolierten Raum enthaltenen Arbeitsfluids. Um die praktische Umsetzung dieses einfachen Prinzips zu veranschaulichen, betrachten wir zunächst das elementare Kolben-Zylinder-System, bei dem das Arbeitsmedium durch einen starr mit der Kurbel mechanisch verbundenen Kolben von der äußeren Umgebung isoliert ist (Abb. 1.4).

Wenn dem Zylinderkopf Wärme zugeführt wird, erhöht sich der Druck des Arbeitsmediums und der Kolben beginnt sich unter der Wirkung des expandierenden Arbeitsmediums nach rechts zu bewegen (Abb. 1.5).

Wenn sich das Arbeitsmedium ausdehnt, sinkt der Druck im Zylinder. Um die Abkühlung des Arbeitsmediums während seiner Expansion auszugleichen, wird die Wärmezufuhr fortgesetzt, wodurch der Prozess

Es fließt bei konstante Temperatur... Wenn der Kolben seine äußerste rechte Position (unterer Totpunkt) erreicht, stoppt die Wärmezufuhr und die Kühlung des Zylinderkopfes beginnt mit Hilfe einer externen Quelle (Abb. 1.6).

Während des Abkühlvorgangs fällt der Druck weiter ab. Der Kolben beginnt sich dann nach links zu bewegen und komprimiert das Gas. Verfahren

Reis. 1.8. Abschluss des Arbeitszyklus.

In diesem Fall kompensiert die Kühlung weiterhin die Erwärmung während der Kompression, so dass auch die Kompression bei konstanter Temperatur abläuft (Abb. 1.7).

Wenn der Kolben seine Position ganz links erreicht ( top tot Punkte) wird das Kühlgerät durch eine Wärmequelle ersetzt (Abb. 1.8).

Dieser Ablauf lässt sich in thermodynamischen Zustandsdiagrammen darstellen (Abb. 1.9).

Da der Heißexpansionsprozess bei einem höheren Durchschnittsdruck stattfindet als der gekühlte Kompressionsprozess, leistet der Motor nützliche Arbeit Diese Methode der Wärmezufuhr und -abfuhr ist jedoch umständlich und unpraktisch, da die Wärmekapazität der Materialien, aus denen der Zylinderkopf besteht, zu hoch ist, um die geforderten
schnelle Temperaturänderungen. Dennoch wird hier das Grundkonzept des abwechselnden Erhitzens und Kühlens eines isolierten Arbeitsmediums bei unterschiedlichen Drücken zur Erzielung mechanischer Arbeit recht genau dargestellt.

Volumen EIN

Es stellt sich das Problem, dieses Konzept in die Praxis umzusetzen. Eine naheliegende Lösung wäre, an einem Ende des Zylinders eine Konstante beizubehalten hohes Fieber, und andererseits - ein konstantes Tief. In diesem Fall wäre jedoch die Verwendung des in der Beschreibung des Arbeitszyklus erwähnten Kolben-Zylinder-Systems nicht möglich, da das Arbeitsmedium in abwechselnden Phasen des Prozesses gleichzeitig Wärme aufnehmen und abgeben würde. Robert Sterling überwand diese Schwierigkeit, indem er einen Verdrängerkolben oder Verdränger einführte, der in Reihe mit dem ursprünglichen Kolben angeordnet war, der

Jetzt heißt der Name "Arbeitskolben". Der Verdrängerkolben soll das Arbeitsmedium zwischen den lokal angeordneten heißen und kalten Hohlräumen bewegen (Abb. 1.10).

Der Verdrängerkolben sitzt frei im Zylinder, so dass er von allen Seiten vom Arbeitsmedium umströmt werden kann, wie in Abb. 1.11, wobei die Wirkung des Verdrängerkolbens ohne Bezug auf den Arbeitskolben dargestellt ist.

Wenn sich der Verdränger nach oben zum heißen Ende des Zylinders bewegt, gelangt das erwärmte Arbeitsmedium durch den Ringspalt an den Seitenwänden des Verdrängers in die kalte Kavität
Kolben. In diesem Fall sinkt der Druck des Arbeitsfluids aufgrund der Abkühlung. Im Zylinder befinden sich keine Ventile, wenn man also den geringen, fast vernachlässigbaren Druckabfall im Ringspalt um den Verdrängerkolben nicht berücksichtigt, ist der Druck in allen Bereichen des Zylinders gleich. Beim Bewegen zum unteren Totpunkt zwingt der Verdrängerkolben das Arbeitsfluid, durch den kalten Hohlraum und den Ringspalt um die Seitenfläche des Kolbens herum in den heißen Hohlraum zum Erwärmen zu gelangen. Seit at

Bei der Bewegung des Verdrängerkolbens ist der Druck an seinen beiden Enden immer gleich, für diese Bewegung wird keine Arbeit aufgewendet.

Die Bewegung von Verdränger- und Arbeitskolben ist phasenverschoben. Dies wird im Folgenden aus thermodynamischer Sicht erläutert. Es ist jedoch bereits leicht zu verstehen, dass sich nicht beide Kolben in derselben Phase befinden können, wenn sich das gesamte Arbeitsfluid in einer bestimmten Phase des Zyklus in einer heißen Kavität und in einer anderen Phase des Zyklus - in einer kalten - befinden muss. Um eine solche phasenverschobene Kolbenbewegung zu erhalten, ist es notwendig. einen Antriebsmechanismus, der sich von dem herkömmlichen unterscheidet. Ein Beispiel für einen von Stirling selbst verwendeten Mechanismus ist in Abb. 1.12.

Ein weiteres Element ist erforderlich, um den Stirling-Motor zu erhalten, wie er heute bekannt ist. Es ist ein Regenerator oder "Economizer", wie Stirling es ursprünglich nannte. Wenn der Verdrängerkolben das expandierende Arbeitsmedium in den kalten Hohlraum befördert (Abb. 1.11), muss es den heißen Hohlraum passieren, wo aufgrund der
Heizung erhält überschüssige Wärme, die zum Kühlschrank abgeführt werden muss. Nachdem das Arbeitsmedium verdichtet ist, gelangt es durch das kalte in die heiße Kavität und kühlt zusätzlich. Folglich gelangt das Arbeitsfluid kälter als erforderlich in den heißen Hohlraum und in den kalten - heißer.

Wird in den Ringspalt um den Verdrängerkolben ein Stahldrahtgewebe eingebaut, das vom Arbeitsmedium durchströmt wird, dann hat das Arbeitsmedium, das durch diesen Spalt von der heißen Kavität in die kalte Kavität strömt, eine höhere Temperatur als das Gewebe und , daher wird dieses Gitter Wärme abgeben. In diesem Fall wirkt das Gitter als Vorkühler und reduziert die thermische Belastung des Hauptkühlers. Nach dem Kompressionsvorgang strömt das Arbeitsmedium in die heiße Kavität und erwärmt sich beim Passieren des Gewebes, d. h. es erhält wieder die zuvor an das Gewebe abgegebene Wärme. Der Regenerator fungiert nun als Vorwärmer und reduziert den erforderlichen Energieeinsatz. Das beschriebene System als Ganzes ist in Abb. 1.13.

Obwohl die in Abb. 1.13, findet in vielen Motoren praktische Anwendung, das Problem schnelle Überweisung Energie bleibt unaufgelöst, da noch die thermische Trägheit der Zylinderwände überwunden werden muss. Als Philips den Stirlingmotor aufrüstete, wurden Röhrenwärmetauscher für die Heizung und den Kühler verwendet, und obwohl dies eine Abdichtung des Verdrängerkolbens erforderte, wurde das Hauptziel erreicht. Der gesamte Arbeitszyklus kann nun anhand von Abb. 1.14. In Abb. 1.14 lassen sich die im Druck-Volumen-Diagramm (Abb. 1.9, a) dargestellten Komponenten der Prozesse des Arbeitszyklus leicht unterscheiden.

In Abb. 1 14 und der Arbeitskolben befindet sich in der äußersten unteren Position, der Verdränger befindet sich in der äußersten oberen Position und das gesamte Arbeitsfluid ist in einem kalten Hohlraum eingeschlossen. Dann beginnt sich der Arbeitskolben unter Einwirkung äußerer Kräfte nach oben zu bewegen, wodurch das Arbeitsfluid im kalten Hohlraum komprimiert wird und die Temperatur des Arbeitsfluids auf einem minimalen Niveau gehalten wird. Bei Punkt 2 (Abb. 1.15) befindet sich der Verdrängerkolben noch in seiner obersten Stellung, der Arbeits
der Kolben beendet seine Aufwärtsbewegung und der Kompressionsvorgang endet (Abb. 1.14.6). Der Arbeitskolben bleibt in seinem oberen Totpunkt, und der Verdrängerkolben beginnt sich nach unten zu bewegen, wodurch das Arbeitsfluid in das Kühl-Regenerator-Heizsystem und weiter in den heißen Hohlraum befördert wird. Das Volumen des Arbeitsmediums bleibt dabei konstant, während der Druck ansteigt. Im Prozess zwischen den Punkten 2 und 3 wird Wärme aus dem Regenerator auf das Arbeitsmedium übertragen. Punkt 3 entspricht dem Aufenthalt des gesamten Arbeitsmediums in der heißen Kavität, bei

Dadurch bleibt der Arbeitskolben immer noch in seinem oberen Totpunkt. Zu beachten ist, dass der Verdrängerkolben an Punkt 3 noch nicht sein Extrem erreicht hat untere Position.

Nun nimmt das im heißen Hohlraum befindliche Arbeitsmedium Wärme vom Rohrheizkörper auf und dehnt sich aus. Auf die Verdränger- und Arbeitskolben wirkend, zwingt das sich ausdehnende Arbeitsmedium diese gemeinsam nach unten zu bewegen, bis sie ihre tiefste Position einnehmen. Im Prozess zwischen den Punkten 3 und 4 wird positive Arbeit geleistet. Punkt 4 entspricht dem Aufenthalt beider Kolben in ihrem unteren Tote Winkel... Der Arbeitskolben verharrt weiterhin in dieser Position und der Verdrängerkolben bewegt sich nach oben und verdrängt das entspannte Arbeitsfluid durch das Heizer-Regenerator-Kühlsystem in den kalten Hohlraum. In diesem Fall gibt das Arbeitsmedium den Rest seiner Wärme an den Regenerator ab. Bei Prozess 4 - 1 bleibt das Volumen unverändert und der Druck sinkt. So läuft der Stirling-Zyklus ab, wie er in zwei Zustandsdiagrammen dargestellt ist (Abb. 1.15).

Vergleicht man die Bewegung der Kolben relativ zueinander in aufeinanderfolgenden Prozessen (Abb. 1.14), so ist leicht zu erkennen, dass ihre Bewegung während des gesamten Zyklus nicht phasengleich ist.

Eine intermittierende Bewegung der Kolben ist notwendig, um den Fluss eines solchen Zyklus wie oben beschrieben sicherzustellen. Diese Schlussfolgerung lässt sich anhand des Diagramms der Kolbenbewegungen (Abb. 1.16) anschaulich veranschaulichen.

Reis. 1.15. Thermodynamische Zustandsdiagramme eines idealen Stirling-Zyklus.

Der Heißausdehnungshohlraum wird durch ein variables Volumen definiert VE zwischen dem Zylinderkopf und dem oberen Ende des Verdrängerkolbens. Er wird allein durch die Bewegung des Verdrängerkolbens gebildet. Der Kaltverdichtungshohlraum wird durch das variable Volumen Vc zwischen dem unteren Ende des Verdrängerkolbens und dem oberen Ende des Arbeitskolbens bestimmt. Das Volumen des Erhitzers, des Kühlschranks, des Regenerators und der angrenzenden Rohre ist ein Nichtarbeitsvolumen und wird als Totraumvolumen (Totvolumen) bezeichnet. VD. Jedes Totvolumen reduziert die vom Motor erzeugte Leistung und muss auf das zulässige Minimum beschränkt werden Design-Merkmale Motor. Unter bestimmten Bedingungen ist es jedoch möglich, durch Erhöhung des Totvolumens die Motoreffizienz.

Nun gilt es, die Probleme der Thermodynamik, Gasdynamik und Wärmeübertragung zu betrachten, die für die Umsetzung des Stirling-Prinzips gelöst werden müssen. Auch nicht erobert
Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der hohen Komplexität des Antriebsmechanismus und der Notwendigkeit, einen ausreichenden Ausgleich des Motors zu gewährleisten.

In Abb. 1.16 zeigt die Abhängigkeit der Volumenänderung vom Kurbeldrehwinkel, bei der der ideale Stirling-Zyklus realisiert wird. Die Hauptfunktion des Antriebs ist die genaueste Wiedergabe dieser Beziehung. Die vollständige Erfüllung der Anforderungen der Thermodynamik ist jedoch nur mit der intermittierenden Bewegung der Kolben möglich, und mechanische Vorrichtung eine solche Bewegung nicht genau reproduzieren kann. Obwohl es im Prinzip möglich ist, einen Mechanismus zu schaffen, der das Gesetz der Volumenänderung nahezu ideal reproduziert, müssen andere Faktoren bei der Konstruktion berücksichtigt werden, nämlich: Einfachheit der Konstruktion, Kompaktheit, dynamische Faktoren und die Möglichkeit der Installation ein Dichtsystem.

Je mehr bewegliche Teile im Antrieb vorhanden sind, desto geringer ist in der Regel der mechanische Wirkungsgrad; in diesem Fall können die Vorteile durch die Wiedergabe des nahezu idealen Volumenänderungsgesetzes durch den geringen Gesamtwirkungsgrad des Motors ausgeglichen werden. Außerdem erhöht die große Anzahl von Teilen die Herstellungskosten des Antriebsmechanismus, Gesamtkosten Stück- und Betriebskosten sowie eine Abnahme der Zuverlässigkeit gegenüber den Antrieben konventioneller Verbrennungsmotoren. Auch der Bauraum, in den der Stirling-Motor „passen“ kann, kann mitentscheidend sein, und so bleibt dem Konstrukteur die Wahl: ein wuchtiger Antrieb, der fast perfektes Gesetz Volumenänderungen oder einen kompakteren Mechanismus, reproduziert jedoch das Gesetz der Volumenänderung mit geringerer Genauigkeit.

Die dynamischen Faktoren, die bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen, können in zwei Gruppen eingeteilt werden: in Bezug auf die dynamische Belastung und in Bezug auf das dynamische Auswuchten der beweglichen Teile des Motors. Dynamische Belastungen haben entscheidenden Einfluss auf die Bestimmung der Grundabmessungen des Stirlingmotors. Die thermodynamische Analyse des Motorbetriebs stellt bestimmte Anforderungen an das Arbeitsvolumen, die Länge des Pleuels usw., jedoch werden diese Anforderungen quantitativ durch dimensionslose Parameter ausgedrückt und stellen daher keine dar echte größen... Die Dimensionierung dieser Bauteile basiert auf anschließenden dynamischen Berechnungen, einschließlich der Ermittlung der Lagerbelastungen, des Biegemoments am Pleuel etc.
de ist geräuschlos, und wenn darin ein vibrationsfreier (und damit dynamisch ausgewuchteter) Antrieb vorgesehen ist, dann ist sein Potenzial praktische Anwendung wird sich deutlich erweitern. Mehrere Antriebsmechanismen für Stirling-Motoren erfüllen diese Anforderungen.

Und schließlich tritt bei Stirlingmotoren mit großem Hubraum das Problem der Dichtungen auf, die die Motorzylinder vom Kurbelgehäuse trennen und das Kurbelgehäuse von Überdruck isolieren. Daher haben wir die wichtigsten Faktoren aufgelistet, die die Wahl eines Antriebsmechanismus für einen Stirlingmotor beeinflussen.

In Stirling-Motoren werden am häufigsten verwendet: krumm - Spike-Auswuchtmechanismus, Rhombenantrieb, Schrägscheibe und Kurbelmechanismus.

Der erste beim Stirlingmotor war ein krumm-spike-balapsirped-Antrieb (Abb. 1.17), bei dem der Ausgleichsbalken über zwei Hebel mit dem Arbeits- und Verdrängerkolben angelenkt ist und der Arbeitskolben direkt von Kurbelwelle... Bei dieser Antriebsart ist ein Überdruck im Kurbelgehäuse unvermeidlich und daher nur geeignet für kleine Motoren... Ein solcher Antrieb bietet auch kein dynamisches Auswuchten des Einzylindermotors.

Die Leistungssteigerung des Stirling-Motors im Zuge seiner Verbesserung führte zur Notwendigkeit, die Zylinder vom Kurbelgehäuse zu isolieren, um zu vermeiden Überdruck im Kurbelgehäuse. Dieses Problem wird durch den Einbau eines Rhombenantriebs (Abb. 1.18) gelöst, der in den 50er Jahren von Philips entwickelt wurde. Der Vorteil eines solchen Antriebs ist auch die Möglichkeit des dynamischen Wuchtens, auch bei einem Einzylindermotor. Seine Hauptnachteile sind die Komplexität des Mechanismus, da er aus einer großen Anzahl beweglicher Teile, Reibflächen usw. besteht, und das Vorhandensein von zwei Zahnrädern, die in den Mechanismus eingreifen.

Die Schrägscheibe (Abb. 1.19) wird hauptsächlich in Motoren verwendet, die für den Einbau in Autos bestimmt sind, bei denen die Kompaktheit ein entscheidender Faktor ist. Triebwerk... Ein solcher Mechanismus wird bei einem bestimmten Neigungswinkel der Unterlegscheibe dynamisch ausgeglichen. Es macht es auch einfach, die Zylinder vom Kurbelgehäuse zu isolieren. Beim Einbau des Motors in ein Auto tritt jedoch das Problem der Zuverlässigkeit der Dichtungen unter Bedingungen eines schnellen Wechsels einer großen Anzahl von Zyklen auf. Die schräge Unterlegscheibe ermöglicht es Ihnen auch, die Motorleistung durch Änderung des Neigungswinkels der Unterlegscheibe zu steuern, was wiederum zu einer Änderung des Hubs der Motorkolben führt. In diesem Fall wird der Motor nur bei einem Wert des Scheibenwinkels dynamisch ausgewuchtet.

Der Kurbeltrieb (Abb. 1.20) wird seit vielen Jahren in Verbrennungsmotoren eingesetzt. Es ist äußerst zuverlässig und in seiner Bedienung hat sich inzwischen viel Erfahrung gesammelt. Dieser Mechanismus wird häufig in Stirling-Motoren verwendet. doppeltwirkend mit oder ohne Traverse. Die Vorteile des Mechanismus sind seine Zuverlässigkeit und einfache Herstellung, jedoch ist ein dynamisches Auswuchten des Motors mit einem solchen Antriebsmechanismus praktisch unerreichbar.

Der Kurbelmechanismus ist, wie wir sehen konnten, nicht einfache Lösung Antriebsprobleme, wenn Arbeits- und Verdrängerkolben nacheinander im gleichen Zylinder angeordnet sind. Ein solcher Mechanismus ist jedoch weit verbreitet

Es wird in der Layout-Modifikation des Stirling-Motors mit Doppelzylinder verwendet. Bei dieser Modifikation wurden zunächst die Arbeits- und Verdrängerkolben verwendet, die sich in zwei Zylindern befanden, die durch ein kurzes Rohr verbunden waren (Abb. 1.21).

Im 19. Jahrhundert. ein solcher Motor wurde von Henrich und Robinson gebaut. In der Literatur über Stirlingmotoren wird diese Variante ab (> 0er unseres Jahrhunderts und darüber hinaus) oft als Gamma-Konfiguration bezeichnet.

Zweizylindermotoren wurden von Ryder vorgeschlagen, was zu einem deutlichen Anstieg der spezifische Kraft im Vergleich zu anderen Modifikationen des Stirling-Motors, die zu dieser Zeit erstellt wurden. Seitdem haben sich Zweizylindermotoren durchgesetzt. Bei der Modifikation von Ryder werden anstelle des Kolben-Verdränger-Systems zwei vollständig in den Zylindern abgedichtete Kolben verwendet. Wärmetauscher vom Typ "Heizung - Regenerator - Kühlschrank" sind zwischen zwei Zylindern eingebaut und bilden einen Verbindungskanal (Abb. 1.22).

Diese Anordnung hat die Möglichkeiten erweitert, verschiedene Motorkonfigurationen zu erstellen, die das Stirling-Prinzip implementieren; zum Beispiel können Zylinder horizontal oder vertikal, parallel zueinander, in Form des Buchstabens V (Abb. 1.23) und in anderen Mustern aneinander angeordnet werden.

Alle oben genannten Motoren sind in ihrem allgemeinen Funktionsprinzip einfachwirkende Motoren. Hervorzuheben ist, dass sich dieser Name auf den Motor und nicht auf den Kolben bezieht, denn obwohl
Der Verdrängerkolben kann eine Doppelwirkung erzeugen, wobei seine Ober- und Unterseite die Bewegung des Gases steuern, während der Motor als Ganzes noch als Motor identifiziert werden kann einfache Aktion... Die Begriffe "Motor"

Einfachwirkender "" und "doppeltwirkender Motor" in Bezug auf Stirling-Motoren werden verwendet, um den Motor als Ganzes zu charakterisieren. Zum Beispiel, wie unten gezeigt, keine

Wie viele einfachwirkende Einheiten können in einem doppeltwirkenden Motor kombiniert werden. Wir verdeutlichen diese Methode am Beispiel der von Ryder vorgeschlagenen Anordnung der Zylinder, auch Alpha-Layout-Modifikation genannt (Abb. 1.24).

Ein einfachwirkender Zyklus wird durch die kombinierte Wirkung der oberen Fläche eines Kolbens und der unteren Fläche bereitgestellt

Nase eines anderen Kolbens in benachbarten Zylindern. Zwischen diesen beiden Zylindern zirkuliert das Arbeitsfluid. Es bewegt sich nicht durch das gesamte System - vom ersten bis zum vierten Zylinder. Somit wirkt der Kolben in jedem Zylinder sowohl als Arbeits- als auch als Verdrängerkolben und gleichzeitig

Jeder Kolben ist gleichzeitig an zwei Arbeitszyklen beteiligt. Folglich laufen bei einer Vierzylinderanordnung (Abb. 1.24) vier separate Zyklen gleichzeitig ab:

Dieser Stirling-Motor wurde ursprünglich von dem englischen Ingenieur Siemens und unabhängig von den niederländischen Ingenieuren Reeny und Van Veen während ihrer Amtszeit bei Philips vorgeschlagen, wo er verbessert wurde. Der doppeltwirkende Motor ist besonders effizient in mechanischen ■ Generatoren aufgrund seines hohen Leistungsgewichts, da der Kolben bei jeder Kurbelwellenumdrehung in jedem Zylinder einen vollen Hub ausführt.

Dies bedeutet, dass bei einem doppeltwirkenden Motor der Kolben zwei Funktionen hat (oder eine Doppelfunktion hat):

1) Befüllen mit dem Arbeitsfluid von zwei Hohlräumen mit variablem Volumen und Verdrängen des Arbeitsfluids aus diesen Hohlräumen;

2) Kraftübertragung auf die Abtriebswelle.

Doppeltwirkende Stirlingmotoren müssen zwangsläufig mehrzylindrisch sein, da mindestens drei Kolben erforderlich sind, um phasenverschobene Expansions- und Kompressionsvorgänge zu erreichen (die Notwendigkeit einer solchen Verschiebung wurde bereits erwähnt). In der Praxis werden jedoch üblicherweise mindestens vier Kolben verwendet, die mit einer Kurbelwelle verbunden sind, wobei benachbarte Kolben paarweise zusammenwirken, wodurch eine Doppelwirkung erreicht wird. Doppeltwirkende Motorantriebe müssen. die beiden oben genannten Funktionen ausführen. Am geeignetsten scheint hierfür eine konventionelle mehrgelagerte Kurbelwelle eines Reihenmotors zu sein.

Reis. 1.26. Koaxialkonfiguration] RIS "L25) - Bei diesem Mechanismus handelt es sich um einen speziellen doppeltwirkenden Motor, der sich besonders für große Antriebsstränge eignet.

Die beste Kompaktheit bietet die Anordnung der Zylinder im Quadrat, die sogenannte koaxiale Anordnung (Abb. 1.26), die nicht nur den Einsatz ermöglicht gemeinsames System Verbrennung, sondern auch anwenden verschiedene Typen Antriebsmechanismen. Die meisten der für solche Motoren geeigneten Antriebsarten sind Modifikationen des Pleuelstangenmechanismus mit krummen Spikes, jedoch haben die Firmen "Philips", "General Motors" und "Ford" erhebliche Anstrengungen unternommen, um den Mechanismus mit einem schrägen Unterlegscheibe. Die optimale Auslegung dieser Antriebsart sichert den mechanischen Wirkungsgrad. über 90%.

Stirlingmotorkonfigurationen in Kombination mit verschiedenen Antriebsmechanismen sind in Abb. 1 gezeigt. 1.27. Der Grund für die Wahl des einen oder anderen Antriebs ist natürlich nicht nur seine Kompaktheit, sondern auch andere Faktoren. Diese Faktoren werden ausführlich in Abschn. 2.5.

Bei allen bisher betrachteten Motoren wurden Antriebe verwendet, bei denen die Kolben über verschiedene kinematische Lenker starr miteinander verbunden sind und diese Lenker wiederum starr mit der Abtriebswelle verbunden sind, die der Übertragung mechanischer Energie aus dem Motor. Der Stirlingmotor kann ohne mechanisches
. ui Hallo zwischen den Kolben. In diesem Fall sind der Arbeiter und der Verdränger iii. iii Kolben werden freie Kolben genannt. Dieses Konzept Tsii kann nicht nur in Starinna-Motoren verwendet werden, sondern nur in Bezug auf solche Motoren. erfolgreich umsetzen. Zum ersten Mal hat er es in die Realität umgesetzt

Ich bin". 1.38. Fluidine-Motoroptionen mit verschiedenen Möglichkeiten der Energieübertragung.

Ra. Druckstoß; b Schwingstange; c - Jetstream; 1 - heiße Tante; 2 - kalter Hohlraum; 3-Scharnier; 4- Rückstellfeder.

"■ Thema. Das System macht Winkelbewegungen, und da die "Temp"-Struktur starr ist, werden diese Winkelbewegungen auf die Säulen der Verdrängerflüssigkeit übertragen, wo sie viskose Verluste neutralisieren und stabile Schwingungen aufrechterhalten.

Sowohl das Fluidine-Strahltriebwerk als auch das ii- und das Differenzdrucktriebwerk verfügen über einen integrierten Kaltraum, an dessen Fuß die Kalt- und Auslassrohre mit dem Heißrohr verbunden sind, wodurch ein Strahleffekt entsteht.
Meniskus im heißen Hohlraum, ein Teil der Flüssigkeit wird in den kalten Hohlraum umgelenkt, wodurch sich die Flüssigkeitssäule im kalten Rohr nach oben bewegt, und beim Rückhub bewirkt die in das heiße Rohr eintretende Flüssigkeit die Strömung vom kalten Rohr nach im Verdränger mit Beschleunigung bewegen. Dadurch wird sowohl der Aufschlag als auch der Abschlag erreicht.

Reis. 1.39. Aufeinanderfolgende Stufen des "Selbststarts" des "Fluidine" -Motors.

A - Ausgangsposition vor dem Start; b - Expansionsphase; c - primäres Überschwingen: g - sekundäres Überschwingen; e - Selbsterregungsphase.

Die Wirkung von reaktiven s, wahr. Die tatsächlichen Vorgänge in dieser hydraulischen Verbindung sind jedoch noch nicht ausreichend untersucht. Trotzdem ist die Jet-Version die gebräuchlichste unter den Fluidine-Motoren. Der Arbeitszyklus eines Strahltriebwerks wird unten diskutiert.

Betrachten wir nun die Vorgänge, die beim Starten des Fluidine-Motors sequentiell ablaufen, genauer, da eine seiner wichtigsten Eigenschaften die Möglichkeit des „Selbststarts“ ist.

Der Ablauf beim Selbststart ist in Abb. 1.39. In der Gleichgewichtsposition vor dem Start sind Flüssigkeitsstände huh2 und h3 werden durch die Werte des statischen Drucks in den Rohren bestimmt. Wenn der Druck in den Arbeitsräumen zu
Wenn die Lautstärke gleich der atmosphärischen ist, sind alle Pegel gleich (beachten Sie, dass die Pegel hi und h2 in diesem Moment immer gleich sind). Wenn dem rechten Rohr 1 Wärmeenergie zugeführt wird, erhöht sich die Temperatur des Arbeitsmediums und es dehnt sich aus. Auch der Druck in den Arbeitsräumen steigt an und dadurch beginnen auch die Flüssigkeitsstände in der Warm- und Kaltleitung zu sinken, gleichzeitig steigt der Flüssigkeitsstand in der Auslaufleitung. Dabei ist zu beachten, dass alle Änderungen in die Füllstände sind sehr gering Primärexpansion führt erst nach Erreichen eines kritischen Parameterhubs zum Selbststart des Gerätes Tss , abhängig von den Hauptwerten der Parameter, die die Betriebsbedingungen des Motors bestimmen:

Diese Formel basiert auf einer Analyse des in Abschn. 1.6. Für die meisten Motoren "Flui - 1ain" Tss ~ 0.1.

Am Ende der Primärexpansionsphase steigt der Flüssigkeitsspiegel im Auslaufrohr aufgrund der Trägheit der bewegten Flüssigkeit weiter an. Der Flüssigkeitsspiegel auf der heißen Seite sinkt weiter, bis ein Gleichgewicht zwischen Flüssigkeit und Arbeitsmedium erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Flüssigkeitsspiegel im Kaltseitenrohr höher als im Heißseitenrohr. Dieser Zustand, der aus einer Abfolge von Phasen besteht, die sich beim Anlassen des Motors gegenseitig ersetzen, wird als "primäres Überschwingen" bezeichnet.

Sobald die Schwerkraft die Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit im Auslaufrohr stoppt, stabilisiert sich auch der Flüssigkeitsspiegel auf der heißen Seite; gleichzeitig besteht die Tendenz, dass sich die Flüssigkeitsstände auf der heißen und kalten Seite ausgleichen. Dadurch steigt der Flüssigkeitsspiegel im Heißrohr, während er im Auslauf sinkt. Gleichzeitig nehmen das Volumen des erhitzten Gases und sein Druck im Arbeitshohlraum aufgrund einer Temperaturabnahme in diesem Hohlraum aufgrund eines Anstiegs des Flüssigkeitsspiegels im heißen Rohr und einer entsprechenden Abnahme der Arbeitsmenge ab Gas erhitzt wird. Begünstigt werden diese Vorgänge durch die anhaltende Abwärtsbewegung des Flüssigkeitsspiegels im Auslaufrohr, die eine erhebliche dynamische Fallhöhe in der hydraulischen Verbindung und eine zusätzliche Erhöhung des Pegels im Rohr auf der heißen Seite bewirkt. Zusammen führen diese Prozesse dazu, dass der Flüssigkeitsspiegel im Rohr auf der heißen Seite höher ansteigt als in den anderen beiden Rohren. Dieser Zustand wird als sekundäres Überschwingen bezeichnet. Es führt zu einer weiteren Erhöhung des Gravitationspotentials zwischen den Menisken.

Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das System in einem instabilen Gleichgewicht und die Flüssigkeitsspiegel beginnen sich in Richtung eines stabilen Gleichgewichts zu bewegen. Der Flüssigkeitsspiegel auf der heißen Seite wird abgesenkt, wodurch mehr Arbeitsflüssigkeit Energie aus der Energiequelle aufnehmen kann. Der Arbeitskörper dehnt sich aus und der Prozess beginnt von neuem,

Allerdings werden die Schwingungen nun selbsterregt und stabil.

Der oben beschriebene Arbeitszyklus hat die gleiche physikalische Grundlage wie der Zyklus für ein Doppel-U-Rohrsystem.

Fluidine kann sowohl im Nass- als auch im Trockenmodus betrieben werden. Im ersten Fall besteht ein Kontakt zwischen der verdrängten Flüssigkeit und dem Arbeitsfluid. Im zweiten Fall werden die Oberflächen der Flüssigkeit und des Arbeitsgases entweder durch eine "Inertgasschicht" oder durch einen mechanischen Schwimmer getrennt. Energie wird in Fluidine in Form von Flüssigkeitsvibrationen im Auslassrohr erzeugt, was besonders praktisch ist, um den Motor als Gebläse zu verwenden. (Die Geschichte der Technik kennt ein sehr ähnliches Gerät - eine Humphrey-Pumpe mit offenem Kreislauf.) Der Pumpeffekt wird auf zwei Arten erreicht, die als direktes und indirektes Pumpen bekannt sind. Im ersten Fall wird das Auslass- oder Resonanzrohr vollständig in den Förderteil der Pumpe umgewandelt, während bei der indirekten Einspritzung das Resonanzrohr in seiner ursprünglichen Form bleibt und die Einspritzwirkung über einen separaten Kanal erreicht wird, der mit der Pumpe verbunden ist kalte Kavität (Abb. 1.40, 1.41) ...

Bei der indirekten Förderung ist eine „Selbst-TanycK“ schwierig durchzuführen und es sind spezielle Zusatzeinrichtungen erforderlich, wie beispielsweise eine parallel zum Auslass grob gebaute Ablaufleitung als primäre Fördereinrichtung.

Es ist auch zu beachten, dass es im "nassen" "Fluidin" nicht möglich ist, Regeneratoren mit Packungen zu installieren, da sie in der Atmosphäre des gebildeten Nebels nicht sehr effektiv sind

In Flüssigkeitsdämpfen. Das Fehlen eines Regenerators im "nassen" "Fluy-1ain" kann wahrscheinlich erklären, warum solche Motoren einen sehr geringen Wirkungsgrad haben. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass das "nasse" "Fluidin" nur bei Temperaturen in der Größenordnung von 350 K (77 ° C) arbeiten kann und die Temperaturdifferenz bei der Wärmezufuhr und -abfuhr nicht mehr als 25 ° C beträgt. Unter diesen Bedingungen beträgt die Effizienz des Carnot-Zyklus weniger als 10 %.

Die oben diskutierten 15 Stirling-Motoren verwendeten ein gasförmiges Arbeitsfluid; auch im "nassen" "Fluidin" ist das Arbeitsmedium in den allermeisten Fällen gasförmig. Gegenwärtig werden Vorschläge für den Einsatz von Arbeitsflüssigkeiten mit wechselndem Phasenzustand gemacht, wie sie beispielsweise in Dampfmaschinen und Dampfturbinen verwendet werden, aber es gibt noch keine Informationen, dass solche Vorrichtungen erfolgreich funktionieren oder zumindest entwickelt wurden. Bereits in den 30er Jahren baute der englische Ingenieur Malone einen Hubkolben mit geschlossenem Nickel, bei dem eine Flüssigkeit als Arbeitsflüssigkeit verwendet wurde. Walker schlägt vor, dass der Malone-Motor tatsächlich ein Stirling-Motor ist, und Malones einzige Veröffentlichung scheint weitere Beweise zu liefern.

4 Zak. 839 für eine solche Annahme. Eine sorgfältigere Analyse und anschließende ausführliche Diskussion dieses Themas in einem auf diesem Gebiet tätigen Forscherteam unter der Leitung von Prof. Wheatley von der University of California (San Diego, USA) zu dem Schluss, dass der Malone-Motor höchstwahrscheinlich in einem ähnlichen Zyklus wie ein Stirling-Motor arbeitet, jedoch mit erheblichen Unterschieden. Gleichzeitig kann der Malone-Motor nach geringfügigen Modifikationen genau dem Stirling-Motor entsprechen. Dennoch bleiben eine Reihe von Fragen zu den Funktionsprinzipien des Malone-Motors selbst in seiner ursprünglichen Form unklar, sodass wir es für verfrüht halten, den Versuch zu unternehmen, seinen Betriebszyklus zu beschreiben.

Die Arbeitszyklen verschiedener Formen des Stirlingmotors, die thermische Energie in mechanische Energie umwandeln, wurden von uns bereits beschrieben. Alle diese Motoren haben die gleichen Grundprinzipien der Funktionsweise, jedoch gibt es einige Unterschiede in der Konstruktion, insbesondere bei der Nutzung der erzeugten Energie. Die schematischen Darstellungen und ausführlichen Beschreibungen sind zwar sehr hilfreich, um das Verständnis der Grundprinzipien dieser Motoren zu erleichtern, machen es jedoch nicht immer einfacher, festzustellen, ob es sich um einen Stirling-Motor handelt. Der nächste Abschnitt enthält Fotos und Beschreibungen von bereits gebauten Stirling-Motoren verschiedener Typen, die diese Schwierigkeiten beseitigen.

Der einst berühmte Stirlingmotor geriet aufgrund der weit verbreiteten Verwendung eines anderen Motors (Verbrennungsmotor) lange Zeit in Vergessenheit. Aber heute hören wir immer mehr von ihm. Vielleicht hat er eine Chance, beliebter zu werden und seinen Platz in einer neuen Modifikation der modernen Welt zu finden?

Geschichte

Der Stirlingmotor ist eine Wärmekraftmaschine, die im frühen neunzehnten Jahrhundert erfunden wurde. Der Autor war, wie Sie wissen, ein gewisser Stirling namens Robert, ein Priester aus Schottland. Das Gerät ist ein externer Verbrennungsmotor, bei dem sich der Körper in einem geschlossenen Behälter bewegt und seine Temperatur ständig ändert.

Durch die Verbreitung eines anderen Motortyps geriet er fast in Vergessenheit. Trotzdem feiert der Stirling-Motor (viele Amateure bauen ihn zu Hause mit eigenen Händen) heute dank seiner Vorteile wieder ein Comeback.

Der Hauptunterschied zu einem Verbrennungsmotor besteht darin, dass Wärmeenergie von außen kommt und nicht im Motor selbst erzeugt wird, wie bei einem Verbrennungsmotor.

Arbeitsprinzip

Man kann sich ein geschlossenes Luftvolumen vorstellen, das in einem Gehäuse mit einer Membran, also einem Kolben eingeschlossen ist. Bei Erwärmung des Körpers dehnt sich die Luft aus und verrichtet Arbeit, wodurch sich der Kolben verbiegt. Dann kühlt es ab und faltet sich wieder ein. Dies ist der Zyklus des Mechanismus.

Kein Wunder, dass viele thermoakustische Stirling-Motoren zum Selbermachen zu Hause sind. Werkzeuge und Materialien dafür erfordern das Allernötigste, das in jedem Haushalt zu finden ist. Schauen wir uns zwei verschiedene Möglichkeiten an, um es einfach zu erstellen.

Materialien für die Arbeit

Um einen Stirlingmotor mit eigenen Händen zu bauen, benötigen Sie die folgenden Materialien:

• Zinn;
• Stahlspeiche;
• Messingrohr;
• Säge;
• Datei;
• Holzständer;
• Scheren für Metall;
• Details zu Befestigungselementen;
• Lötkolben;
• Löten;
• Lot;
• Maschine.

Das ist alles. Der Rest ist eine Frage der einfachen Technik.

Wie macht man

Aus Zinn werden eine Feuerbüchse und zwei Zylinder für den Sockel vorbereitet, aus dem der in Handarbeit gefertigte Stirlingmotor bestehen wird. Die Abmessungen werden unter Berücksichtigung der Zwecke, für die dieses Gerät bestimmt ist, unabhängig ausgewählt. Nehmen wir an, der Motor wird zu Demonstrationszwecken hergestellt. Dann beträgt der Hub des Hauptbremszylinders zwanzig bis fünfundzwanzig Zentimeter, nicht mehr. Die restlichen Teile sollten sich daran anpassen.

An der Oberseite des Zylinders sind zwei Vorsprünge und Löcher mit einem Durchmesser von vier bis fünf Millimetern angebracht, um den Kolben zu bewegen. Die Elemente dienen als Lager zum Anordnen der Kurbelanordnung.

Als nächstes machen sie das Arbeitsfluid des Motors (normales Wasser wird es). An den Zylinder, der zu einem Rohr aufgerollt wird, sind Zinnkreise angelötet. Darin werden Löcher gebohrt und Messingrohre von 25 bis 35 Zentimeter Länge und 4 bis 5 Millimeter Durchmesser eingesetzt. Am Ende prüfen sie, wie dicht die Kammer geworden ist, indem sie sie mit Wasser fluten.

Als nächstes kommt der Verdränger. Nehmen Sie zur Herstellung einen Rohling von einem Baum. An der Maschine sorgen sie dafür, dass sie die Form eines regulären Zylinders annimmt. Der Verdränger sollte etwas kleiner als der Zylinderdurchmesser sein. Die optimale Höhe wird nach der Herstellung des Do-it-yourself-Stirlingmotors ausgewählt. Daher sollte die Länge in diesem Stadium einen gewissen Spielraum annehmen.

Die Speiche wird zu einer Zylinderstange. In die Mitte des Holzbehälters wird ein Loch gebohrt, das für den Stiel geeignet ist, stecken Sie ihn ein. Im oberen Teil des Vorbaus muss ein Platz für die Pleuelvorrichtung vorgesehen werden.

Dann nehmen sie Kupferrohre mit einer Länge von viereinhalb Zentimetern und einem Durchmesser von zweieinhalb Zentimetern. An den Zylinder ist ein Blechbecher angelötet. An den Seiten der Wände ist ein Loch zur Verbindung des Behälters mit dem Zylinder angebracht.

Der Kolben wird ebenfalls auf einer Drehmaschine an der Innenseite des großen Zylinders montiert. Oben ist der Vorbau klappbar verbunden.

Die Montage ist abgeschlossen und der Mechanismus eingerichtet. Dazu wird der Kolben in einen größeren Zylinder eingesetzt und dieser mit einem weiteren kleineren Zylinder verbunden.

Ein Kurbeltrieb ist auf einem großen Zylinder aufgebaut. Ein Teil des Motors wird mit einem Lötkolben befestigt. Die Hauptteile sind auf einem Holzsockel befestigt.

Der Zylinder wird mit Wasser gefüllt und eine Kerze wird unter den Boden gestellt. Der von Anfang bis Ende von Hand gefertigte Stirlingmotor wird auf Funktionsfähigkeit getestet.

Methode zwei: Materialien

Der Motor kann auf andere Weise hergestellt werden. Dazu benötigen Sie folgende Materialien:

• Zinn;
• Schaumgummi;
• Büroklammern;
• Festplatten;
• zwei Bolzen.

Wie macht man

Moosgummi wird sehr oft verwendet, um einen einfachen, nicht leistungsstarken Stirlingmotor zu Hause mit eigenen Händen herzustellen. Daraus wird ein Verdränger für den Motor hergestellt. Schneiden Sie den Schaumstoffkreis aus. Der Durchmesser sollte etwas kleiner als der einer Dose sein und die Höhe sollte etwas mehr als die Hälfte betragen.

In der Mitte der Abdeckung ist ein Loch für die zukünftige Pleuelstange angebracht. Für einen reibungslosen Ablauf wird die Büroklammer zu einer Spirale gefaltet und mit dem Deckel verlötet.

Der Schaumgummikreis in der Mitte wird mit einem dünnen Draht mit einer Schraube durchbohrt und oben mit einer Unterlegscheibe fixiert. Dann wird ein Stück Büroklammer durch Löten verbunden.

Der Verdränger wird in das Loch im Deckel geschoben und Tiegel und Deckel dichtend miteinander verlötet. Eine kleine Schlaufe ist an einer Büroklammer angebracht und ein weiteres, größeres Loch im Deckel.

Das Weißblech wird zu einem Zylinder gerollt und verlötet und anschließend lückenlos an der Dose befestigt.

Aus der Büroklammer wird eine Kurbelwelle. Der Abstand sollte genau neunzig Grad betragen. Das Knie über dem Zylinder ist etwas größer als das andere.

Der Rest der Heftklammern wird in Schachtgestelle umgewandelt. Die Membran wird wie folgt hergestellt: Der Zylinder wird in eine Polyethylenfolie gewickelt, durchgedrückt und mit einem Faden befestigt.

Das Pleuel wird aus einer Büroklammer hergestellt, die in ein Stück Gummi gesteckt und das fertige Teil an der Membran befestigt wird. Die Länge des Pleuels ist so bemessen, dass die Membran am unteren Bruttopunkt in den Zylinder eingezogen und am höchsten Punkt gestreckt wird. Der zweite Teil der Pleuelstange wird auf die gleiche Weise hergestellt.

Dann wird eines auf die Membran und das andere auf den Verdränger geklebt.

Krugbeine können auch aus Büroklammern hergestellt und gelötet werden. Für die Kurbel wird eine CD verwendet.

Damit ist der ganze Mechanismus fertig. Es bleibt nur, eine Kerze darunter zu ersetzen und anzuzünden und dann durch das Schwungrad zu drücken.

Fazit

Das ist der Niedertemperatur-Stirlingmotor (Eigenbau). Im industriellen Maßstab werden solche Geräte natürlich ganz anders hergestellt. Das Prinzip bleibt jedoch unverändert: Die Luftmenge wird erwärmt und anschließend abgekühlt. Und das wird ständig wiederholt.

Sehen Sie sich zum Schluss diese Zeichnungen des Stirling-Motors an (Sie können es ohne besondere Fähigkeiten selbst tun). Vielleicht brennst du schon von der Idee und möchtest etwas Ähnliches machen?

1. Einleitung ………………………………………………………………………… 3

2. Geschichte ………………………………………………………………………… 4

3. Beschreibung ………………………………………………………………………… 4

4. Konfiguration …………………………………………………………………. 6

5. Nachteile …………………………………………………………………… .. 7

6. Vorteile ……………………………………………………………… 7

7. Bewerbung ……………………………………………………………………. acht

8. Fazit ………………………………………………………………………. elf

9. Referenzen ……………………………………………………… .. 12

Einführung

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts blickt die Menschheit optimistisch in die Zukunft. Dafür gibt es die zwingendsten Gründe. Das wissenschaftliche Denken steht nicht still. Heute werden uns immer mehr Neuentwicklungen angeboten. Immer mehr wirtschaftliche, umweltfreundliche und zukunftsträchtige Technologien halten Einzug in unser Leben

Dies gilt in erster Linie für den alternativen Motorenbau und die Nutzung der sogenannten „neuen“ alternativen Kraftstoffe: Wind, Sonne, Wasser und andere Energieträger.

Dank Motoren aller Art erhält ein Mensch Energie, Licht, Wärme und Informationen. Motoren sind das Herz, das mit der Entwicklung der modernen Zivilisation schlägt. Sie sorgen für das Wachstum der Produktion, verkürzen die Distanz. Die derzeit weit verbreiteten Verbrennungsmotoren haben eine Reihe von Nachteilen: Ihr Betrieb wird von Lärm und Vibrationen begleitet, sie emittieren schädliche Abgase, verschmutzen dadurch unsere Natur und verbrauchen viel Kraftstoff. Aber heute gibt es bereits eine Alternative zu ihnen. Die Klasse der Motoren, deren Schaden minimal ist, sind Stirling-Motoren. Sie arbeiten in einem geschlossenen Kreislauf, ohne ständige Mikroexplosionen in den Arbeitszylindern, praktisch ohne Freisetzung schädlicher Gase, und sie verbrauchen deutlich weniger Kraftstoff.

Lange vor Verbrennungsmotor und Diesel erfunden, geriet der Stirlingmotor zu Unrecht in Vergessenheit.

Die Wiederbelebung des Interesses an Stirling-Motoren wird normalerweise mit den Aktivitäten von Philips in Verbindung gebracht. Die Arbeit an der Konstruktion von Stirling-Motoren mit geringer Leistung begann im Unternehmen Mitte der 30er Jahre des 20. Jahrhunderts. Ziel der Arbeiten war es, einen kleinen elektrischen Generator mit niedrigem Geräuschpegel und einem thermischen Antrieb für den Betrieb von Funkgeräten in Gebieten der Welt ohne regelmäßige Stromversorgung zu schaffen. 1958 schloss General Motors einen Lizenzvertrag mit Philips, und ihre Beziehung dauerte bis 1970. Die Entwicklungen bezogen sich auf den Einsatz von Stirling-Motoren für Weltraum- und Unterwasserkraftwerke, Autos und Schiffe sowie für stationäre Stromversorgungssysteme. Das schwedische Unternehmen United Stirling, das sich vor allem auf Motoren für schwere Nutzfahrzeuge konzentriert hat, hat seine Interessen auf den Bereich Pkw-Motoren ausgeweitet. Das eigentliche Interesse am Stirlingmotor wurde erst während der sogenannten "Energiekrise" wiederbelebt. Damals erschien das Potenzial dieses Motors in Bezug auf den wirtschaftlichen Verbrauch von konventionellem Flüssigkraftstoff besonders attraktiv, was im Zusammenhang mit den gestiegenen Kraftstoffpreisen sehr wichtig zu sein schien.

Geschichte

Der Stirling-Motor wurde erstmals am 27. September 1816 vom schottischen Priester Robert Stirling patentiert (englisches Patent Nr. 4081). Die ersten elementaren „Heißluftmaschinen“ waren jedoch Ende des 17. Jahrhunderts, lange vor Stirling, bekannt. Stirlings Errungenschaft ist die Zugabe eines Reinigers, den er "Economy" nennt. In der modernen wissenschaftlichen Literatur wird dieser Reiniger als "Regenerator" (Wärmetauscher) bezeichnet. Es erhöht die Leistung des Motors, indem es Wärme im warmen Teil des Motors einschließt, während das Arbeitsfluid gekühlt wird. Dieser Prozess verbessert die Effizienz des Systems erheblich. 1843 verwendete James Stirling diesen Motor in einer Fabrik, in der er damals als Ingenieur arbeitete. 1938 investierte Philips in einen Stirling-Motor mit einer Leistung von mehr als 200 PS und einer Rendite von über 30 %. Der Stirlingmotor hat viele Vorteile und war im Zeitalter der Dampfmaschinen weit verbreitet.

Beschreibung

Stirling-Motor- eine Wärmekraftmaschine, in der sich ein flüssiges oder gasförmiges Arbeitsmedium in einem geschlossenen Volumen bewegt, eine Art externer Verbrennungsmotor. Es basiert auf einer periodischen Erwärmung und Abkühlung des Arbeitsmediums mit Energieentzug aus der resultierenden Volumenänderung des Arbeitsmediums. Es kann nicht nur mit Brennstoffverbrennung arbeiten, sondern auch von jeder Wärmequelle.

Im 19. Jahrhundert wollten Ingenieure eine sichere Alternative zu den damaligen Dampfmaschinen schaffen, deren Kessel aufgrund hoher Dampfdrücke und ungeeigneter Baumaterialien oft explodierten. Eine gute Alternative zu Dampfmaschinen erschien mit der Entwicklung von Stirling-Motoren, die jeden Temperaturunterschied in Arbeit umwandeln konnten. Das Grundprinzip des Betriebs des Stirlingmotors besteht darin, das Arbeitsmedium in einem geschlossenen Zylinder ständig abwechselnd zu erwärmen und zu kühlen. Als Arbeitsmedium dient in der Regel Luft, aber auch Wasserstoff und Helium werden eingesetzt. In einer Reihe von Versuchsproben wurden Freone, Stickstoffdioxid, verflüssigtes Propan-Butan und Wasser getestet. Im letzteren Fall bleibt Wasser in allen Teilen des thermodynamischen Kreislaufs in flüssigem Zustand. Die Besonderheit des Stirlings mit einem flüssigen Arbeitsmedium ist seine geringe Größe, hohe Leistungsdichte und hohe Arbeitsdrücke. Es gibt auch ein Styling mit einem zweiphasigen Arbeitsfluid. Es zeichnet sich außerdem durch eine hohe Leistungsdichte und einen hohen Arbeitsdruck aus.

Aus der Thermodynamik ist bekannt, dass Druck, Temperatur und Volumen eines Gases zusammenhängen und dem Gesetz der idealen Gase folgen

• P der Gasdruck ist;
• V ist das Gasvolumen;
• n die Anzahl der Gasmole ist;
• R die universelle Gaskonstante ist;
• T ist die Gastemperatur in Kelvin.

Das bedeutet, dass beim Erhitzen des Gases sein Volumen zunimmt und beim Abkühlen abnimmt. Es ist diese Eigenschaft von Gasen, die dem Betrieb des Stirlingmotors zugrunde liegt.

Der Stirling-Motor verwendet den Stirling-Zyklus, der dem Carnot-Zyklus in Bezug auf die thermodynamische Effizienz nicht nachsteht und sogar einen Vorteil hat. Tatsache ist, dass der Carnot-Zyklus aus Isothermen und Adiabaten besteht, die sich wenig voneinander unterscheiden. Die praktische Umsetzung dieses Zyklus ist wenig erfolgversprechend. Der Stirling-Zyklus ermöglichte es, einen praktisch funktionierenden Motor in akzeptablen Abmessungen zu erhalten.

Der Stirling-Zyklus besteht aus vier Phasen und ist in zwei Übergangsphasen unterteilt: Erwärmung, Expansion, Übergang zu einer Kältequelle, Abkühlung, Kompression und Übergang zu einer Wärmequelle. Beim Übergang von einer warmen Quelle zu einer kalten Quelle dehnt sich das Gas im Zylinder also aus und zieht sich zusammen. Die Differenz der Gasmengen kann in Arbeit umgewandelt werden, was der Stirling-Motor tut. Der Arbeitszyklus eines Beta-Stirlingmotors ist:

1

2

3

4

wo: a - Verdrängerkolben; b - Arbeitskolben; c - Schwungrad; d - Feuer (Heizbereich); e - Kühlrippen (Kühlbereich).

1. Eine externe Wärmequelle erhitzt das Gas am Boden des Wärmetauscherzylinders. Der erzeugte Druck drückt den Arbeitskolben nach oben (beachten Sie, dass der Verdrängerkolben nicht an den Wänden anliegt).
2. Das Schwungrad drückt den Verdrängerkolben nach unten und leitet dadurch die erwärmte Luft von unten in die Kühlkammer.
3. Die Luft kühlt ab und zieht sich zusammen, der Kolben geht nach unten.
4. Der Verdrängerkolben bewegt sich nach oben, wodurch die gekühlte Luft nach unten bewegt wird. Und der Zyklus wiederholt sich.

Bei einer Stirlingmaschine wird die Bewegung des Arbeitskolbens um 90° gegenüber der Bewegung des Verdrängerkolbens verschoben. Je nach Vorzeichen dieser Verschiebung kann die Maschine ein Motor oder eine Wärmepumpe sein. Bei einer Verschiebung von 0 verrichtet die Maschine keine Arbeit (außer Reibungsverluste) und erzeugt diese auch nicht.

Beta-Stirling- es gibt nur einen Zylinder, heiß an einem Ende und kalt am anderen. Ein Kolben (von dem die Leistung abgenommen wird) und ein "Verdränger" bewegen sich im Zylinder und verändern das Volumen des heißen Hohlraums. Durch den Regenerator wird das Gas vom kalten in den heißen Teil des Zylinders gepumpt. Der Regenerator kann extern sein, Teil eines Wärmetauschers sein oder mit einem Verdrängerkolben kombiniert werden.

Gamma-Stirling- es gibt auch einen Kolben und einen "Verdränger", aber gleichzeitig gibt es zwei Zylinder - einen kalt (der Kolben bewegt sich dorthin, von dem die Kraft abgenommen wird), und der zweite ist von einem Ende heiß und vom anderen kalt (dort bewegt sich ein "Verdränger"). Der Regenerator verbindet den heißen Teil des zweiten Speichers mit dem kalten und gleichzeitig mit dem ersten (kalten) Speicher.

Der Stirlingmotor, dessen Funktionsprinzip sich qualitativ von dem für alle Verbrennungsmotoren üblichen unterscheidet, machte diesen einst eine würdige Konkurrenz. Allerdings vergaßen sie ihn für eine Weile. Wie dieser Motor heute verwendet wird, was das Funktionsprinzip ist (in dem Artikel finden Sie auch Zeichnungen des Stirling-Motors, die seine Funktionsweise anschaulich demonstrieren) und wie die Zukunftsaussichten für den Einsatz sind, lesen Sie unten.

Geschichte

1816 ließ Robert Stirling in Schottland den heutigen Namen nach seinem Erfinder patentieren. Vor ihm wurden die ersten Heißluftmotoren erfunden. Aber Stirling hat dem Gerät einen Reiniger hinzugefügt, der in der Fachliteratur als Regenerator oder Wärmetauscher bezeichnet wird. Dank ihm wurde die Leistung des Motors erhöht und gleichzeitig das Gerät warm gehalten.

Die Lokomotive galt als die haltbarste Dampfmaschine, die zu dieser Zeit erhältlich war, da sie nie explodierte. Vor ihm trat dieses Problem bei anderen Motoren häufig auf. Trotz seines schnellen Erfolgs wurde seine Entwicklung zu Beginn des 20. Jahrhunderts aufgegeben, da er weniger wirtschaftlich wurde als andere damals erschienene Verbrennungsmotoren und Elektromotoren. In einigen Industrien wurde Stirling jedoch weiterhin verwendet.

Externer Verbrennungsmotor

Das Funktionsprinzip aller Wärmemotoren besteht darin, dass zur Gewinnung eines Gases im expandierten Zustand größere mechanische Kräfte erforderlich sind als beim Komprimieren eines kalten. Um dies zu demonstrieren, kann ein Experiment mit zwei mit heißem und kaltem Wasser gefüllten Töpfen sowie einer Flasche durchgeführt werden. Letzteres wird in kaltes Wasser getaucht, verschlossen und dann in heißes Wasser überführt. Dadurch verrichtet das Gas in der Flasche mechanische Arbeit und drückt den Korken heraus. Der erste Verbrennungsmotor stützte sich vollständig auf dieses Verfahren. Allerdings erkannte der Erfinder später, dass ein Teil der Wärme zum Heizen verwendet werden konnte. Somit ist die Produktivität deutlich gestiegen. Aber auch das trug nicht zur Verbreitung des Motors bei.

Später verbesserte Erickson, ein Ingenieur aus Schweden, das Design, indem er vorschlug, das Gas bei konstantem Druck statt Volumen zu kühlen und zu erhitzen. Infolgedessen wurden viele Kopien für die Arbeit in Bergwerken, auf Schiffen und in Druckereien verwendet. Aber für die Besatzungen stellten sie sich als zu schwer heraus.

Externe Verbrennungsmotoren von Philips

Solche Motoren sind von den folgenden Typen:

• Dampf;
• Dampfturbine;
• Stirling.

Der letztgenannte Typ wurde aufgrund der geringen Zuverlässigkeit nicht entwickelt und der Rest ist im Vergleich zu den anderen aufgetauchten Typen von Einheiten nicht die höchsten Indikatoren. Philips nahm seinen Betrieb jedoch 1938 wieder auf. Motoren begannen, Generatoren in nicht elektrifizierten Gebieten anzutreiben. 1945 fanden die Ingenieure des Unternehmens für sie die gegenteilige Anwendung: Wird die Welle von einem Elektromotor gedreht, erreicht die Kühlung des Zylinderkopfs minus hundertneunzig Grad Celsius. Dann entschied man sich für den Einsatz eines verbesserten Stirlingmotors in Kühlaggregaten.

Arbeitsprinzip

Die Wirkung des Motors besteht darin, in thermodynamischen Zyklen zu arbeiten, in denen Kompression und Expansion bei unterschiedlichen Temperaturen erfolgen. In diesem Fall erfolgt die Regulierung des Durchflusses des Arbeitsmediums aufgrund des sich ändernden Volumens (oder Drucks - je nach Modell). Dies ist das Funktionsprinzip der meisten dieser Maschinen, die unterschiedliche Funktionen und Konstruktionsschemata haben können. Motoren können Hub- oder Rotationsmotoren sein. Maschinen mit ihren Installationen arbeiten als Wärmepumpen, Kühlschränke, Druckerzeuger und so weiter.

Darüber hinaus gibt es Open-Cycle-Motoren, bei denen die Durchflussregelung über Ventile erfolgt. Sie werden Erickson-Motoren genannt, mit Ausnahme des gebräuchlichen Namens Stirling. In einem Verbrennungsmotor wird nach der vorläufigen Luftkompression, der Kraftstoffeinspritzung, der Erwärmung des resultierenden Gemischs mit der Verbrennung und der Expansion nützliche Arbeit verrichtet.

Der Stirlingmotor hat das gleiche Funktionsprinzip: Bei niedrigen Temperaturen erfolgt eine Kompression und bei hohen Temperaturen eine Expansion. Die Beheizung erfolgt jedoch auf unterschiedliche Weise: Die Wärmezufuhr erfolgt durch die Zylinderwand von außen. Daher erhielt er den Namen des Verbrennungsmotors. Stirling verwendet eine periodische Temperaturänderung mit einem Verdrängerkolben. Letzteres bewegt Gas von einem Zylinderhohlraum in einen anderen. Einerseits ist die Temperatur konstant niedrig, andererseits hoch. Wenn sich der Kolben nach oben bewegt, bewegt sich das Gas vom heißen in den kalten Hohlraum und kehrt nach unten in den heißen Hohlraum zurück. Zuerst gibt das Gas viel Wärme an den Kühlschrank ab und dann erhält es so viel Wärme von der Heizung, wie es abgegeben hat. Zwischen Heizung und Kühlschrank ist ein Regenerator platziert – ein mit Material gefüllter Hohlraum, an den das Gas Wärme abgibt. Bei Rückfluss führt der Regenerator es zurück.

Das Verdrängersystem ist mit einem Arbeitskolben verbunden, der das Gas bei kaltem Wetter verdichtet und Wärmeausdehnung ermöglicht. Nützliche Arbeit wird durch Kompression bei einer niedrigeren Temperatur verrichtet. Das gesamte System durchläuft vier Zyklen mit intermittierenden Bewegungen. Der Kurbeltrieb sorgt somit für Kontinuität. Daher werden keine scharfen Grenzen zwischen den Stadien des Zyklus beobachtet und Stirling nimmt nicht ab.

Unter Berücksichtigung all dessen liegt die Schlussfolgerung nahe, dass es sich bei diesem Motor um eine Kolbenmaschine mit externer Wärmezufuhr handelt, bei der das Arbeitsmedium den beengten Raum nicht verlässt und nicht ersetzt wird. Zeichnungen des Stirlingmotors veranschaulichen das Gerät und das Funktionsprinzip.

Arbeitsdetails

Die Sonne, Elektrizität, Kernkraft oder jede andere Wärmequelle kann einen Stirlingmotor mit Energie versorgen. Das Prinzip seines Körpers besteht darin, Helium, Wasserstoff oder Luft zu verwenden. Ein idealer Zyklus hat einen thermisch maximal möglichen Wirkungsgrad von dreißig bis vierzig Prozent. Aber mit einem effizienten Regenerator wird es mit einem höheren Wirkungsgrad arbeiten können. Regenerieren, Heizen und Kühlen erfolgt über eingebaute ölfreie Wärmetauscher. Es ist zu beachten, dass der Motor sehr wenig Schmierung benötigt. Der durchschnittliche Flaschendruck beträgt normalerweise 10 bis 20 MPa. Daher ist hier ein hervorragendes Dichtsystem und die Fähigkeit, Öl in die Arbeitskammern zu bekommen, erforderlich.

Vergleichsmerkmale

Die meisten heute in Betrieb befindlichen Motoren dieser Art verwenden flüssige Kraftstoffe. Der kontinuierliche Druck ist leicht zu kontrollieren, was zur Reduzierung der Emissionen beiträgt. Das Fehlen von Ventilen gewährleistet einen leisen Betrieb. Das Leistungsgewicht ist mit Turbomotoren vergleichbar, das Leistungsgewicht entspricht dem eines Dieselaggregats. Drehzahl und Drehmoment sind unabhängig voneinander.

Die Herstellungskosten eines Motors sind viel höher als die eines Verbrennungsmotors. Während des Betriebs wird jedoch der entgegengesetzte Indikator erhalten.

Vorteile

Jedes Modell eines Stirlingmotors hat viele Vorteile:

• Die Effizienz im modernen Design kann bis zu siebzig Prozent erreichen.
• Der Motor hat keine Hochspannungszündanlage, Nockenwelle und Ventile. Es muss während seiner gesamten Lebensdauer nicht angepasst werden.
• Bei Stirlings gibt es keine solche Explosion wie beim Verbrennungsmotor, der Kurbelwelle, Lager und Pleuel stark belastet.
• Sie haben diesen Effekt nicht, wenn sie sagen, dass "der Motor abgewürgt ist".
• Aufgrund der Einfachheit des Gerätes kann es lange betrieben werden.
• Es kann sowohl mit Holz als auch mit nuklearen und anderen Brennstoffen betrieben werden.
• Die Verbrennung erfolgt außerhalb des Motors.

Mängel

Anwendung

Derzeit wird in vielen Bereichen ein Stirlingmotor mit Generator eingesetzt. Es ist eine vielseitige Quelle elektrischer Energie in Kühlschränken, Pumpen, U-Booten und Solarkraftwerken. Dank der Verwendung verschiedener Kraftstoffarten ist eine breite Verwendung möglich.

Wiederbelebung

Dank Philips wurden diese Motoren neu entwickelt. Mitte des 20. Jahrhunderts schloss General Motors mit ihr eine Vereinbarung. Sie leitete die Entwicklung für die Anwendung von Stirlings in Weltraum- und Unterwassergeräten, Schiffen und Automobilen. Nach ihnen begann ein weiteres Unternehmen aus Schweden, United Stirling, sich mit deren Entwicklung zu befassen, einschließlich der möglichen Verwendung in

Heute wird der Stirling-Linearmotor in Installationen von Unterwasser-, Weltraum- und Solarfahrzeugen eingesetzt. Das große Interesse daran ist auf die Relevanz von Themen der Umweltzerstörung sowie der Bekämpfung von Lärm zurückzuführen. In Kanada und den USA, Deutschland und Frankreich sowie Japan wird aktiv an der Weiterentwicklung und Verbesserung des Einsatzes gesucht.

Zukunft

Die klaren Vorteile von Kolben und Stirling, die in einer langen Lebensdauer, der Verwendung unterschiedlicher Kraftstoffe, Geräuschlosigkeit und geringer Toxizität bestehen, machen sie vor dem Hintergrund eines Verbrennungsmotors sehr vielversprechend. Da der Verbrennungsmotor jedoch über die gesamte Zeit hinweg verbessert wurde, lässt er sich nicht ohne weiteres verdrängen. So oder so ist es genau ein solcher Motor, der heute eine Spitzenposition einnimmt und in naher Zukunft nicht abgeben will.