შერევის გენერატორის მუშაობის პრინციპი. რა არის სტერლინგის მაღალი ეფექტურობის ძრავის შექმნის პრობლემები

მანქანის მართვის მექანიკური ენერგიის მნიშვნელოვანი ახალი წყაროა სტერლინგის ძრავა. ის თითქმის უცნობია, არსებობს მხოლოდ მისი პროტოტიპები, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ მხოლოდ მოკლედ დაახასიათოთ მისი მუშაობის პრინციპი და დიზაინი. თავდაპირველი ფორმით, ის არსებობდა როგორც თერმული გაფართოების მანქანა, რომლის ცილინდრში სამუშაო ორგანომაგალითად, ჰაერი გაცივდა შეკუმშვის წინ და გაცხელდა გაფართოებამდე. ასეთი ძრავის დიაგრამა და მუშაობის პრინციპი ნაჩვენებია ნახ. 1

ცილინდრის 1 ზედა ნაწილში არის წყლის გამაგრილებელი ქურთუკი 2, ხოლო ცილინდრის ქვედა ნაწილი მუდმივად თბება ალით. ცილინდრი შეიცავს სამუშაო დგუშს 3 დალუქულ დგუშის რგოლებიდა უკავშირდება დამაკავშირებელ როდს ამწეკთან (ფიგურაში ამწეარ არის ნაჩვენები). ცილინდრის ძირსა და სამუშაო დგუშს შორის არის გადაადგილების დგუში 4, რომელიც ცილინდრში მოძრაობს დიდი უფსკრული... ცილინდრში ჩაჭედილი ჰაერი ამ უფსკრულით გადაედინება გადაადგილების საშუალებით 4 ან სამუშაო დგუშის ბოლოში ან ცილინდრის გაცხელებულ ფსკერზე. გადაადგილება ამოძრავებს როდ 5 -ს, რომელიც დგუშის ბეჭედს გადის და ამოძრავებს ექსცენტრიულ მექანიზმს, რომელიც ბრუნავს ჩამორჩენის კუთხით დაახლოებით 90 ° სამუშაო დგუშის ამძრავის მექანიზმთან შედარებით.

პოზიციაში a, დგუში არის BDC- ში (ქვედა მკვდარი ცენტრი) და ცილინდრის კედლებით გაცივებული ჰაერი ხაფანგშია მას და გადასაადგილებელს შორის. მომდევნო ფაზაში b, გადაადგილება მოძრაობს ზემოთ და დგუში რჩება BDC– ზე. მათ შორის ჰაერი გადაადგილდება გამნაწილებელსა და ბალონს შორის არსებული უფსკრულიდან ცილინდრის ბოლოში და გაცივდება ცილინდრის კედლებით. მუშაობს c ფაზა, რომლის დროსაც ჰაერი თბება ცილინდრის ცხელი ფსკერით, ფართოვდება და უბიძგებს ორივე დგუშს TDC– მდე (ზედა მკვდარი ცენტრი).

სამუშაო ინსულტის დასრულების შემდეგ, გადაადგილება უბრუნდება ქვედა პოზიციას ცილინდრის ქვედა ნაწილში და უბიძგებს ჰაერს ცილინდრის კედლებს შორის არსებული უფსკრული პისტონის ქვეშ მდებარე კამერაში, ხოლო ჰაერი გაცივდება კედლებით. პოზიციაში რ ცივი ჰაერიმომზადებულია შეკუმშვისთვის და სამუშაო დგუში გადადის TDC– დან BDC– ში. ვინაიდან ცივი ჰაერის შეკუმშვაზე დახარჯული სამუშაო ნაკლებია ვიდრე ცხელი ჰაერის გაფართოებაზე შესრულებული სამუშაო, ჩნდება სასარგებლო სამუშაო. ბორბალი ემსახურება როგორც ენერგიის აკუმულატორს, რომელიც საჭიროა ჰაერის შეკუმშვისთვის.

აღწერილ ვერსიაში, სტერლინგის ძრავას ჰქონდა ყველაზე დაბალი ეფექტურობა, ვინაიდან ჰაერის შემცველი სითბო სამუშაო ინსულტის შემდეგ უნდა ამოღებულიყო გამაგრილებელში ცილინდრის კედლების მეშვეობით. დგუშის ერთი დარტყმის დროს ჰაერს არ ჰქონდა საკმარისი გაგრილების დრო და საჭირო იყო გაგრილების დროის გაზრდა, რის შედეგადაც ძრავის სიჩქარეც დაბალი იყო. , რაც დამოკიდებულია, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, განსხვავება საოპერაციო ციკლის მაქსიმალურ და მინიმალურ ტემპერატურას შორის, ასევე მცირე იყო. გამონაბოლქვი ჰაერის სითბო ჩაედინება გამაგრილებელ წყალში და მთლიანად იკარგება.

სტერლინგის ძრავა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა ფილიპსის მიერ (ნიდერლანდები). უპირველეს ყოვლისა, გამოიყენეს გარე სითბოს რეგენერატორი, რომლის საშუალებითაც ჰაერი გადავიდა ცილინდრის ზედა ნაწილიდან ქვედაში გადაადგილების მოქმედების ქვეშ. რადიატორი სერიულად იყო დაკავშირებული რეგენერატორთან გარე წრეში. რეგენერატორი აგროვებს ცივ პალატაში შემავალი ჰაერის სითბოს გაფართოების შემდეგ. როდესაც ჰაერი მიედინება საპირისპირო მიმართულებით, აკუმულატორი მას უბრუნებს სითბოს. ეს ზრდის განსხვავებას ციკლის მაქსიმალურ და მინიმალურ ტემპერატურას შორის და სითბო უნდა მოიხსნას გაგრილების სისტემით. რეგენერატორის უკან მდებარე რადიატორი ხსნის ამ სითბოს მხოლოდ ნაწილს, დანარჩენი ინახება აკუმულატორში და კვლავ გამოიყენება. შედეგად, არა მხოლოდ გაუმჯობესდება ძრავის ეფექტურობა, მაგრამ იზრდება მისი ბრუნვის მაქსიმალური სიჩქარეც, რაც გავლენას ახდენს ძრავის სიმძლავრეზე და სპეციფიკურ სიმძიმეზე. გამათბობელიდან გამონაბოლქვი აირების სითბო გამოიყენება მისი წვის პალატაში მიწოდებული სუფთა ჰაერის ტემპერატურის ასამაღლებლად. ძრავის აღწერილი დიზაინი ნაჩვენებია ნახ. 2

A პოზიციაში ჰაერი იკუმშება და ცილინდრის ზედა ნაწილზე გადასვლისას თბება ჯერ რეგენერატორში, შემდეგ კი გამათბობელში. B პოზიციაში, მთელი ჰაერი გადაადგილებულია ორ დგუშს შორის არსებული სივრციდან და ასრულებს მუშაობას ორივე დგუშის ქვედა პოზიციის გადაადგილებით. B პოზიციაში, სამუშაოს დასრულების შემდეგ, სამუშაო დგუში რჩება ქვედა პოზიციაში, ხოლო გამანადგურებელი 1 იწყებს ჰაერის გადინებას ცილინდრის ზედა ნაწილიდან დგუშებს შორის სივრცეში რეგენერატორის მეშვეობით, რომელშიც ჰაერი გამოდის მისი სითბოს მნიშვნელოვანი ნაწილი და რადიატორი, სადაც ჰაერი გაცივდა კიდევ უფრო ღრმად. D ციკლის ბოლო ფაზაში ჰაერი გაცივდება და იძულებულია ცილინდრის ზემოდან აიყვანოს სივრცე დგუშებს შორის, სადაც ის იკუმშება.

ცივი ჰაერის შეკუმშვა, რეგენერატორის და რადიატორის მეშვეობით ცილინდრის ზედა ნაწილში შეყვანა, ჰაერის შემდგომი გაფართოება და გაგრილება წარმოადგენს მოვალეობის ციკლს. ცილინდრი ინარჩუნებს ჰაერის მუდმივ მასას, ამიტომ ცილინდრი მუშაობს გამონაბოლქვის გარეშე. ნებისმიერი გათბობის წყარო შეიძლება გამოყენებულ იქნას გათბობისთვის. განხილულ სქემაში გამოიყენება თხევადი საწვავის საქვაბე; შინაარსი მავნე ნივთიერებებიდამოკიდებულია ქვაბის წვის პალატაში საწვავის წვის სისრულეზე. ვინაიდან ეს ქმნის რეჟიმს უწყვეტი წვაშედარებით დაბალ ტემპერატურაზე და ჰაერის დიდ ჭარბი რაოდენობით მიღწევა შესაძლებელია სრული წვადა პატარა.

სტერლინგის ძრავის უპირატესობა ის არის, რომ მას შეუძლია იმუშაოს არა მხოლოდ სხვადასხვა სახის საწვავზე, არამედ შესაძლებელს ხდის გამოიყენოს სხვადასხვა ტიპის სითბოს წყაროები. ეს ნიშნავს, რომ ძრავა არ არის დამოკიდებული ატმოსფეროს არსებობაზე. მას შეუძლია თანაბრად კარგად იმუშაოს დახურულ სივრცეში, როგორც წყალქვეშა ნავებზე, ასევე თანამგზავრებზე. სითბოს აკუმულატორის LiF– ით გამოყენებისას, სითბო მიეწოდება ძრავას სითბოს მილით, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახ. 3

ბოლოში ნახ. 2 გვიჩვენებს რომბის მექანიზმის მექანიზმს, რომელიც აკონტროლებს ორივე დგუშის მოძრაობას. დისკისთვის გამოიყენება ორი ამწე, რომლებიც დაკავშირებულია წყვილი გადაცემებით და ბრუნავს საპირისპირო მიმართულებით. გადასაადგილებელი ღეროს ბოლოები 1 და ღრუ დგუშის ჯოხი 2 დაკავშირებულია ცალკეული დამაკავშირებელი ღეროების საშუალებით ორივე ამწეზე. თუ ორივე ამწე ამწევი არის ზედა პოზიციადა გადავიდეთ პოზიციიდან a პოზიციაზე b, შემდეგ სამუშაო დგუშის 2 დამაკავშირებელი წნელები განლაგებულია TDC– ს მახლობლად და ის ოდნავ მოძრაობს TDC– ს მახლობლად. ციკლის ამ ფაზაში მოძრავი გადაადგილების დამაკავშირებელი წნელები ქვევით მოძრაობენ და დგუში ასევე მოძრაობს ყველაზე მაღალი სიჩქარით a პოზიციიდან b პოზიციამდე.

ორი ამწე ლილვის ბრუნვის საპირისპირო მიმართულება შესაძლებელს ხდის მათზე განთავსდეს საპირისპირო წონა, რომელიც აუცილებელია პირველი რიგის ინერციული ძალების დასაბალანსებლად და მათი მომენტები საპასუხო მასებიდან, რომლებიც არსებობს ერთცილინდრიან და ხაზოვან ძრავებში.

რომბის მექანიზმს ასევე აქვს ის უპირატესობა, რომ შემაერთებელი ღეროები სიმეტრიულად გადააქვს ძალები დგუშის ღეროებიდან ამწეკებზე, ხოლო გვერდითი ძალები არ წარმოიქმნება საკისრებში და დგუშის ლუქებში. ეს უკანასკნელი ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან ძრავის მუშაობისთვის კარგი ეფექტურობასაჭიროა მაღალი სამუშაო წნევა.

ჩვეულებრივი ამწე მექანიზმებით, პისტონზე მაღალი წნევა და დამაკავშირებელი ღეროს გადახრის დიდი კუთხეები წარმოქმნის დგუშზე მოქმედ დიდ გვერდით ძალებს და იწვევს ხახუნის დიდ დანაკარგებს და მაღალ ცვეთას. ჯვარედინი ან რომბული მექანიზმის გამოყენებით, ეს ნეგატიური ფენომენი აღმოფხვრილია და დგუშების კარგი დალუქვა მიიღწევა.

იმისათვის, რომ წნელები არ გადასცენ დიდი ძალები ამწეების ლილვების მთავარ და დამაკავშირებელ ღეროს, ცილინდრში საშუალო სამუშაო წნევის ტოლი უკანა წნევა შენარჩუნებულია სამუშაო დგუშის ქვეშ, რაც არის დაახლოებით 20 მპა.

მნიშვნელოვანი სირთულეები წარმოიქმნება სტირლინგის ძრავის სიმძლავრის რეგულირებისას. სიმძლავრის ცვლილება გამათბობელზე მიწოდებული საწვავის რაოდენობის ცვლილების შედეგად უმნიშვნელოა. უფრო შესამჩნევი შედეგის მიღწევა შესაძლებელია წნევის ან სამუშაო სითხის რაოდენობის შეცვლით. სიმძლავრის კონტროლის ეს მეთოდი გამოიყენება სტერლინგის მანქანის ძრავში. ენერგიის შესამცირებლად, ცილინდრებიდან გაზის ნაწილი გვერდის ავლით ხდება ავზში. დაბალი წნევა; სიმძლავრის გასაზრდელად, ბენზინი მიეწოდება ცილინდრებს წყალსაცავიდან მაღალი წნევა, სადაც ის წინასწარ ტუმბდება სპეციალური კომპრესორით დაბალი წნევის ავზიდან. დგუშიანი ძრავებისთვის ორმაგი მოქმედებასიმძლავრის შესამცირებლად, გაზს დგუშის ზედა ნაწილიდან გვერდის ავლით სპეციალური არხის საშუალებით. გადატანა სრული ძალადან უსაქმოდგრძელდება 0.2 წმ; საპირისპირო პროცესს დაახლოებით 0.6 წამი სჭირდება.

რეგენერატორისა და რადიატორის ვიწრო არხების გავლისას აირის ხახუნის დანაკარგების მცირე შესანარჩუნებლად გამოიყენება ჰელიუმი და ისინი ასევე ცდილობენ წყალბადის გამოყენებას. ზომისა და წონის შესამცირებლად, მეორე თაობის ძრავის ოთხი ორმაგი მოქმედების დგუშის ცილინდრი ისეა მოთავსებული, როგორც ნაჩვენებია ნახატზე. 9. იმის მაგივრად ამწეგამოყენებული swash plate drive. დგუშის ორივე მხარეს მაღალი აირის წნევის არსებობა უზრუნველყოფს მხოლოდ მცირე წნევის სხვაობის გადაცემას წამყვან სარეცხ მანქანაზე. მას შემდეგ, რაც სტერლინგის ძრავში ყველა ამოღებული სითბო გადადის გამაგრილებელზე, ამ ძრავის რადიატორი უნდა იყოს 2 -ჯერ უფრო დიდი ვიდრე ჩვეულებრივი ძრავები. შიგაწვის.

მაგალითად, განვიხილოთ ორი Stirling მანქანის ძრავა. ოთხცილინდრიანი ძრავაპირველი თაობა რომბის მექანიზმით, ნაჩვენებია ნახ. 10, აქვს ცილინდრის დიამეტრი 77.5 მმ, დგუშის დარტყმა 49.8 მმ (სამუშაო მოცულობა 940 სმ 3), ავითარებს 147 კვტ სიმძლავრეს 3000 წთ -1 და საშუალო ცილინდრის წნევას დაახლოებით 22 მპა. ცილინდრის თავის ტემპერატურა შენარჩუნებულია დაახლოებით 700 ° C და გამაგრილებლის ტემპერატურა 60 ° C ტემპერატურაზე. ძრავის მშრალი წონაა 760 კგ. ცივი დაწყებადა ძრავის გათბობა სანამ ცილინდრის თავის ტემპერატურა არ მიაღწევს 700 ° C- ს დაახლოებით 20 წამი სჭირდება. 55 ° C წყლის ტემპერატურაზე, საცდელ სკამზე ძრავის მაჩვენებლების ეფექტურობამ 35%-ს მიაღწია. სპეციფიკური სიმძლავრეა 156 კვტ / დმ 3, ხოლო სიმძიმე სიმძლავრის ერთეულზე არის 5.2 კგ / კვტ.

მეორე თაობის სტირლინგის ძრავის სქემატური განყოფილება Philips 4-215 DA მოდელი, რომელიც განკუთვნილია სამგზავრო მანქანისთვის, ნაჩვენებია ნახ. 9. ძრავას აქვს დაახლოებით იგივე ზომები და წონა, როგორც ჩვეულებრივი ბენზინი ახალი ძრავა, და მისი სიმძლავრეა 127 კვტ. ოთხი ცილინდრი ორმაგი მოქმედების დგუშით განლაგებულია სალტე დისკის ღერძის გარშემო. ოთხივე ცილინდრისათვის გავრცელებული გამათბობელი ქვაბს აქვს ერთი საქშენები. ფორდ ტორინოზე (აშშ), ამ ძრავით საწვავის მოხმარება 25% -ით დაბალი იყო, ვიდრე ბენზინის V- ფორმის 8 ცილინდრიანი ძრავით. NOx შემცველობა preheating სისტემის გამონაბოლქვი აირებში, მათი რეცირკულაციის გამოყენების გამო, დადგენილ ნორმასთან შედარებით გაცილებით დაბალი იყო.

Philips 4-215 DA ძრავის ცილინდრის დიამეტრი 73 მმ, დგუშის დარტყმა 52 მმ. ძრავის სიმძლავრე 127 კვტ სიჩქარით 4000 წთ -1. გამათბობლის ტემპერატურა (ცილინდრის თავის ტემპერატურა) არის 700 ° C და გამაგრილებლის ტემპერატურა 64 ° C.

შვედურმა ფირმამ, გაერთიანებულმა სტერლინგმა, შეიმუშავა თავისი სტირლინგის ძრავა, რათა მაქსიმალურად გამოეყენებინა მისი მასობრივი წარმოების ნაწილები. საავტომობილო ინდუსტრია... გამოიყენება ჩვეულებრივი ამწე და ლილვა, რომელიც ჯვარედინთან ერთად გადააქცევს ლილვს ბრუნვის მოძრაობაში მთარგმნელობითი მოძრაობაორმაგი მოქმედების დგუში. ამ ოთხცილინდრიანი V ძრავის სექციური ხედი ნაჩვენებია ნახ. 11. ცილინდრების რიგები განლაგებულია მცირე კუთხით, ცილინდრის თავები ქმნიან საერთო ჯგუფს, თბება ერთი სანთურით.

ამ ძრავის სავარაუდო სიმძიმე არის 2.4 კგ / კვტ, რაც შეიძლება შევადაროთ ძალიან კარგი დაბალი ზომის მაღალსიჩქარიანი დიზელის მუშაობას. სტერლინგის ძრავების ხვედრითი წონა 6.1-7.3 კგ / კვტ-დან 4.3 კგ / კვტ-მდე შემცირდა და მუდმივად მცირდება.

სტერლინგის ძრავის წარმოება მოითხოვს ტექნოლოგიას, რომელიც სრულიად განსხვავდება შიდა წვის ძრავების წარმოების ტექნოლოგიისგან, რაც შეანელებს მის წარმოებაში დანერგვას. ამასთან, ასეთი ძრავების განვითარება გრძელდება, რადგან ტრადიციული ბენზინისა და დიზელის ძრავები არ დააკმაყოფილებენ მომავალი გამონაბოლქვი აირების სიწმინდეს და შექმნილ სტერლინგის ძრავებს იძლევა იმის იმედი, რომ ეს პრობლემა მოგვარდება. მას შემდეგ, რაც სტერლინგის ძრავის ცილინდრში აირების წნევის ცვლილება გლუვია, ის სტაბილურად და მშვიდად მუშაობს, ჰგავს ორთქლის ძრავას. თუმცა, დიდი რაოდენობით ნარჩენების სითბო მოითხოვს ახალ გადაწყვეტილებებს გაგრილების სისტემების სფეროში.

სტერლინგის ძრავებში დიდი პროგრესი იქნა მიღწეული Philips 4-215 DA ძრავის შექმნით. ძრავა განკუთვნილია სამგზავრო მანქანებში გამოსაყენებლად და იკავებს მათში იმდენ ადგილს, რამდენადაც ჩვეულებრივი V- ფორმის ბენზინის ძრავა თანაბარი ძალა... Philips 4-215 DA ძრავის მასა არის 448 კგ და მაქსიმალური სიმძლავრით 127 კვტ მისი სიმძიმე არის 3.5 კგ / კვტ. ამ ძრავის მაჩვენებლის ეფექტურობა 20 მგპა წნევის ქვეშ წყალბადის სამუშაო სითხის გამოყენებისას არის 35%.

ძრავის ცივი დაწყება 15 წამი გრძელდება, მანქანის საწვავის მოხმარება ქალაქის მოძრაობაში 25% -ით ნაკლებია, ვიდრე ჩვეულებრივი ბენზინის ძრავის შემთხვევაში. ძრავის სიმძლავრე რეგულირდება სამუშაო სითხის რაოდენობისა და წნევის შეცვლით.

წყალბადის სიმკვრივე 14 -ჯერ დაბალია ვიდრე ჰაერი და მისი სითბოს სიმძლავრე ასევე 14 -ჯერ მეტია ვიდრე ჰაერი. ეს დადებითად მოქმედებს ჰიდრავლიკურ დანაკარგებზე, განსაკუთრებით რეგენერატორზე და ზოგადად იწვევს ძრავის ეფექტურობის ზრდას (იხ. სურათი 4).

მხოლოდ ასი წლის წინ, შიდა წვის ძრავებს უნდა დაეკავებინათ ის ადგილი, სადაც ისინი იკავებდნენ თანამედროვე საავტომობილო ინდუსტრია... მაშინ მათი უპირატესობა სულაც არ იყო ისეთი აშკარა, როგორც დღეს. მართლაც, Ორთქლმავალი- ბენზინის ძრავის მთავარი კონკურენტი - მას უზარმაზარი უპირატესობა ჰქონდა მასთან შედარებით: უხმოდობა, სიმძლავრის რეგულირების სიმარტივე, შესანიშნავი წევის მახასიათებლები და საოცარი "ყოვლისმომცველობა", რაც მას საშუალებას აძლევს იმუშაოს ნებისმიერი ტიპის საწვავზე ხე -დან ბენზინამდე. საბოლოო ჯამში, შიდა წვის ძრავების ეფექტურობა, სიმსუბუქე და საიმედოობა ჭარბობდა და იძულებული ხდებოდა შეექმნა მათი ნაკლოვანებები, როგორც გარდაუვალი.
1950 -იან წლებში, მოსვლისთანავე გაზის ტურბინებიდა მბრუნავი ძრავები, დაიწყო საავტომობილო ინდუსტრიაში შიდა წვის ძრავების მიერ დაკავებული მონოპოლიური პოზიციის შეტევა, თავდასხმა, რომელიც ჯერ არ დასრულებულა წარმატებით. დაახლოებით იმავე წლებში, სცადეს სცენაზე ახალი ძრავის შემოტანა, რომელიც საოცრად აერთიანებს ბენზინის ძრავის ეფექტურობასა და საიმედოობას უხმოდობასთან და "ყოვლისმომცველ" ორთქლის დაყენებასთან. ეს არის ცნობილი ძრავა გარე წვა, რომელიც შოტლანდიელმა მღვდელმა რობერტ სტირლინგმა დააპატენტა 1816 წლის 27 სექტემბერს (ინგლისური პატენტი No4081).

პროცესის ფიზიკა

ყველა სითბოს ძრავის მუშაობის პრინციპი, გამონაკლისის გარეშე, ემყარება იმ ფაქტს, რომ როდესაც გაცხელებული გაზი გაფართოვდება, უფრო მეტი მექანიკური სამუშაოა შესრულებული, ვიდრე საჭიროა ცივი შეკუმშვისთვის. ბოთლი და ორი ქოთანი ცხელი და ცივი წყალი საკმარისია ამის საჩვენებლად. პირველი, ბოთლი ჩაეფლო ყინულის წყალში და როდესაც მასში ჰაერი გაცივდება, კისერი იკეტება საცობით და სწრაფად გადადის ცხელი წყალი... რამოდენიმე წამის შემდეგ ისმის ბამბა და ბოთლში გაცხელებული გაზი კორპს გარეთ უბიძგებს, ასრულებს მექანიკურ სამუშაოს. ბოთლი ყინულის წყალში შეიძლება დაბრუნდეს - ციკლი განმეორდება.
ეს პროცესი თითქმის ზუსტად განმეორდა პირველი სტერლინგის აპარატის ცილინდრებში, დგუშებში და რთულ ბერკეტებში, სანამ გამომგონებელმა არ გააცნობიერა, რომ გაგრილების დროს გაზიდან მიღებული სითბოს ნაწილობრივი გათბობისთვის გამოყენება შეიძლებოდა. საჭიროა მხოლოდ რაიმე სახის კონტეინერი, რომელშიც შესაძლებელი იქნება გაგრილებისას აირისგან მიღებული სითბოს შენახვა და გაცხელებისას დაუბრუნოს მას.
სამწუხაროდ, ამ ძალიან მნიშვნელოვანმა გაუმჯობესებამაც კი არ დაზოგა სტირლინგის ძრავა. 1885 წლისთვის აქ მიღწეული შედეგები იყო ძალიან საშუალო: 5-7 პროცენტიანი ეფექტურობა, 2 ლიტრი. თან. სიმძლავრე, 4 ტონა წონა და 21 კუბური მეტრი ოკუპირებული სივრცე.
გარე წვის ძრავები არ დაზოგეს თუნდაც შვედმა ინჟინერმა ერიქსონის მიერ შემუშავებული სხვა დიზაინის წარმატებამ. სტერლინგისგან განსხვავებით, მან შესთავაზა გაზის გათბობა და გაგრილება არა მუდმივი მოცულობით, არამედ მუდმივი წნევით. 8 1887 წელს რამდენიმე ათასი პატარა ერიქსონის ძრავა მშვენივრად მუშაობდა სტამბებში, სახლებში, მაღაროებში, გემებზე. მათ შეავსეს წყლის ავზები და იმუშავეს ლიფტებით. ერიქსონმა კი სცადა მათი ადაპტირება მამოძრავებელი ეკიპაჟისთვის, მაგრამ ისინი ძალიან მძიმე აღმოჩნდა. რუსეთში, რევოლუციამდე, დიდი რაოდენობით ასეთი ძრავები იწარმოებოდა სახელწოდებით "სითბო და ენერგია".
თუმცა, ცდილობს გაზარდოს სიმძლავრე 250 ცხ. თან. დასრულდა სრული წარუმატებლობა... ცილინდრიანი მანქანა 4.2 მეტრის დიამეტრით განვითარდა 100 ლიტრზე ნაკლები. ანუ, ცეცხლის პალატა დაიწვა და გემი, რომელზეც ძრავები იყო დამონტაჟებული, დაიკარგა.
ინჟინრები სინანულის გარეშე დაემშვიდობნენ ამ სუსტ მასტოდონებს როგორც კი გამოჩნდნენ მძლავრი, კომპაქტური და მსუბუქი გაზის ძრავები და დიზელის ძრავები. და მოულოდნელად, 1960 -იან წლებში, თითქმის 80 წლის შემდეგ, "სტირლინგებმა" და "ერიქსონებმა" (ჩვენ პირობითად მათ დიზელის ძრავის ანალოგიით ვეძახით) დაიწყეს საუბარი, როგორც შიდა წვის ძრავების საშინელ კონკურენტებზე. ეს საუბრები დღემდე არ ჩერდება. რა ხსნის ამას მკვეთრი შემობრუნებაშეხედულებებში?

მეთოდური ღირებულება

როდესაც შეიტყობთ ძველი ტექნიკური იდეის შესახებ, რომელიც განახლდა თანამედროვე ტექნოლოგიებში, მაშინვე ჩნდება კითხვა: რამ შეუშალა ხელი მის ადრე განხორციელებას? რა იყო ეს პრობლემა, ის "ნახავ", რომლის გადაწყვეტის გარეშეც მას არ შეეძლო გზა გაეხატა ცხოვრებაში? და თითქმის ყოველთვის გამოდის, რომ ძველ იდეას მისი აღორძინება ან ახალი ტექნოლოგიური მეთოდის დამსახურებაა, ან ახალი დიზაინი, რომელიც წინამორბედებს არ უფიქრიათ, ან ახალი მასალა. გარე წვის ძრავა შეიძლება ჩაითვალოს უიშვიათეს გამონაკლისად.
თეორიული გამოთვლები აჩვენებს, რომ ეფექტურობა არის "სტერლინგს" და "ერიქსონს" შეუძლიათ მიაღწიონ 70 პროცენტს - უფრო მეტს ვიდრე ნებისმიერი სხვა ძრავა. ეს ნიშნავს, რომ მათი წინამორბედების წარუმატებლობა აიხსნება მეორადი, პრინციპში მოსახსნელი ფაქტორებით. Სწორი არჩევანიპარამეტრები და გამოყენების სფეროები, თითოეული ერთეულის მუშაობის სკრუპულოზური შესწავლა, თითოეული დეტალის ფრთხილად დამუშავება და სრულყოფილად მორგება საშუალებას აძლევდა გაერკვია ციკლის უპირატესობები. უკვე პირველმა ექსპერიმენტულმა ნიმუშებმა მისცა ეფექტურობა 39 პროცენტს! (წლების განმავლობაში შემუშავებული ბენზინის ძრავებისა და დიზელის ეფექტურობა, შესაბამისად, 28-30 და 32-35 პროცენტია.) რა შესაძლებლობები შეუმჩნეველი დარჩა სტირლინგმა და ერიქსონმა თავის დროზე?
კონტეინერი, რომელშიც სითბო მონაცვლეობით ინახება და შემდეგ იხსნება. იმ დღეებში რეგენერატორის გაანგარიშება უბრალოდ შეუძლებელი იყო: სითბოს გადაცემის მეცნიერება არ არსებობდა. მისი ზომები თვალით იქნა მიღებული და როგორც გამოთვლებიდან ჩანს, გარე წვის ძრავების ეფექტურობა ძალიან არის დამოკიდებული რეგენერატორის ხარისხზე. მართალია, მისი ცუდი შესრულება შეიძლება გარკვეულწილად ანაზღაურდეს ზეწოლის გაზრდით.
მარცხის მეორე მიზეზი ის იყო, რომ პირველი დანადგარები მუშაობდნენ ჰაერში ატმოსფერული წნევის დროს: მათი ზომები იყო უზარმაზარი და მათი შესაძლებლობები მცირე.
ეფექტურობის მოტანა რეგენერატორი 98 პროცენტამდე და დახურული მარყუჟის წყალბადით ან ჰელიუმით შევსება 100 ატმოსფერომდე, ჩვენი დროის ინჟინრებმა გაზარდეს "სტილის" ეფექტურობა და სიმძლავრე, რაც ამ ფორმამაც კი აჩვენა ეფექტურობა. უფრო მაღალია ვიდრე შიდა წვის ძრავები.
მხოლოდ ეს იქნება საკმარისი იმისათვის, რომ ვისაუბროთ მანქანებზე გარე წვის ძრავების დაყენებაზე. მაგრამ დავიწყებიდან აღორძინებული ამ მანქანების უპირატესობა არავითარ შემთხვევაში არ არის ამოწურული მხოლოდ მაღალი ეფექტურობით.

როგორ მუშაობს სტერლინგი

გარე წვის ძრავის სქემატური დიაგრამა:
1 - საწვავის ინჟექტორი;
2 - გამოსასვლელი ფილიალი მილი;
3 - ჰაერის გამათბობლის ელემენტები;
4 - ჰაერის გამათბობელი;
5 - ცხელი გაზები;
6 - ცილინდრის ცხელი ადგილი;
7 - რეგენერატორი;
8 - ცილინდრიანი;
9 - უფრო მაგარი ნეკნები;
10 - ცივი სივრცე;
11 - სამუშაო დგუში;
12 - რომბის დრაივი;
13 - სამუშაო დგუშის დამაკავშირებელი ღერო;
14 - სიჩქარის სინქრონიზაცია;
15 - წვის პალატა;
16 - გამათბობელი მილები;
17 - ცხელი ჰაერი;
18 - გადაადგილების დგუში;
19 - ჰაერის მიღება;
20 - გამაგრილებელი წყლის მიწოდება;
21 - ბეჭედი;
22 - ბუფერული მოცულობა;
23 - ბეჭედი;
24 - გადაადგილების დგუშის ბიძგი;
25 - სამუშაო დგუშის ბიძგი;
26 - სამუშაო დგუშის უღელი;
27 - სამუშაო დგუშის უღლის თითი;
28 - გადაადგილების დგუშის დამაკავშირებელი ღერო;
29 - გადაადგილების დგუშის უღელი;
30 - ამწეები.
წითელი ფონი - გათბობის წრე;
წერტილოვანი ფონი - გაგრილების წრე

თხევადი საწვავის "გაღვივების" თანამედროვე დიზაინში არის სამი სქემა, რომლებსაც აქვთ მხოლოდ თერმული კონტაქტი ერთმანეთთან. ეს არის სამუშაო სითხის წრე (ჩვეულებრივ წყალბადი ან ჰელიუმი), გათბობის წრე და გაგრილების წრე. გათბობის მიკროსქემის მთავარი მიზანია შენარჩუნება მაღალი ცხელებასამუშაო ბილიკის თავზე. გაგრილების წრე ინარჩუნებს დაბალი ტემპერატურასამუშაო ბილიკის ბოლოში. სამუშაო სითხის კონტური თავისთავად დახურულია.
სამუშაო სხეულის კონტური... ორი დგუში მოძრაობს ცილინდრში 8 - სამუშაო დგუში 11 და გადაადგილების დგუში 18. სამუშაო დგუშის აღმავალი მოძრაობა იწვევს სამუშაო სითხის შეკუმშვას, მისი ქვევით მოძრაობა გამოწვეულია აირის გაფართოებით და თან ახლავს სასარგებლო სამუშაოს შესრულება. გადაადგილების დგუშის აღმავალი მოძრაობა აჭერს გაზს ცილინდრის ქვედა, გაციებულ ღრუში. მისი ქვევით მოძრაობა შეესაბამება გაზის გათბობას. რომბის დრაივი 12 აძლევს დგუშებს მოძრაობას, რომელიც შეესაბამება ოთხი ციკლის დარტყმას ((ეს დარტყმები ნაჩვენებია დიაგრამაში).
გავზომოთ მე- სამუშაო სითხის გაგრილება. გადაადგილების დგუში 18 მოძრაობს ზემოთ, იჭერს სამუშაო სითხეს რეგენერატორ 7 -ში, რომელშიც ინახება გაცხელებული აირის სითბო, ცილინდრის ქვედა, გაციებულ ნაწილში. სამუშაო დგუში 11 არის BDC– ში.
ღონისძიება II- სამუშაო სითხის შეკუმშვა. ბუფერული მოცულობის 22 შეკუმშულ აირში შენახული ენერგია აღმავალ მოძრაობას აძლევს სამუშაო დგუშს 11, რასაც თან ახლავს ცივი სამუშაო სითხის შეკუმშვა.
ბარი III- სამუშაო სითხის გათბობა. გამანადგურებელი დგუში 18, თითქმის სამუშაო დგუშის მეზობელთან 11, გადააქვს გაზი ცხელ სივრცეში რეგენერატორის 7 საშუალებით, რომელშიც გაგრილებისას დაგროვილი სითბო უბრუნდება გაზს.
ბარი IV- სამუშაო სითხის გაფართოება - სამუშაო ციკლი. როდესაც ცხელ სივრცეში თბება, გაზი აფართოებს და ასრულებს სასარგებლო სამუშაო... მისი ნაწილი ინახება ბუფერული მოცულობის 22 შეკუმშულ გაზში ცივი სამუშაო სითხის შემდგომი შეკუმშვისათვის. დანარჩენი ამოღებულია ძრავის ლილვებიდან.
გათბობის წრე... ჰაერი იფრქვევა ჰაერის შესასვლელში 19 ვენტილატორით, გადის გამათბობლის ელემენტებში 3, თბება და შედის საწვავის ინჟექტორებში. წარმოქმნილი ცხელი აირები ათბობს სამუშაო სითხის გამათბობლის მილებს, მიედინება გამათბობლის 3 ელემენტის გარშემო და, სითბოს გადაცემის შემდეგ ჰაერში, რომელიც მიდის საწვავის წვისთვის, ატმოსფეროში ჩაედინება გამავალი მილი 2 -ით.
გაგრილების წრე... მილები 20 -ით წყალი მიეწოდება ცილინდრის ქვედა ნაწილს და, მიედინება გამაგრილებლის 9 ფარფლების გარშემო, განუწყვეტლივ აცივებს მათ.

"სტერლინგები" ICE- ის ნაცვლად

პირველივე ტესტებმა, რომელიც ჩატარდა ნახევარი საუკუნის წინ, აჩვენა, რომ "სტილისტიკა" თითქმის სრულყოფილად დუმს. მას არ გააჩნია კარბურატორი, მაღალი წნევის ინჟექტორები, ანთების სისტემა, სარქველები, სანთლები. ცილინდრში წნევა, თუმცა ის თითქმის 200 ატმოსფერომდე იზრდება, მაგრამ არა აფეთქებით, როგორც შიდა წვის ძრავში, არამედ შეუფერხებლად. ძრავას არ სჭირდება მაყუჩები. ბრილიანტის ფორმის კინემატიკური დგუშის ძრავა სრულად დაბალანსებულია. არ არის ვიბრაცია, არ ირხევა.
ისინი ამბობენ, რომ ძრავაზე ხელითაც კი ყოველთვის არ არის შესაძლებელი იმის დადგენა მუშაობს თუ არა. საავტომობილო ძრავის ეს თვისებები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, რადგან ხმაურის შემცირების პრობლემა მწვავედ დგას დიდ ქალაქებში.
მაგრამ სხვა თვისება არის "ყოვლისმჭამელი". ფაქტობრივად, არ არსებობს სითბოს წყარო, რომელიც არ არის შესაფერისი მოძრაობისთვის. ასეთი ძრავის მქონე მანქანას შეუძლია იაროს ხეზე, ჩალზე, ნახშირზე, ნავთზე, ბირთვულ საწვავზე, თუნდაც მზის შუქზე. მას შეუძლია იმუშაოს სითბოზე, რომელიც ინახება მარილის ან ოქსიდის დნებაში. მაგალითად, 7 ლიტრი ალუმინის ოქსიდის დნობა ცვლის 1 ლიტრ ბენზინს. ასეთი მრავალფეროვნება არა მხოლოდ შეძლებს ყოველთვის დაეხმაროს მძღოლს უბედურებაში. ის მკვეთრად გადაწყვეტს პრობლემა ხელთკვამლი ქალაქების დაბინძურებით. ქალაქს რომ უახლოვდება, მძღოლი აანთებს სანთურს და დნება მარილს ავზში. საწვავი არ იწვის ქალაქის ფარგლებში: ძრავა მუშაობს დნებაზე.
რაც შეეხება რეგულაციას? სიმძლავრის შესამცირებლად, საკმარისია გაზის საჭირო რაოდენობის გათავისუფლება ძრავის დახურული მარყუჟიდან ფოლადის ცილინდრში. ავტომატიზაცია დაუყოვნებლივ ამცირებს საწვავის მიწოდებას ისე, რომ ტემპერატურა უცვლელი რჩება გაზის რაოდენობის მიუხედავად. სიმძლავრის გასაზრდელად, გაზი ცილინდრიდან იბრუნება წრეში.
თუმცა, ღირებულებისა და წონის თვალსაზრისით, სტირლინგები მაინც ჩამორჩებიან შიდა წვის ძრავებს. 1 ლიტრზე. თან. მათ აქვთ 5 კგ, რაც გაცილებით მეტია ვიდრე ბენზინი და დიზელის ძრავები... მაგრამ არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ეს ჯერ კიდევ პირველია, ვინც არ მიიყვანეს მაღალი ხარისხიმოდელის სრულყოფილება.
თეორიული გამოთვლები აჩვენებს, რომ ყველა სხვა რამ თანაბარი, "მორევა" მოითხოვს უფრო დაბალ წნევას. ეს მნიშვნელოვანი უპირატესობაა. და თუ მათ ასევე აქვთ დიზაინის უპირატესობა, მაშინ შესაძლებელია, რომ ისინი გახდნენ შიდა წვის ძრავების ყველაზე საშინელი კონკურენტი საავტომობილო ინდუსტრიაში. და საერთოდ არა ტურბინები.

სტერლინგი GM– დან

სერიოზულმა მუშაობამ გარე წვის ძრავის გაუმჯობესებაზე, რომელიც გამოგონებიდან 150 წლის შემდეგ დაიწყო, უკვე ნაყოფი გამოიღო. შემოთავაზებულია ძრავის სხვადასხვა დიზაინის ვარიანტები, რომლებიც მოქმედებენ სტერლინგის ციკლის მიხედვით. არსებობს დიზაინები დაფის ძრავებისთვის დგუშების დარტყმის რეგულირებისთვის, დაპატენტებული მბრუნავი ძრავა, რომლის როტორის ერთ მონაკვეთში ხდება შეკუმშვა, მეორეში - გაფართოება, ხოლო სითბოს მიწოდება და მოცილება ხორციელდება ღრუების დამაკავშირებელ არხებში. მაქსიმალური წნევაცილინდრებში ინდივიდუალური ნიმუშები აღწევს 220 კგ / სმ 2, ხოლო საშუალო ეფექტური წნევა - 22 და 27 კგ / სმ 2 და მეტი. ეფექტურობა გაიზარდა 150 გ / სთ / საათში.
კომპანიამ უდიდესი პროგრესი განიცადა Ჯენერალ მოტორსი, რომელმაც 1970-იან წლებში ააგო V ფორმის "სტილი" ჩვეულებრივი ამწე მექანიზმი... ერთი ცილინდრი მუშაობს, მეორე არის შეკუმშვა. სამუშაო დგუში შეიცავს მხოლოდ სამუშაო დგუშს, ხოლო გადაადგილების დგუში არის შეკუმშვის ცილინდრში. ცილინდრებს შორის არის გამათბობელი, რეგენერატორი და გამაგრილებელი. ფაზის ცვლის კუთხე, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ერთი ცილინდრის მეორედან ჩამორჩენის კუთხე, ამ "შერევისთვის" არის 90 °. ერთი დგუშის სიჩქარე უნდა იყოს მაქსიმალური იმ მომენტში, როდესაც მეორის სიჩქარე ნულის ტოლია (ზედა და ქვედა მკვდარ ცენტრში). დგუშების მოძრაობაში ფაზის გადაადგილება მიიღწევა ცილინდრების პოზიციონირებით 90 ° -იანი კუთხით. სტრუქტურულად, ეს არის უმარტივესი "სტილისტიკა". მაგრამ ის ჩამორჩება რომბის ძრავას ამწე მექანიზმისიმშვიდეში. სრულად დაბალანსდეს ინერციული ძალები V ფორმის ძრავამისი ცილინდრების რაოდენობა უნდა გაიზარდოს ორიდან რვაზე.

V ფორმის "მორევის" სქემატური დიაგრამა:
1 - სამუშაო ცილინდრი;
2 - სამუშაო დგუში;
3 - გამათბობელი;
4 - რეგენერატორი;
5 - სითბოს საიზოლაციო ყდის;
6 - ქულერი;
7 - შეკუმშვის ცილინდრი.

ასეთ ძრავში მუშაობის ციკლი მიმდინარეობს შემდეგნაირად.
სამუშაო ცილინდრში 1, გაზი (წყალბადი ან ჰელიუმი) თბება, მეორეში, შეკუმშვის ცილინდრში 7, ის გაცივდება. როდესაც დგუში მოძრაობს 7 ცილინდრში, გაზი იკუმშება - შეკუმშვის დარტყმა. ამ დროს, დგუში 2 ცილინდრ 1 -ში იწყებს მოძრაობას ქვევით. ცივი ცილინდრიდან 7 გაზი მიედინება ცხელ 1 -ში, თანმიმდევრულად გადის ქულერი 6, რეგენერატორი 4 და გამათბობელი 3 - გათბობის ციკლი. ცხელი გაზი ფართოვდება 1 ცილინდრში, ასრულებს სამუშაოს - გაფართოების ინსულტი. როდესაც დგუში 2 გადადის ცილინდრში 1 ზემოთ, გაზი გადაედინება რეგენერატორ 4 -ში და გამაგრილებელში 6 ცილინდრში 7 - გაგრილების ციკლი.
ეს "მორევის" სქემა ყველაზე მოსახერხებელია უკუქცევისთვის. გამათბობლის, რეგენერატორის და გამაგრილებლის კომბინირებულ კორპუსში (მათ დიზაინზე მოგვიანებით ვისაუბრებთ), ამისთვის მზადდება დამშლელები. თუ ჩვენ გადავიტანთ მათ ერთი უკიდურესი პოზიციიდან მეორეზე, მაშინ ცივი ცილინდრიგახდება ცხელი და ცხელი გახდება ცივი და ძრავა ბრუნავს საპირისპირო მიმართულებით.
გამათბობელი არის სითბოს მდგრადი უჟანგავი ფოლადის მილების ნაკრები, რომლის მეშვეობითაც სამუშაო გაზი მიედინება. მილები თბება სანთურის ალით, რომელიც ადაპტირებულია სხვადასხვა წვისთვის თხევადი საწვავი... გაცხელებული გაზიდან სითბო ინახება რეგენერატორში. ამ კვანძს დიდი მნიშვნელობა აქვს მოპოვებისთვის მაღალი ეფექტურობის... ის შეასრულებს თავის დანიშნულებას, თუ ის გადასცემს დაახლოებით სამჯერ მეტ სითბოს ვიდრე გამათბობელში და პროცესს 0.001 წამზე ნაკლები დრო დასჭირდება. მოკლედ, ის არის სწრაფი მოქმედების სითბოს აკუმულატორი და რეგენერატორსა და გაზს შორის სითბოს გადაცემის სიჩქარე წამში 30 000 გრადუსია. რეგენერატორი, რომლის ეფექტურობაა 0.98 ერთეული, შედგება ცილინდრული სხეულისგან, რომელშიც რამდენიმე საყელური განლაგებულია სერიულად, დამზადებულია მავთულის ძაფით (მავთულის დიამეტრი 0.2 მმ). მაცივარში სითბოს გადაცემის თავიდან ასაცილებლად, ამ ერთეულებს შორის დამონტაჟებულია თბოიზოლაციის ყდის. დაბოლოს, არის გამაგრილებელი. იგი შექმნილია წყლის ქურთუკის სახით მილსადენზე.
სტერლინგის ძალა რეგულირდება სამუშაო გაზის წნევის შეცვლით. ამ მიზნით, ძრავა აღჭურვილია გაზის ბოთლიდა სპეციალური კომპრესორი.

Დადებითი და უარყოფითი მხარეები

მანქანებზე "სტილის" გამოყენების პერსპექტივების შესაფასებლად, მოდით გავაანალიზოთ მისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები. დავიწყოთ ერთ -ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სითბოს ძრავაპარამეტრები, ე.წ. თეორიული ეფექტურობა "შერევისთვის", განისაზღვრება შემდეგი ფორმულით:

η = 1 - Tx / Tg

სადაც η არის ეფექტურობა, Tx არის "ცივი" მოცულობის ტემპერატურა და Tg არის "ცხელი" მოცულობის ტემპერატურა. რაოდენობრივად, ეს პარამეტრი "შერევისთვის" არის 0.50. ეს მნიშვნელოვნად აღემატება საუკეთესო გაზის ტურბინებს, ბენზინისა და დიზელის ძრავებს, რომლებსაც აქვთ თეორიული ეფექტურობა 0.28 შესაბამისად; 0.30; 0.40.
როგორც გარე წვის ძრავა. სტერლინგს ”შეუძლია იმუშაოს სხვადასხვა საწვავზე: ბენზინი, ნავთობი, დიზელი, აირისებრი და მყარიც კი. საწვავის მახასიათებლები, როგორიცაა ცეტანი და ოქტანის რიცხვი, ნაცრის შემცველობა, დუღილის წერტილი ძრავის ცილინდრის გარეთ წვის დროს, არ აქვს მნიშვნელობა "მორევას". იმისათვის, რომ ის მუშაობდეს სხვადასხვა საწვავზე, არ არის საჭირო რაიმე მნიშვნელოვანი ცვლილება - უბრალოდ შეცვალეთ სანთურა.
გარე წვის ძრავა, რომელშიც წვა სტაბილურია, მუდმივი ჭარბი ჰაერის თანაფარდობით 1.3. გამოყოფს მნიშვნელოვნად ნაკლებ შიდა შიდა წვის ძრავას, ნახშირბადის მონოქსიდს, ნახშირწყალბადებს და აზოტის ოქსიდებს.
"ხმაურის" დაბალი ხმაური აიხსნება შეკუმშვის დაბალი კოეფიციენტით (1.3 -დან 1.5 -მდე). ცილინდრში წნევა იზრდება შეუფერხებლად და არა აფეთქებით, როგორც ბენზინში ან დიზელის ძრავი... გამონაბოლქვი ტრაქტში აირების სვეტის რხევების არარსებობა განსაზღვრავს გამონაბოლქვის უხმაურობას, რაც დასტურდება ფილიპსის მიერ შემუშავებული ძრავის ტესტებით ფორდის მიერავტობუსისთვის.
"სტერლინგი" გამოირჩევა ზეთის დაბალი მოხმარებით და მაღალი აცვიათ წინააღმდეგობით ცილინდრში აქტიური ნივთიერებების არარსებობისა და სამუშაო აირის შედარებით დაბალი ტემპერატურის გამო და მისი საიმედოობა უფრო მაღალია, ვიდრე ჩვენთვის ცნობილი შიდა წვის ძრავები. მას არ გააჩნია გაზის განაწილების რთული მექანიზმი.
სტერლინგის, როგორც საავტომობილო ძრავის მნიშვნელოვანი უპირატესობა არის მისი გაზრდილი ადაპტირება ცვლილებების დატვირთვის მიმართ. ის, მაგალითად, 50 პროცენტით აღემატება მას კარბურატორის ძრავა, რის გამოც შესაძლებელია გადაცემათა კოლოფში ეტაპების რაოდენობის შემცირება. თუმცა, მთლიანად მიატოვეთ გადაბმულობა და გადაცემათა კოლოფი, როგორც აქ ორთქლის მანქანა, აკრძალულია.
მაგრამ რატომ ჯერ არ არის ნაპოვნი ასეთი აშკარა უპირატესობის მქონე ძრავა? პრაქტიკული გამოყენება? მიზეზი მარტივია - მას ჯერ კიდევ ბევრი გადაუჭრელი ნაკლი აქვს. მათ შორის მთავარია კონტროლისა და რეგულირების დიდი სირთულე. არსებობს სხვა "რიფები", რომელთა გადაადგილება არც ისე ადვილია როგორც დიზაინერებისთვის, ასევე მწარმოებლებისთვის. კერძოდ, დგუშებს სჭირდებათ ძალიან ეფექტური ბეჭდები, რომლებიც უნდა გაუძლოს მაღალ წნევას (200 კგ / სმ 2 -მდე) და ხელი შეუშალოს ზეთს სამუშაო ღრუში. რა ნებისმიერ შემთხვევაში, ფილიპსის 25-წლიანმა მუშაობამ მისი ძრავის სრულყოფაზე ჯერ კიდევ ვერ შეძლო მისი გამოყენება მანქანებში მასობრივი გამოყენებისთვის. არანაკლებ მნიშვნელოვანია დამახასიათებელი თვისება"სტერლინგი" - გამაგრილებელ წყალთან დიდი რაოდენობის სითბოს ამოღების აუცილებლობა. შიდა წვის ძრავებში, სითბოს მნიშვნელოვანი ნაწილი ატმოსფეროში გამოიყოფა გამონაბოლქვი აირებით. "სტერლინგში", საწვავის წვის შედეგად წარმოქმნილი სითბოს მხოლოდ 9 პროცენტი გადადის გამონაბოლქვში. თუ შიგნით ბენზინის ძრავაშიდა წვა გამაგრილებელ წყალთან ერთად შლის სითბოს 20 -დან 25 პროცენტამდე, შემდეგ "შერევაში" - 50 პროცენტამდე. ეს ნიშნავს, რომ ასეთი ძრავის მქონე მანქანას უნდა ჰქონდეს რადიატორი დაახლოებით 2-2,5-ჯერ მეტი, ვიდრე მსგავსი ბენზინის ძრავა. "შერევის" მინუსი არის მისი მაღალი სპეციფიკური სიმძიმე საერთო შიდა წვის ძრავთან შედარებით. კიდევ ერთი საკმაოდ მნიშვნელოვანი მინუსი არის სიჩქარის გაზრდის სირთულე: უკვე 3600 rpm– ზე, ჰიდრავლიკური დანაკარგები მნიშვნელოვნად იზრდება და სითბოს გადაცემა უარესდება. Და ბოლოს. "სტერლინგი" უფრო დაბალია, ვიდრე ჩვეულებრივი შიდა წვის ძრავა გასროლის დროს.
საავტომობილო "სტილის" შექმნაზე დახვეწაზე მუშაობა, მათ შორის სამგზავრო მანქანებისთვის, მუშაობა გრძელდება. შეიძლება ჩაითვალოს, რომ ამჟამად ფუნდამენტური საკითხები მოგვარებულია. თუმცა, ჯერ კიდევ ბევრი სამუშაოა გასაკეთებელი. მსუბუქი შენადნობების გამოყენებამ შეიძლება შეამციროს ძრავის სიმძიმე, მაგრამ ის მაინც უფრო მაღალი იქნება. ვიდრე შიდა წვის ძრავა, სამუშაო გაზის უფრო მაღალი წნევის გამო. ალბათ, გარე წვის ძრავა პირველ რიგში გამოიყენებს სატვირთო მანქანები, განსაკუთრებით სამხედრო - საწვავზე დაბალი მოთხოვნის გამო.

სტერლინგის ძრავის რეგენერატორი და ეფექტურობა. ძალიან ხშირად, როდესაც ცდილობენ სტერლინგის შექმნას "ავტოფარეხის" გარემოში, მათი შემქმნელები გადაწყვეტენ გააკეთონ რეგენერატორის გარეშე. და კიდევ უფრო ხშირად რეგენერატორი მზადდება "შემთხვევით" და არ შეუძლია სრულად შეასრულოს თავისი დანიშნულება. ასე რომ, რეგენერატორი - რატომ არის საჭირო? ამისათვის ჩვენ ცოტათი გავიგებთ ძრავის მუშაობის თეორიასა და პრინციპებს. მთავარ სტატიაში, მე უკვე მოკლედ აღვწერე ოპერაციის პრინციპი, ახლა ჩვენ გავაანალიზებთ მას პუნქტით. რეგენერატორის გარეშე. 1. გაზის გათბობა ხდება მაშინ, როდესაც სამუშაო დგუში არის ზედა მკვდარიწერტილი. ამ შემთხვევაში, მოცულობა მინიმალურია და გადაადგილება გადადის მთელ გაზს გათბობის ზონაში. ამ გათბობის დროს, მოცულობა არ იცვლება - წნევა იზრდება კელვინში ტემპერატურის ზრდის პროპორციულად (იზოქორიული გათბობა). ანუ, თუ ჩვენი გაზი იყო 300 K ტემპერატურაზე (27 გრადუსი ცელსიუსი) და გაცხელდა 900 კ -მდე (627 გრადუსი ცელსიუსი), მაშინ წნევა გაიზარდა 3 -ჯერ, ისევე როგორც ტემპერატურა. სამუშაო დგუში არ მოძრაობს, სამუშაო არ სრულდება. 2. სამუშაო დგუში მოძრაობს გაზის წნევის ქვეშ. გაზი ფართოვდება და აგრძელებს სითბოს მიღებას გამათბობლიდან, მაგრამ ტემპერატურა არ იზრდება და რჩება მუდმივი, ვინაიდან გაზი თავად გაცივდება გაფართოებით (იზოთერმული გათბობა). ამ ციკლში (და მხოლოდ მასში), გაზი მუშაობს. 3. გაზი გაცივდება მაცივრის ტემპერატურაზე (ატმოსფერული) მუდმივი მოცულობით (სამუშაო დგუში არ მოძრაობს) - იზოქორიული გაგრილება. ამ შემთხვევაში, მთელი სითბო, რომელიც ადრე იყო დახარჯული მაცივრის ტემპერატურადან გაზის გამათბობელ ტემპერატურაზე გაზის გასათბობად, გადადის გარემოში. 4. სამუშაო დგუში ბრუნდება ზედა მკვდარ ცენტრში, შეკუმშავს გაზს ცილინდრში. ამ შემთხვევაში, გაზი გაცივდება და სითბო, რომელიც მასში წარმოიქმნება შეკუმშვის დროს, გამოიყოფა გარემო(იზოთერმული შეკუმშვა). ეს ციკლი მოიხმარს მექანიკურ მუშაობას, რომელიც ასრულებს ბორბალს. მას შემდეგ, რაც გაზის შეკუმშვა დაბალ წნევაზე მოითხოვს ნაკლებ მუშაობას, ვიდრე გაზი მაღალი წნევაროდესაც ცხელია, განსხვავება გაზსა და გაზზე შესრულებულ სამუშაოს შორის არის სასარგებლო სამუშაო, რისი გაკეთებაც ძრავას შეუძლია. ანუ, გამოდის, რომ გათბობა, რომელიც ასრულებს მუშაობას, ხდება მხოლოდ გაფართოების დროს, გამათბობლის ტემპერატურაზე და ამ ტემპერატურაზე გათბობა არ ასრულებს სამუშაოს, საჭიროა ზეწოლის ამაღლება და მასზე დახარჯული მთელი ენერგია შემდეგ გათბობა "იდება" მიმდებარე ოთხშაბათს. ამ დანაკარგების თავიდან ასაცილებლად (და ისინი, როგორც წესი, რამდენჯერმე მეტია ვიდრე შესრულებული სამუშაო), გამოიყენება რეგენერატორი. ის ინახავს სითბოს გაზის გაცივებისას, "იღებს თავის თავში", ნაცვლად იმისა, რომ მიანიჭოს მას გარემოს, შემდეგ კი მას უკან უბრუნებს გაზს, როდესაც გაცხელდება. ანუ გარე სითბო არ არის საჭირო გაზის გასათბობად და გადაეცემა ძრავასგამათბობლიდან, სითბო იხარჯება მხოლოდ სამუშაოს შესრულებაზე. ამრიგად, ძრავის ეფექტურობა დამოკიდებულია რეგენერატორის ეფექტურობაზე და მის გარეშე ის რამდენჯერმე დაბალი იქნება. შემდეგ სტატიაში მე ვისაუბრებ იმაზე, თუ რა უნდა იყოს ეფექტური რეგენერატორი -

მოდით ჩამოვთვალოთ ძრავის ძირითადი მახასიათებლები:

1. სტერლინგის ძრავში თერმული ენერგია გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად სამუშაო სითხის მუდმივი რაოდენობის დაბალ ტემპერატურაზე შეკუმშვით და მისი შემდგომი (გათბობის პერიოდის შემდეგ) გაფართოება მაღალ ტემპერატურაზე. მას შემდეგ, რაც დგუშის მიერ დახარჯული სამუშაო სამუშაო მასალის შეკუმშვაზე ნაკლებია სამუშაოზე, რასაც დგუში აკეთებს სამუშაო საშუალების გაფართოებისას, ძრავა წარმოქმნის სასარგებლო მექანიკურ ენერგიას.

2. პრინციპში, რეგენერაციის არსებობისას საჭიროა მხოლოდ სითბოს მიწოდება, რათა თავიდან იქნას აცილებული სამუშაო სითხე მისი გაფართოების დროს და არ მოხდეს მისი შეკუმშვის დროს გამოყოფილი სითბოს ამოღება.

3. სამუშაო სითხის ტემპერატურის აუცილებელი ცვლილება უზრუნველყოფილია გამოყოფილი ცივი და ცხელი ღრუების არსებობით, დამაკავშირებელი არხებით, რომელთა შორისაც სამუშაო სითხე დგუშების მოქმედების ქვეშ მოძრაობს.

4. ამ ორ ღრუში მოცულობის ცვლილებები არ უნდა იყოს ფაზაში და შედეგად მიღებული მთლიანი მოცულობის ციკლური ცვლილებები, თავის მხრივ, არ უნდა იყოს ფაზაში წნევის ციკლური ცვლილებებით. ეს არის პირობა ძრავის ლილვზე მექანიკური ენერგიის მოპოვებისთვის.

ამრიგად, სტერლინგის პრინციპია იზოლირებულ სივრცეში შემავალი სამუშაო სითხის მონაცვლეობით გათბობა და გაგრილება. იმის ვიზუალიზაციისთვის, თუ როგორ ხორციელდება ეს მარტივი პრინციპი პრაქტიკაში, მოდით განვიხილოთ ელემენტარული დგუში-ცილინდრიანი სისტემა, რომლის დროსაც სამუშაო სითხე იზოლირებულია გარე გარემოდან ხისტი დგუშით მექანიკურად ამწეზე (ნახ. 1.4).

ცილინდრის თავში სითბოს მიწოდებისას იზრდება სამუშაო სითხის წნევა და დგუში იწყებს მოძრაობას მარჯვნივ გაფართოებული სამუშაო სითხის მოქმედებით (სურ. 1.5).

სამუშაო სითხის გაფართოებასთან ერთად, ცილინდრში წნევა ეცემა. მისი გაფართოების დროს სამუშაო სითხის გაგრილების კომპენსაციის მიზნით, სითბოს მიწოდება გრძელდება, რის გამოც პროცესი

ის მიედინება მუდმივ ტემპერატურაზე. როდესაც დგუში მიაღწევს თავის ყველაზე სწორ პოზიციას ( ქვედა მკვდარირაოდენობა), სითბოს მიწოდება წყდება და ცილინდრის თავი იწყებს გაგრილებას რაიმე გარე წყაროს დახმარებით (სურ. 1.6).

გაგრილების პროცესში წნევა კვლავ იკლებს. შემდეგ დგუში იწყებს მოძრაობას მარცხნივ, შეკუმშავს გაზს. პროცესი

ბრინჯი 1.8. სამუშაო ციკლის დასრულება.

ამ შემთხვევაში გაგრილება განაგრძობს გათბობის კომპენსირებას შეკუმშვის დროს, ისე რომ შეკუმშვა ასევე მიმდინარეობს მუდმივ ტემპერატურაზე (სურ. 1.7).

როდესაც დგუში მიაღწევს თავის უკიდურეს მარცხენა პოზიციას (ზედა მკვდარი ცენტრი), გაგრილების მოწყობილობა იცვლება სითბოს წყაროსთან (სურ. 1.8).

ეს თანმიმდევრობა შეიძლება გამოსახული იყოს თერმოდინამიკური მდგომარეობის დიაგრამებში (სურ. 1.9).

მას შემდეგ, რაც გათბობის პროცესის გაფართოება მიმდინარეობს უფრო მაღალი საშუალო წნევით, ვიდრე შეკუმშვა გაგრილების პროცესში, ძრავა აკეთებს სასარგებლო სამუშაოს. თუმცა, სითბოს მიწოდებისა და მოცილების ეს მეთოდი მძიმე და არაპრაქტიკულია, ვინაიდან მასალის სითბოს სიმძლავრე, საიდანაც ცილინდრი თავი დამზადებულია ძალიან მაღალი იმისათვის, რომ მიაღწიოს საჭიროს
სწრაფი ტემპერატურის ცვლილებები. მიუხედავად ამისა, მექანიკური მუშაობის მისაღებად იზოლირებული სამუშაო სითხის მონაცვლეობით გათბობისა და გაგრილების ძირითადი კონცეფცია აქ საკმაოდ ზუსტად არის წარმოდგენილი.

მოცულობა ა

პრობლემა ჩნდება ამ კონცეფციის პრაქტიკაში თარგმნისას. აშკარა გამოსავალი იქნება ცილინდრის ერთ ბოლოში მუდმივი მაღალი ტემპერატურის შენარჩუნება და მეორეზე მუდმივი დაბალი ტემპერატურა. ამასთან, ამ შემთხვევაში, შეუძლებელი იქნება დგუშის ცილინდრიანი სისტემის გამოყენება, რომელიც ნახსენებია სამუშაო ციკლის აღწერილობაში, ვინაიდან სამუშაო სითხე ერთდროულად მიიღებს და გამოყოფს სითბოს პროცესის ალტერნატიულ ფაზებში. რობერტ სტერლინგმა გადალახა ეს სირთულე გადაადგილების დგუშის, ან გამანადგურებლის შემოღებით, რომელიც მდებარეობს სერიაში ორიგინალური დგუშით, რომელმაც მიიღო

ახლა სახელი არის "სამუშაო დგუში". გადაადგილების დგუში შექმნილია სამუშაო სითხის გადასაადგილებლად ადგილობრივად მდებარე ცხელ და ცივ ღრუებს შორის (სურ. 1.10).

გადაადგილების დგუში თავისუფლად არის მოთავსებული ცილინდრში, ისე რომ სამუშაო სითხე მის გარშემო შემოედინება ყველა მხრიდან, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახ. 1.11, სადაც გადაადგილების დგუშის მოქმედება ილუსტრირებულია სამუშაო დგუშის მითითების გარეშე.

როდესაც გამანათებელი მოძრაობს ზემოთ ცილინდრის ცხელი ნაწილისკენ, გაცხელებული სამუშაო სითხე ცივ ღრუში შემოდის რგოლის შუალედში გადაადგილების გვერდით კედლებში
დგუში ამ შემთხვევაში, სამუშაო სითხის წნევა მცირდება გაგრილების გამო. ცილინდრში არ არის სარქველები, ასე რომ, თუ არ გაითვალისწინებთ გადაადგილების დგუშის გარშემო წრიულ შუალედში წნევის მცირე, თითქმის უმნიშვნელო ვარდნას, წნევა ცილინდრის ყველა უბანში იგივე იქნება. ქვედა მკვდარ ცენტრში გადასვლისას გადაადგილების დგუში აიძულებს სამუშაო სითხეს გადაადგილდეს ცივ ღრუში და დგუშის გვერდითი ზედაპირის ირგვლივ არსებული შუალედი ცხელ ღრუში გასათბობად. მას შემდეგ, რაც

როდესაც გადაადგილების დგუში მოძრაობს, წნევა ორივე ბოლოში ყოველთვის ერთნაირია; ამ მოძრაობაზე მუშაობა არ იხარჯება.

გადაადგილების და სამუშაო დგუშების მოძრაობა ფაზის მიღმაა. თერმოდინამიკის თვალსაზრისით ამის ახსნა ქვემოთ იქნება მოცემული. ამასთან, უკვე ადვილი გასაგებია, რომ თუ ციკლის რომელიმე ფაზაში მთელი სამუშაო სითხე უნდა იყოს ცხელ ღრუში, ხოლო ციკლის სხვა ფაზაში - ცივში, მაშინ ორივე დგუში არ შეიძლება იყოს ერთ ფაზაში. ამგვარი ფაზისგან დგუშის მოძრაობის მისაღებად აუცილებელია. წამყვანი მექანიზმი განსხვავდება ჩვეულებრივიდან. მექანიზმის მაგალითი, რომელსაც იყენებს თავად სტერლინგი, ნაჩვენებია ნახ. 1.12.

კიდევ ერთი ელემენტია საჭირო სტერლინგის ძრავის მისაღებად, როგორც დღეს ცნობილია. ეს არის რეგენერატორი, ან "ეკონომისტიზატორი", როგორც თავდაპირველად მას უწოდებდა სტერლინგი. როდესაც გადაადგილების დგუში გადააქვს გაფართოებული სამუშაო სითხე ცივ ღრუში (სურ. 1.11), ის უნდა გაიაროს ცხელ ღრუში, სადაც
გათბობა იღებს ზედმეტ სითბოს, რომელიც უნდა მოიხსნას მაცივარში. სამუშაო სითხის შეკუმშვის შემდეგ ის ცივში გადადის ცხელ ღრუში, დამატებით გაცივდება. შესაბამისად, სამუშაო სითხე ცხელ ღრუში შედის უფრო ცივ ვიდრე საჭიროა, ხოლო ცივში - უფრო ცხელი.

თუ ფოლადის მავთულის mesh არის დამონტაჟებული წრიული უფსკრული გადაადგილების დგუშის გარშემო, რომლის მეშვეობითაც სამუშაო სითხე მიედინება, მაშინ სამუშაო სითხე, რომელიც გადის ამ უფსკრულიდან ცხელი ღრუდან ცივზე, ექნება უფრო მაღალ ტემპერატურას, ვიდრე mesh და შესაბამისად, გამოყოფს სითბოს ამ ქსელს. ამ შემთხვევაში, ბადე მოქმედებს როგორც წინა გამაგრილებელი, ამცირებს მთავარი გამაგრილებლის თერმულ დატვირთვას. შეკუმშვის პროცესის შემდეგ, სამუშაო სითხე ჩაედინება ცხელ ღრუში, გაცხელდება ბადის გავლისას, ანუ ის კვლავ მიიღებს ბადეს ადრე მიცემულ სითბოს. რეგენერატორი ახლა მოქმედებს როგორც გამათბობელი, ამცირებს საჭირო ენერგიის შეყვანას. აღწერილი სისტემა მთლიანობაში ნაჩვენებია ნახ. 1.13.

მიუხედავად იმისა, რომ ნახ. 1.13, აღმოაჩენს პრაქტიკულ გამოყენებას ბევრ ძრავში, პრობლემა სწრაფი გადაცემაენერგია გადაუჭრელი რჩება, ვინაიდან ჯერ კიდევ აუცილებელია ცილინდრის კედლების თერმული ინერციის გადალახვა. როდესაც ფილიპსმა განაგრძო სტერლინგის ძრავა, გამათბობლისა და გამაგრილებლისთვის გამოიყენეს მილისებური სითბოს გადამცვლელები და მიუხედავად იმისა, რომ ამისათვის საჭირო იყო გადაადგილების დგუშის დალუქვა, მთავარი მიზანი მიღწეული იყო. სრული სამუშაო ციკლი ახლა აღწერილია ნახ. 1.14. ლეღვი 1.14, წნევის მოცულობის დიაგრამაში გამოსახული სამუშაო ციკლის პროცესების კომპონენტები (სურ. 1.9, ა) ადვილად გამოირჩევა.

ლეღვი 1 14, ხოლო სამუშაო დგუში უკიდურესად ქვედა მდგომარეობაშია, გადასაადგილებელი არის უკიდურესად ზედა პოზიციაში და მთელი სამუშაო სითხე ცივ ღრუშია ჩასმული. შემდეგ, გარე ძალების მოქმედებით, სამუშაო დგუში იწყებს მოძრაობას ზემოთ, შეკუმშავს სამუშაო სითხეს ცივ ღრუში, ხოლო სამუშაო სითხის ტემპერატურა შენარჩუნებულია მინიმალურ დონეზე. მე –2 წერტილში (სურ. 1.15), გადაადგილების დგუში ჯერ კიდევ თავის უზენაეს მდგომარეობაშია, მუშაობს
დგუში წყვეტს თავის აღმავალ მოძრაობას და სრულდება შეკუმშვის პროცესი (სურ. 1.14.6). სამუშაო დგუში რჩება მის ზედა მკვდარ ცენტრში, ხოლო გადაადგილების დგუში იწყებს მოძრაობას ქვევით, მოძრავი სამუშაო სითხე მაცივარში - რეგენერატორი - გამათბობელ სისტემაში და შემდგომ ცხელ ღრუში. ამ პროცესში სამუშაო სითხის მოცულობა რჩება მუდმივი, ხოლო წნევა იზრდება. 2 და 3 წერტილებს შორის პროცესში, სითბო გადადის სამუშაო სითხეში რეგენერატორისგან. წერტილი 3 შეესაბამება მთელი სამუშაო სითხის დარჩენას ცხელ ღრუში, ზე

ამრიგად, სამუშაო დგუში კვლავ რჩება მის ზედა მკვდარ ცენტრში. უნდა აღინიშნოს, რომ გადაადგილების დგუში 3 წერტილში ჯერ არ მიუღწევია თავის ყველაზე დაბალ პოზიციას.

ახლა სამუშაო სითხე, ცხელ ღრუში ყოფნისას, იღებს სითბოს მილის გამათბობლიდან და ფართოვდება. გადაადგილებისა და სამუშაო დგუშებზე მოქმედებისას, გაფართოებული სამუშაო სითხე აიძულებს მათ ერთად გადაადგილდნენ ქვემოთ, სანამ არ მიაღწევენ თავიანთ დაბალ პოზიციას. მე -3 და მე -4 პუნქტებს შორის პროცესში, პოზიტიური მუშაობა სრულდება. წერტილი 4 შეესაბამება ორივე დგუშის დარჩენას მათ ქვედა მკვდარ ცენტრებში. სამუშაო დგუში კვლავ რჩება ამ პოზიციაზე, ხოლო გადაადგილების დგუში მოძრაობს ზემოთ, გადააქვს გაფართოებული სამუშაო სითხე გამათბობელი - რეგენერატორი - მაცივრის სისტემის საშუალებით ცივ ღრუში. ამ შემთხვევაში, სამუშაო სითხე დანარჩენ სითბოს აძლევს რეგენერატორს. 4 - 1 პროცესში, მოცულობა უცვლელი რჩება და წნევა ეცემა. ასე ტარდება სტერლინგის ციკლი, როგორც ნაჩვენებია ორ სახელმწიფო დიაგრამაში (სურ. 1.15).

პისტონების მოძრაობა ერთმანეთთან შედარებით ზედიზედ პროცესებში (სურ. 1.14), ადვილი შესამჩნევია, რომ მათი მოძრაობა მთელი ციკლის განმავლობაში არ ემთხვევა ფაზას.

დგუშების წყვეტილი მოძრაობა აუცილებელია ასეთი ციკლის დინების უზრუნველსაყოფად, როგორც ზემოთ აღწერილია. ეს დასკვნა შეიძლება ნათლად იყოს ილუსტრირებული დგუშის მოძრაობების დიაგრამაში (სურ. 1.16).

ბრინჯი 1.15. იდეალური სტერლინგის ციკლის თერმოდინამიკური მდგომარეობის დიაგრამები.

ცხელი გაფართოების ღრუ განისაზღვრება ცვლადი მოცულობით VEცილინდრის თავსა და გადაადგილების დგუშის ზედა ბოლოს შორის. იგი წარმოიქმნება მხოლოდ გადაადგილების დგუშის მოძრაობით. ცივი შეკუმშვის ღრუ განისაზღვრება ცვლადი მოცულობით Vc გადაადგილების დგუშის ქვედა ბოლოსა და სამუშაო დგუშის ზედა ბოლოს შორის. გამათბობლის, მაცივრის, რეგენერატორის და მიმდებარე მილების მოცულობა არის არასამუშაო მოცულობა და ეწოდება მკვდარი სივრცის მოცულობას (მკვდარი მოცულობა) ვდ. ნებისმიერი მკვდარი მოცულობა ამცირებს ძრავის მიერ გამომუშავებულ ენერგიას და უნდა იყოს დაცული მინიმალურ დასაშვებ დონეზე დიზაინის მახასიათებლებიძრავა. თუმცა, გარკვეულ პირობებში, მკვდარი მოცულობის გაზრდას შეუძლია გაზარდოს ძრავის ეფექტურობა.

ახლა საჭირო იქნება თერმოდინამიკის, გაზის დინამიკისა და სითბოს გადაცემის პრობლემების განხილვა, რაც უნდა გადაწყდეს სტირლინგის პრინციპის განსახორციელებლად. ასევე არ დაიპყრო
სირთულეები, რომლებიც დაკავშირებულია წამყვანი მექანიზმის მაღალ სირთულესთან და ძრავის საკმარისი დაბალანსების უზრუნველსაყოფად.

ლეღვი 1.16 გვიჩვენებს მოცულობის ცვლილების დამოკიდებულებას ამწეობის ბრუნვის კუთხეზე, რომლის დროსაც რეალიზდება იდეალური სტერლინგის ციკლი. წამყვანი მექანიზმის მთავარი ფუნქციაა ამ ურთიერთობის ყველაზე ზუსტი გამრავლება. თუმცა, თერმოდინამიკის მოთხოვნების სრული დაკმაყოფილება შესაძლებელია მხოლოდ დგუშების წყვეტილი მოძრაობით და მექანიკური მოწყობილობავერ ახერხებს ასეთი მოძრაობის ზუსტად რეპროდუცირებას. მიუხედავად იმისა, რომ, პრინციპში, შესაძლებელია შეიქმნას მექანიზმი, რომელიც ასახავს მოცულობის ცვლილების კანონს, იდეალთან ახლოს, მისი შემუშავებისას სხვა ფაქტორები უნდა იქნას გათვალისწინებული, კერძოდ: დიზაინის სიმარტივე, კომპაქტურობა, დინამიური ფაქტორები და შესაძლებლობა დალუქვის სისტემის დაყენება.

რაც უფრო მეტი მოძრავი ნაწილია წამყვანი მექანიზმი, მით ნაკლებია, როგორც წესი, მექანიკური ეფექტურობა; ამ შემთხვევაში, იდეალთან ახლოს მოცულობის ვარიაციის კანონის რეპროდუცირების უპირატესობა შეიძლება კომპენსირებული იყოს ძრავის დაბალი საერთო ეფექტურობით. გარდა ამისა, ნაწილების დიდი რაოდენობა ზრდის წამყვანი მექანიზმის წარმოების ღირებულებას, საერთო ღირებულებაერთეული და საოპერაციო ხარჯები, ასევე საიმედოობის დაქვეითება ჩვეულებრივი შიდა წვის ძრავების ამძრავის მექანიზმებთან შედარებით. სივრცე, რომელშიც სტერლინგის ძრავა უნდა „მოერგოს“ ასევე შეიძლება იყოს განმსაზღვრელი ფაქტორი და ეს დიზაინერს არჩევანის გაკეთების უფლებას მისცემს: მოცულობითი წამყვანი მექანიზმი, რომელიც უზრუნველყოფს თითქმის სრულყოფილი კანონიმოცულობის ცვლილებები, ან უფრო კომპაქტური მექანიზმი, მაგრამ აწარმოებს მოცულობის ცვლილების კანონს ნაკლები სიზუსტით.

დინამიური ფაქტორები, რომლებიც უნდა იქნას გათვალისწინებული დიზაინის დროს, შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად: დაკავშირებულია დინამიურ დატვირთვასთან და ძრავის მოძრავი ნაწილების დინამიურ დაბალანსებასთან. დინამიური დატვირთვებიგადამწყვეტი გავლენა აქვს სტირლინგის ძრავის ძირითადი ზომების განსაზღვრას. ძრავის მუშაობის თერმოდინამიკური ანალიზი აწესებს გარკვეულ მოთხოვნებს სამუშაო მოცულობაზე, დამაკავშირებელი ღეროს სიგრძეზე და ა.შ. ამ კომპონენტების ზომა ემყარება შემდგომ დინამიურ გამოთვლებს, მათ შორის ტარების დატვირთვის განსაზღვრას, დამაკავშირებელ ღეროზე მოსახვევის მომენტის სიდიდეს და ა.
de არის უხმაურო და თუ მასში გათვალისწინებულია ვიბრაციის გარეშე (და, შესაბამისად, დინამიურად დაბალანსებული) წამყვანი მექანიზმი, მაშინ მისი პრაქტიკული გამოყენების პოტენციური შესაძლებლობები მნიშვნელოვნად გაფართოვდება. რამოდენიმე წამყვანი მექანიზმი, რომელიც შექმნილია სტერლინგის ძრავებისათვის, აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნებს.

დაბოლოს, დიდი გადაადგილების სტერლინგის ძრავებში ჩნდება ბეჭდების პრობლემა, რომლებიც გამოყოფენ ძრავის ცილინდრებს კრახიდან და ამარაგებენ ამწევი ზედმეტი წნევისგან. ამრიგად, ჩვენ ჩამოვთვალეთ ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ სტირლინგის ძრავის წამყვანი მექანიზმის არჩევაზე.

სტერლინგის ძრავებში ყველაზე ხშირად გამოიყენება შემდეგი: მრუდი - ბორბლის დაბალანსების მექანიზმი, რომბული დრაივი, ირიბი გამრეცხი და ამწე მექანიზმი.

სტერლინგის ძრავაში პირველი იყო მრუდი-მობრუნებული მექანიზმი (სურ. 1.17), რომლის დროსაც ბალანსის ბარი ორი ბერკეტის საშუალებით არის გამოხატული სამუშაო და გადაადგილების დგუშებით, ხოლო სამუშაო დგუში ამოძრავებს პირდაპირ ამწევი ღერძიდან რა ამ ტიპის დრაივით, ზედმეტი წნევა ამწეში გარდაუვალია და ამიტომ შესაფერისია მხოლოდ მცირე ზომის ძრავებისთვის. ასეთი დისკი ასევე არ იძლევა ერთცილინდრიანი ძრავის დინამიურ დაბალანსებას.

სტერლინგის ძრავის სიმძლავრის გაზრდა მისი გაუმჯობესების პროცესში გამოიწვია ცილინდრების გამოყოფა კარკასიდან, რათა თავიდან იქნას აცილებული ამწევი ზედმეტი წნევა. ეს პრობლემა წყდება რომბის დრაივის დაყენებით (სურ. 1.18), შემუშავებული ფილიპსის მიერ 50 -იან წლებში. ასეთი დისკის უპირატესობა ასევე არის დინამიური დაბალანსების შესაძლებლობა, თუნდაც ერთცილინდრიანი ძრავის შემთხვევაში. მისი მთავარი მინუსი არის მექანიზმის სირთულე, რადგან ის შედგება დიდი რაოდენობით მოძრავი ნაწილებისგან, ზედაპირების მოსაშორებლად და ა.

ირიბი გამრეცხი (სურ. 1.19) ძირითადად გამოიყენება ძრავებში, რომლებიც განკუთვნილია მანქანებზე დასაყენებლად, სადაც კომპაქტურობა გადამწყვეტი ფაქტორია დენის ერთეული... ასეთი მექანიზმი დინამიურად არის დაბალანსებული სარეცხის დახრის გარკვეული კუთხით. ის ასევე ამარტივებს ცილინდრების გამოყოფას კრახიდან. ამასთან, მანქანაზე ძრავის დაყენების შემთხვევაში, ბეჭდების საიმედოობის პრობლემა ჩნდება დიდი რაოდენობის ციკლის სწრაფი ცვლილების პირობებში. ირიბი გამრეცხი ასევე გაძლევთ საშუალებას აკონტროლოთ ძრავის სიმძლავრე სარეცხის დახრის კუთხის შეცვლით, რაც თავის მხრივ იწვევს ძრავის დგუშების დარტყმის ცვლილებას. ამ შემთხვევაში, ძრავა დინამიურად დაბალანსებულია სარეცხი კუთხის მხოლოდ ერთი მნიშვნელობით.

ამწე მექანიზმი (სურ. 1.20) მრავალი წელია გამოიყენება შიდა წვის ძრავებში. ის უკიდურესად საიმედოა და უკვე დიდი გამოცდილება დაგროვდა მის მუშაობაში. ეს მექანიზმი ფართოდ გამოიყენება ორმაგი მოქმედების სტერლინგის ძრავებში ჯვარედინი და მის გარეშე. მექანიზმის უპირატესობაა მისი საიმედოობა და წარმოების სიმარტივე, თუმცა ძრავის დინამიური დაბალანსება ასეთი წამყვანი მექანიზმით პრაქტიკულად მიუწვდომელია.

ამწე მექანიზმი, როგორც ვნახეთ, არ არის ამძრავის პრობლემის მარტივი გადაწყვეტა იმ შემთხვევაში, როდესაც სამუშაო და გადაადგილების დგუშები თანმიმდევრულად განლაგებულია ერთ ცილინდრში. თუმცა, ასეთი მექანიზმი ფართოდ არის გავრცელებული

იგი გამოიყენება სტერლინგის ძრავის განლაგებაში მოდიფიკაციაში, ორ ცილინდრით. თავდაპირველად, ამ მოდიფიკაციამ გამოიყენა სამუშაო და გადაადგილების დგუშები, რომლებიც განლაგებულია ორ ცილინდრში მოკლე მილით (ნახ. 1.21).

XIX საუკუნეში. ასეთი ძრავა ააგეს ჰენრიხმა და რობინსონმა. სტერლინგის ძრავების შესახებ ლიტერატურაში, დაწყებული (ჩვენი საუკუნის>> 0 წლებიდან და შემდგომ, ამ ვარიანტს ხშირად მოიხსენიებენ როგორც გამა კონფიგურაციას.

ორცილინდრიანი ძრავები შემოთავაზებულია რაიდერის მიერ, რამაც გამოიწვია მისი მნიშვნელოვანი ზრდა კონკრეტული ძალაიმ დროისათვის შექმნილი სტერლინგის ძრავის სხვა მოდიფიკაციებთან შედარებით. იმ დროიდან მოყოლებული, ორმაგი ცილინდრიანი ძრავები ფართოდ იქნა მიღებული. რაიდერის მოდიფიკაციაში, დგუში-გადასაადგილებელი სისტემის ნაცვლად გამოიყენება ცილინდრებში მთლიანად დალუქული ორი დგუში. "გამათბობელი - რეგენერატორი - მაცივარი" ტიპის სითბოს გადამცვლელები აგებულია ორ ცილინდრს შორის, ქმნიან დამაკავშირებელ არხს (სურ. 1.22).

ამ შეთანხმებამ გააფართოვა ძრავის სხვადასხვა კონფიგურაციის შექმნის შესაძლებლობები, რომლებიც ახორციელებენ სტერლინგის პრინციპს; მაგალითად, ცილინდრები შეიძლება განლაგდეს ერთმანეთის საწინააღმდეგოდ ჰორიზონტალურად ან ვერტიკალურად, ერთმანეთის პარალელურად, ასო V- ის ფორმაში (სურ. 1.23) და სხვა სქემებში.

ყველა ზემოთ მოყვანილი ძრავა, მათი მუშაობის ზოგადი პრინციპით, ერთჯერადი მოქმედების ძრავებია. უნდა აღინიშნოს, რომ ეს სახელი ეხება ძრავას და არა დგუშს, თუმცა
გადაადგილების დგუშს შეუძლია განახორციელოს ორმაგი მოქმედება, მისი ზედა და ქვედა ზედაპირი აკონტროლებს გაზის მოძრაობას, ხოლო ძრავა მთლიანად მაინც შეიძლება განისაზღვროს როგორც ძრავა მარტივი მოქმედება... ტერმინები "ძრავა

ერთი მოქმედების "" და "ორმაგი მოქმედების ძრავა" სტერლინგის ძრავებთან მიმართებაში გამოიყენება ძრავის მთლიანობის დასახასიათებლად. მაგალითად, როგორც ქვემოთ მოცემულია, არა

რამდენი ერთმოქმედი ერთეული შეიძლება გაერთიანდეს ორმაგი მოქმედების ძრავში. ჩვენ ამ მეთოდის ილუსტრაციას ვაძლევთ რაიდერის მიერ შემოთავაზებული ცილინდრების მოწყობის მაგალითს და ასევე უწოდებენ ალფა განლაგების მოდიფიკაციას (სურ. 1.24).

ერთმოქმედი ციკლი უზრუნველყოფილია ერთი დგუშის ზედა და ქვედა ზედაპირის ერთობლივი მოქმედებით

სხვა დგუშის ცხვირი მიმდებარე ცილინდრებში. სამუშაო სითხე ბრუნავს ამ ორ ცილინდრს შორის. ის არ მოძრაობს მთელ სისტემაში - პირველი ცილინდრიდან მეოთხეზე. ამრიგად, დგუში თითოეულ ცილინდრში მოქმედებს როგორც სამუშაო, ასევე გადაადგილების დგუში, და ამავე დროს

თითოეული დგუში ერთდროულად ჩართულია ორ სამუშაო ციკლში. შესაბამისად, ოთხცილინდრიანი მოწყობისას (სურ. 1.2), ოთხი ცალკეული ციკლი ერთდროულად ხდება:

ამ ტიპის სტერლინგის ძრავა თავდაპირველად შემოთავაზებული იყო ინგლისელი ინჟინერი სიმენსის მიერ და დამოუკიდებლად ჰოლანდიელი ინჟინრების მიერ რეინი და ვან ვეენი ფილიპსში მათი მოღვაწეობის დროს, სადაც გაუმჯობესდა. ორმაგი მოქმედების ძრავა განსაკუთრებით ეფექტურია მექანიკური ენერგიის გამომმუშავებელ მოწყობილობებში its მისი სიმძლავრის მაღალი სიმკვრივის გამო, რომელიც მიიღება დგუშის მიერ სრული დარტყმით თითოეულ ცილინდრში ამწევი ლილვის თითოეული რევოლუციისთვის.

ეს ნიშნავს, რომ ორმაგი მოქმედების ძრავაში დგუშს აქვს ორი ფუნქცია (ან აქვს ორმაგი ფუნქცია):

1) ცვლადი მოცულობის ორი ღრუს სამუშაო სითხით შევსება და ამ სითხეებიდან სამუშაო სითხის გადაადგილება;

2) ძალის გადატანა გამომავალ ლილვზე.

ორმაგი მოქმედების სტერლინგის ძრავები აუცილებლად მრავალცილინდრიანი უნდა იყოს, ვინაიდან ფაზაში გადატანილი გაფართოებისა და შეკუმშვის პროცესების მისაღებად საჭიროა სულ მცირე სამი დგუში (ასეთი ცვლის აუცილებლობა ადრე აღვნიშნეთ). თუმცა პრაქტიკაში ჩვეულებრივ გამოიყენება სულ მცირე ოთხი დგუში, რომლებიც დაკავშირებულია ერთ ამწეკთან და მიმდებარე დგუშები ერთად წყვილში მოქმედებენ, რაც ორმაგ მოქმედებას აღწევს. ორმაგი მოქმედების საავტომობილო მოძრაობის მექანიზმები უნდა იყოს. შეასრულეთ ზემოთ ჩამოთვლილი ორი ფუნქცია. როგორც ჩანს, ყველაზე შესაფერისი ამისთვის არის ჩვეულებრივი ძრავის ჩვეულებრივი მრავალწლიანი ამწე.

ბრინჯი 1.26. კოაქსიალური კონფიგურაცია] RIS "L25) - ამ ტიპის მექანიზმი არის სპეციალური ორმაგი მოქმედების ძრავა, განსაკუთრებით შესაფერისი დიდი ძრავებისთვის.

საუკეთესო კომპაქტურობა უზრუნველყოფილია ცილინდრების განლაგებით კვადრატში, ეგრეთ წოდებული კოაქსიალური მოწყობა (სურ. 1.26), რაც არა მარტო გამოყენების საშუალებას იძლევა საერთო სისტემაწვის, არამედ გამოიყენება სხვადასხვა სახისწამყვანი მექანიზმები. ამგვარი ძრავებისთვის შესაფერისი წამყვანი მექანიზმების უმრავლესობა არის გადახრილი დამაგრებითი ღეროს მექანიზმის მოდიფიკაცია, თუმცა ფირმებმა "ფილიპსმა", "გენერალ მოტორსმა" და "ფორდმა" მნიშვნელოვანი ძალისხმევა დახარჯეს მექანიზმის დახრილობის გაუმჯობესებაზე. სარეცხი მანქანა. ამ ტიპის დისკის ოპტიმალური დიზაინი უზრუნველყოფს მექანიკურ ეფექტურობას. აღემატება 90%-ს.

სტერლინგის ძრავის კონფიგურაციები სხვადასხვა წამყვანი მექანიზმებთან ერთად ნაჩვენებია ნახ. 1.27. რასაკვირველია, ამა თუ იმ წამყვანი მექანიზმის არჩევის მიზეზი არ არის მხოლოდ მისი კომპაქტურობა, არამედ სხვა ფაქტორებიც. ეს ფაქტორები დეტალურად არის განხილული სექ. 2.5.

აქამდე განხილულ ყველა ძრავაში გამოიყენებოდა წამყვანი მექანიზმები, რომლებშიც დგუშები ერთმანეთთან მყარად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან სხვადასხვა კინემატიკური ბმულების გამოყენებით და ეს კავშირები, თავის მხრივ, მყარად არის დაკავშირებული გამომავალ ლილვთან, რომელიც ემსახურება მექანიკური ენერგიის გადაცემას ძრავა. სტერლინგის ძრავას შეუძლია მექანიკური მუშაობის გარეშე
. უი გამარჯობადგუშებს შორის. ამ შემთხვევაში, მუშაკი და დევნილები არიან iii. iii დგუშებს ეწოდება თავისუფალი დგუშები. ეს კონცეფცია ციიშეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ სტარინის ძრავებში, არამედ მხოლოდ ასეთ ძრავებთან მიმართებაში. წარმატებით განხორციელება. პირველად მან განასახიერა იგი რეალობაში

მე "ვარ" 1.38. ფლუდინის ძრავის პარამეტრები ენერგიის გადაცემის სხვადასხვა გზებით.

რა. წნევის შოკი; b swinging rod; გ - გამანადგურებელი ნაკადი; 1 - ცხელი დეიდა; 2 - ცივი ღრუს; 3-hinge; 4- გაზაფხულის აღდგენა.

"■ თემა. სისტემა აკეთებს კუთხოვან მოძრაობებს და ვინაიდან "ტემპ" სტრუქტურა მყარია, ეს კუთხოვანი მოძრაობები გადადის გადაადგილების სითხის სვეტებში, სადაც ისინი ანეიტრალებენ ბლანტი დანაკარგებს და ინარჩუნებენ სტაბილურ რხევებს.

Fluidine გამანადგურებელ ძრავას, ისევე როგორც ii და დიფერენციალური წნევის ძრავას აქვს განუყოფელი ცივი ღრუ. ცივი და გამავალი მილები უკავშირდება ცხელ მილს მის ბაზაზე. ეს კავშირი უზრუნველყოფს გამანადგურებელ ეფექტს.
მენისკუსი ცხელ ღრუში, სითხის ნაწილი გადატანილია ცივ ღრუში, რაც ცივ მილში თხევადი სვეტის ზემოთ მოძრაობას აიძულებს, ხოლო დაბრუნების დროს, ცხელ მილში შემავალი სითხე იწვევს ცივ მილს გადაადგილება გადაადგილებაში აჩქარებით. ეს აღწევს როგორც ზევით, ასევე ქვევით.

ბრინჯი 1.39. "ფლუიდინის" ძრავის "თვითგაშვების" თანმიმდევრული ეტაპები.

A - საწყისი პოზიცია დაწყებამდე; ბ - გაფართოების ფაზა; გ - პირველადი გადაჭარბება: გ - მეორადი გადაჭარბება; ე - თვითგაღვიძების ფაზა.

რეაქტიული მოქმედების ეფექტი, trui. ამასთან, ამ ჰიდრავლიკურ კავშირში მიმდინარე რეალური პროცესები ჯერ კიდევ არ არის საკმარისად გამოკვლეული. ამის მიუხედავად, გამანადგურებელი ვერსია ყველაზე გავრცელებულია ფლუდინის ძრავებს შორის. რეაქტიული ძრავის სამუშაო ციკლი განხილული იქნება ქვემოთ.

ახლა მოდით უფრო ახლოს განვიხილოთ ის პროცესები, რომლებიც თანმიმდევრულად ხდება ფლუიდინის ძრავის დაწყებისას, ვინაიდან მისი ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი თვისება არის „თვითგაშვების“ შესაძლებლობა.

პროცესების თანმიმდევრობა თვით დაწყების დროს ნაჩვენებია ნახ. 1.39. წინასწარ დაწყებული წონასწორობის მდგომარეობაში, სითხის დონე ჰუთ2 და თ3 განისაზღვრება მილებში სტატიკური წნევის მნიშვნელობებით. თუ ზეწოლა სამუშაო ღრუებში აღემატება
თუ მოცულობა ატმოსფერულის ტოლია, მაშინ ყველა დონე ერთნაირია (გაითვალისწინეთ, რომ დონეები hi და h2 ამ მომენტში ყოველთვის ერთნაირია). როდესაც სითბოს ენერგია მიეწოდება მარჯვენა მილს 1, სამუშაო სითხის ტემპერატურა იზრდება და ის ფართოვდება. ზეწოლა სამუშაო ღრუებშიც იზრდება და ამის გამო, თხევადი და ცივი მილების თხევადი დონე ასევე იწყებს კლებას. ამავდროულად, გამავალი მილის სითხის დონე იზრდება. უნდა აღინიშნოს, რომ ყველა ცვლილება თხევადი დონე ძალიან მცირეა. პირველადი გაფართოება იწვევს მოწყობილობის თვითგამოყენებას მხოლოდ პარამეტრების კრიტიკული ცვლილების მიღწევის შემდეგ ცსს , დამოკიდებულია პარამეტრების ძირითად მნიშვნელობებზე, რომლებიც განსაზღვრავს ძრავის მუშა პირობებს:

ეს ფორმულა ემყარება ფენომენის ანალიზს დეტალურად განხილული სექ. 1.6. ძრავების უმეტესობისთვის "Flui - 1ain" Tss ~ 0.1.

პირველადი გაფართოების ფაზის ბოლოს, გამავალი მილის თხევადი დონე აგრძელებს ზრდას მოძრავი სითხის ინერციის გამო. თხევადი დონე ცხელ მხარეზე განაგრძობს ვარდნას მანამ, სანამ არ მიიღწევა წონასწორობა თხევადსა და სამუშაო გარემოს შორის. ამ დროს, თხევადი დონე ცივ მხარეს მილში უფრო მაღალია ვიდრე ცხელი მხარის მილში. ამ მდგომარეობას, რომელიც შედგება ძრავის გაშვებისას ერთმანეთის შეცვლის ფაზების თანმიმდევრობით, ეწოდება "პირველადი გადაჭარბება".

როგორც კი გრავიტაცია წყვეტს სითხის აღმავალ მოძრაობას გამოსასვლელ მილში, ცხელი მხარის სითხის დონეც სტაბილიზდება; ამავე დროს, არსებობს ტენდენცია თხევადი დონის გათანაბრების შესახებ ცხელ და ცივ მხარეებზე. შესაბამისად, თხევადი დონე ცხელ მილში იზრდება და გასასვლელში მცირდება. ამავდროულად, გაცხელებული გაზის მოცულობა და მისი წნევა სამუშაო ღრუში მცირდება ამ ღრუში ტემპერატურის შემცირების გამო ცხელ მილში თხევადი დონის მომატებისა და სამუშაო მოცულობის შესაბამისი შემცირების გამო. გაზი თბება. ეს პროცესები ხელს უწყობს გამავალი მილის თხევადი დონის ქვევით მოძრაობას, რაც იწვევს ჰიდრავლიკურ კავშირში მნიშვნელოვან დინამიურ თავს და ცხელ მხარეს მილის დონის დამატებით ზრდას. ერთად, ეს პროცესები იწვევს თხევადი დონის მილსადენს ცხელ მხარეს, რათა გაიზარდოს დონე უფრო მაღალი ვიდრე დანარჩენი ორი მილის დონეები. ამ მდგომარეობას მეორადი გადაჭარბება ეწოდება. ეს იწვევს მენისკებს შორის გრავიტაციული პოტენციალის შემდგომ ზრდას.

ამ დროს სისტემა არასტაბილური წონასწორობის მდგომარეობაშია და თხევადი დონეები იწყებენ მოძრაობას სტაბილური წონასწორობის მდგომარეობისკენ. თხევადი დონე ცხელ მხარეზე მცირდება, რაც საშუალებას აძლევს მეტ სამუშაო სითხეს მიიღოს ენერგია ენერგიის წყაროდან. სამუშაო სხეული ფართოვდება და პროცესი თავიდან იწყება,

თუმცა, რხევები ახლა ხდება საკუთარი თავის აღფრთოვანებული და სტაბილური.

ზემოთ აღწერილი სამუშაო ციკლი აქვს იგივე ფიზიკურ საფუძველს, როგორც ციკლი ორმაგი U მილის სისტემისთვის.

ფლუიდინს შეუძლია იმოქმედოს როგორც სველ, ასევე მშრალ რეჟიმში. პირველ შემთხვევაში, ხდება კონტაქტი გადაადგილებულ სითხესა და სამუშაო სითხეს შორის. მეორეში, თხევადი და სამუშაო აირის ზედაპირები გამოყოფილია ან "ინერტული" აირის ფენით, ან მექანიკური ათწილადით. ენერგია ფლუდინში წარმოიქმნება გამოსასვლელ მილში სითხის ვიბრაციების სახით და ეს განსაკუთრებით მოსახერხებელია ძრავის როგორც ფენიანი გამოყენებისათვის. (ტექნოლოგიის ისტორიამ იცის ძალიან მსგავსი მოწყობილობა - ღია მარყუჟის ჰუმფრი ტუმბო.) სატუმბი ეფექტი მიიღწევა ორი ძირითადი გზით, რომელიც ცნობილია როგორც პირდაპირი და არაპირდაპირი სატუმბი. პირველ შემთხვევაში, გამოსასვლელი, ან რეზონანსული მილი მთლიანად გარდაიქმნება ტუმბოს მიწოდების ნაწილად, ხოლო არაპირდაპირი ინექციით, რეზონანსული მილი რჩება პირვანდელ ფორმაში და ინექციის ეფექტი მიიღწევა ცალკეული არხის გამოყენებით ცივი ღრუს (სურ. 1.40, 1.41) ...

არაპირდაპირი ტუმბოს შემთხვევაში, ძნელია განახორციელოს "თვითმმართველობის tanycK" და სპეციალური დამატებითი მოწყობილობები საჭირო, როგორიცაა გადინების ხაზი აშენდა პარალელურად გასასვლელი უხეში და მოქმედებს, როგორც პირველადი სატუმბი მოწყობილობა.

ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ "სველ" "ფლუიდინში" შეუძლებელია რეგენერატორის დაყენება საქშენებით, რადგან ისინი არ არიან ძალიან ეფექტური წარმოქმნილი ნისლის ატმოსფეროში

სითხის ორთქლებში. "სველ" "Flui-1ain"-ში რეგენერატორის არარსებობა ალბათ ხსნის, თუ რატომ აქვთ ასეთ ძრავებს ძალიან დაბალი ეფექტურობა. ამასთან, გასათვალისწინებელია, რომ "სველი" "ფლუდინი" შეიძლება მუშაობდეს მხოლოდ 350 K ტემპერატურაზე (77 ° C) და ტემპერატურის სხვაობა სითბოს მიწოდებისა და მოხსნისას არაუმეტეს 25 ° C. ამ პირობებში კარნო ციკლის ეფექტურობა 10%-ზე ნაკლებია.

ზემოთ განხილული 15 სტერლინგის ძრავა იყენებდა აირის სამუშაო სითხეს; თუნდაც "სველ" "ფლუიდინში" სამუშაო სითხე შემთხვევების უმრავლესობაში აირისებრია. ამჟამად, შემოთავაზებულია სამუშაო სითხეების გამოყენება ცვალებადი ფაზის მდგომარეობით, მაგალითად, ორთქლის ძრავებში და ორთქლის ტურბინებში გამოყენებული, მაგრამ ჯერ კიდევ არ არის ინფორმაცია, რომ ასეთი მოწყობილობები წარმატებით მუშაობს ან სულ მცირე შემუშავებულია. ჯერ კიდევ 1930 -იან წლებში, ინგლისელმა ინჟინერმა მალოუნმა ააშენა საპასუხო მოქმედების მანქანა დახურული ნიკლით, სითხის გამოყენებით სამუშაო სითხად. უოკერი ვარაუდობს, რომ მალოუნის ძრავა სინამდვილეში სტერლინგის ძრავაა და როგორც ჩანს, მალოუნის ერთი პუბლიკაცია იძლევა დამატებით მტკიცებულებებს.

4 ზაქ. 839 ამ ვარაუდისთვის. თუმცა, ამ საკითხის უფრო ფრთხილად ანალიზი და შემდგომი დეტალური განხილვა ამ სფეროში მომუშავე მკვლევართა გუნდში პროფ. ხელმძღვანელობით. უიტლიმ კალიფორნიის უნივერსიტეტში (სან დიეგო, აშშ), დაასკვნა, რომ მალონის ძრავა, სავარაუდოდ, მუშაობს ცირკულაციით, რაც სტირლინგის ძრავის მსგავსია, მაგრამ მნიშვნელოვანი განსხვავებებით. ამავდროულად, მალონის ძრავა, მცირედი მოდიფიკაციის შემდეგ, შეიძლება ზუსტად ემთხვეოდეს სტერლინგის ძრავას. მიუხედავად ამისა, რიგი კითხვები გაურკვეველი რჩება მალონის ძრავის მუშაობის პრინციპებთან დაკავშირებით, თუნდაც მისი პირვანდელი ფორმით, ამიტომ, ჩვენ მიგვაჩნია ნაადრევად მისი მუშაობის ციკლის აღწერის მცდელობა.

სტერლინგის ძრავის სხვადასხვა ფორმის საოპერაციო ციკლები, რომლებიც თერმული ენერგიას მექანიკურ ენერგიად აქცევს, უკვე აღწერილია ჩვენ მიერ. ყველა ამ ძრავას აქვს იგივე მუშაობის ძირითადი პრინციპები, მაგრამ არსებობს გარკვეული განსხვავებები დიზაინში, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება გამომუშავებული ენერგიის გამოყენების გზებს. სქემატური დიაგრამები და დეტალური აღწერილობა, მიუხედავად იმისა, რომ ძალიან სასარგებლოა ამ ძრავების ძირითადი პრინციპების გაგებაში, ყოველთვის არ ამარტივებს საქმეს, როდესაც საქმე ეხება სტერლინგის ძრავის განსაზღვრას. მომდევნო ნაწილში მოცემულია სხვადასხვა ტიპის უკვე აშენებული სტირლინგის ძრავების ფოტოსურათები და აღწერა, რაც აღმოფხვრის ამ სირთულეებს.

1. შესავალი …………………………………………………………………………… 3

2. ისტორია …………………………………………………………………………… 4

3. აღწერა …………………………………………………………………………… 4

4. კონფიგურაცია …………………………………………………………………. 6

5. ნაკლოვანებები ……………………………………………………………………… .. 7

6. უპირატესობები ………………………………………………………………… 7

7. განაცხადი ………………………………………………………………………. რვა

8. დასკვნა ………………………………………………………………………. თერთმეტი

9. გამოყენებული ლიტერატურა ……………………………………………………………. 12

შესავალი

21 -ე საუკუნის დასაწყისში კაცობრიობა მომავალს ოპტიმისტურად უყურებს. ამის ყველაზე მყარი მიზეზები არსებობს. მეცნიერული აზრი არ დგას. დღეს ჩვენ გვთავაზობენ უფრო და უფრო ახალ მოვლენებს. უფრო და უფრო ეკონომიური, ეკოლოგიურად სუფთა და პერსპექტიული ტექნოლოგიები შემოდის ჩვენს ცხოვრებაში

ეს ეხება, უპირველეს ყოვლისა, ძრავის ალტერნატიულ მშენებლობას და ეგრეთწოდებული "ახალი" ალტერნატიული საწვავის გამოყენებას: ქარი, მზე, წყალი და ენერგიის სხვა წყაროები.

ყველა სახის ძრავის წყალობით, ადამიანი იღებს ენერგიას, შუქს, სითბოს და ინფორმაციას. ძრავები არის გული, რომელიც დროულად ცემს თანამედროვე ცივილიზაციის განვითარებასთან ერთად. ისინი უზრუნველყოფენ წარმოების ზრდას, ამცირებენ მანძილს. ამჟამად გავრცელებული შიდა წვის ძრავებს აქვთ არაერთი უარყოფითი მხარე: მათ მუშაობას თან ახლავს ხმაური, ვიბრაცია, ისინი ასხივებენ მავნე გამონაბოლქვ აირებს, რითაც აბინძურებენ ჩვენს ბუნებას და მოიხმარენ უამრავ საწვავს. მაგრამ დღეს მათ ალტერნატივა უკვე არსებობს. ძრავების კლასი, რომელთაგან ზიანი მინიმალურია, არის სტერლინგის ძრავები. ისინი მუშაობენ დახურულ ციკლში, მუშა ცილინდრებში უწყვეტი მიკროფეთქების გარეშე, პრაქტიკულად მავნე აირების გამოყოფის გარეშე და მათ გაცილებით ნაკლები საწვავი სჭირდებათ.

შიდა წვის ძრავასა და დიზელზე დიდი ხნით ადრე გამოგონილი, სტერლინგის ძრავა დაუმსახურებლად დავიწყებას მიეცა.

სტერლინგის ძრავებისადმი ინტერესის აღორძინება ჩვეულებრივ ასოცირდება ფილიპსის საქმიანობასთან. დაბალი სიმძლავრის სტერლინგის ძრავების დიზაინზე მუშაობა კომპანიაში დაიწყო მეოცე საუკუნის 30-იანი წლების შუა ხანებში. სამუშაოს მიზანი იყო მცირე ელექტრო გენერატორის შექმნა დაბალი ხმაურის დონით და თერმული დრაივი რადიო აღჭურვილობის გასააქტიურებლად მსოფლიოს იმ ადგილებში, სადაც არ არის რეგულარული კვების წყარო. 1958 წელს General Motors– მა დადო ლიცენზირების ხელშეკრულება Philips– თან და მათი ურთიერთობა გაგრძელდა 1970 წლამდე. მოვლენები დაკავშირებული იყო სტერლინგის ძრავების გამოყენებასთან სივრცეში და წყალქვეშა ელექტროსადგურებზე, მანქანებსა და გემებზე, ასევე სტაციონარული ელექტრომომარაგების სისტემებზე. შვედურმა ფირმამ United Stirling- მა, რომელმაც თავისი ძალისხმევა ძირითადად მძიმე მანქანების ძრავებზე გაამახვილა, გააფართოვა თავისი ინტერესები სამგზავრო მანქანების ძრავების სფეროში. სტერლინგის ძრავისადმი რეალური ინტერესი გაცოცხლდა მხოლოდ ეგრეთ წოდებული "ენერგეტიკული კრიზისის" დროს. სწორედ მაშინ აღმოჩნდა, რომ ამ ძრავის პოტენციალი ჩვეულებრივი თხევადი საწვავის ეკონომიკურ მოხმარებასთან დაკავშირებით განსაკუთრებით მიმზიდველი აღმოჩნდა, რაც ძალიან მნიშვნელოვანი ჩანდა საწვავის ფასების მატებასთან დაკავშირებით.

ისტორია

სტერლინგის ძრავა პირველად დააპატენტა შოტლანდიელმა მღვდელმა რობერტ სტერლინგმა 1816 წლის 27 სექტემბერს (ინგლისური პატენტი No4081). თუმცა, პირველი ელემენტარული "ცხელი ჰაერის ძრავები" ცნობილი იყო მე -17 საუკუნის ბოლოს, სტირლინგამდე დიდი ხნით ადრე. სტერლინგის მიღწევა არის გამწმენდის დამატება, რომელსაც ის "ეკონომიკას" უწოდებს. თანამედროვე სამეცნიერო ლიტერატურაში ამ გამწმენდს ეწოდება "რეგენერატორი" (სითბოს გადამცვლელი). ის ზრდის ძრავის მუშაობას ძრავის თბილ ნაწილში სითბოს შეკავებით, სანამ სამუშაო სითხე გაცივდება. ეს პროცესი მნიშვნელოვნად გაზრდის სისტემის ეფექტურობას. 1843 წელს ჯეიმს სტირლინგმა გამოიყენა ეს ძრავა ქარხანაში, სადაც ის იმ დროს ინჟინრად მუშაობდა. 1938 წელს ფილიპსმა ჩადო ინვესტიცია სტერლინგის ძრავაში ორასი ცხენის ძალაზე მეტი და 30%-ზე მეტი შემოსავლით. სტერლინგის ძრავას ბევრი უპირატესობა აქვს და ფართოდ იყო გავრცელებული ორთქლის ძრავების ეპოქაში.

აღწერა

სტერლინგის ძრავა- სითბოს ძრავა, რომელშიც თხევადი ან აირისებრი სამუშაო სითხე მოძრაობს დახურულ მოცულობაში, ერთგვარი გარე წვის ძრავა. იგი ემყარება სამუშაო სითხის პერიოდულ გათბობას და გაგრილებას სამუშაო სითხის მოცულობის შედეგად მიღებული ენერგიის მოპოვებით. მას შეუძლია იმუშაოს არა მხოლოდ საწვავის წვისგან, არამედ ნებისმიერი სითბოს წყაროდან.

მე -19 საუკუნეში ინჟინრებს სურდათ შექმნან უსაფრთხო ალტერნატივა ორთქლის ძრავებისთვის, რომელთა ქვაბები ხშირად აფეთქდა მაღალი ორთქლის წნევისა და მათი მშენებლობისთვის შეუსაბამო მასალების გამო. ორთქლის ძრავების კარგი ალტერნატივა გამოჩნდა სტირლინგის ძრავების შექმნით, რომელსაც შეეძლო ნებისმიერი ტემპერატურის სხვაობა სამუშაოდ გადაექცია. სტერლინგის ძრავის მუშაობის ძირითადი პრინციპია დახურულ ცილინდრში სამუშაო სითხის გამუდმებით მონაცვლეობა. ჩვეულებრივ ჰაერი მოქმედებს როგორც მოქმედი სითხე, მაგრამ წყალბადი და ჰელიუმიც გამოიყენება. რიგ ექსპერიმენტულ ნიმუშებში შემოწმდა ფრეონები, აზოტის დიოქსიდი, თხევადი პროპან-ბუტანი და წყალი. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში წყალი რჩება თხევად მდგომარეობაში თერმოდინამიკური ციკლის ყველა ნაწილში. თხევადი სამუშაო სითხით მორევის თავისებურებაა მისი მცირე ზომა, სიმძლავრის მაღალი სიმკვრივე და მაღალი სამუშაო წნევა. ასევე არსებობს სტილი ორფაზიანი სამუშაო სითხით. მას ასევე ახასიათებს მაღალი სიმძლავრე და მაღალი სამუშაო წნევა.

თერმოდინამიკიდან ცნობილია, რომ გაზის წნევა, ტემპერატურა და მოცულობა ურთიერთკავშირშია და იცავენ იდეალური აირების კანონს

• P არის გაზის წნევა;
• V არის გაზის მოცულობა;
• n არის გაზების რაოდენობის რაოდენობა;
• R არის უნივერსალური გაზის მუდმივი;
• T არის გაზის ტემპერატურა კელვინში.

ეს ნიშნავს, რომ როდესაც გაზი თბება, მისი მოცულობა იზრდება, ხოლო როდესაც გაცივდება, მცირდება. ეს არის გაზების ეს თვისება, რომელიც ემყარება სტერლინგის ძრავის მუშაობას.

სტერლინგის ძრავა იყენებს სტერლინგის ციკლს, რომელიც თერმოდინამიკური ეფექტურობით არ ჩამორჩება კარნოს ციკლს და უპირატესობაც კი აქვს. ფაქტია, რომ კარნოს ციკლი შედგება განსხვავებული განსხვავებული იზოთერმებისა და ადიაბატებისგან. ამ ციკლის პრაქტიკული განხორციელება არ არის ძალიან პერსპექტიული. სტერლინგის ციკლმა შესაძლებელი გახადა პრაქტიკულად მომუშავე ძრავის მიღება მისაღები განზომილებებით.

სტერლინგის ციკლი შედგება ოთხი ფაზისგან და იყოფა ორ გარდამავალ ფაზად: გათბობა, გაფართოება, გადასვლა ცივ წყაროზე, გაგრილება, შეკუმშვა და გადასვლა სითბოს წყაროსთან. ამრიგად, თბილი წყაროდან ცივ წყაროზე გადასვლისას, ცილინდრში გაზი ფართოვდება და იკუმშება. გაზის მოცულობის სხვაობა შეიძლება გადაკეთდეს სამუშაოდ, რასაც აკეთებს სტერლინგის ძრავა. ბეტა ტიპის სტერლინგის ძრავის სამუშაო ციკლი:

1

2

3

4

სადაც: ა - გადაადგილების დგუში; ბ - სამუშაო დგუში; გ - ბორბლიანი ბორბალი; დ - ცეცხლი (გათბობის ადგილი); e - გაგრილების ფარფლები (გაგრილების არე).

1. სითბოს გარე წყარო ათბობს გაზს სითბოს გადამცვლელის ცილინდრის ბოლოში. გამომუშავებული წნევა უბიძგებს სამუშაო დგუშს ზემოთ (გაითვალისწინეთ, რომ გადაადგილების დგუში მჭიდროდ არ ჯდება კედლებთან).
2. ბორბალი უბიძგებს გადაადგილების დგუშს ქვემოთ, რითაც ცხელი ჰაერი ქვემოდან გადადის გამაგრილებელ პალატაში.
3. ჰაერი გაცივდება და იკუმშება, დგუში იშლება.
4. გადაადგილების დგუში მოძრაობს ზემოთ, რითაც გადააქვს გაცივებული ჰაერი ბოლოში. და ციკლი მეორდება.

სტერლინგის მანქანაში, სამუშაო დგუშის მოძრაობა გადაინაცვლებს გადაადგილების დგუშის მოძრაობასთან შედარებით 90 ° -ით. ამ ცვლის ნიშნიდან გამომდინარე, მანქანა შეიძლება იყოს ძრავა ან სითბოს ტუმბო. 0 ცვლაზე, მანქანა არ ასრულებს რაიმე სამუშაოს (ხახუნის დანაკარგების გარდა) და არ ქმნის მას.

ბეტა სტერლინგი- არის მხოლოდ ერთი ცილინდრი, ერთი ბოლოდან ცხელი და მეორედან ცივი. დგუში (საიდანაც ძალა ამოღებულია) და "გადაადგილება" მოძრაობს ცილინდრის შიგნით, ცვლის ცხელი ღრუს მოცულობას. გაზი ცივიდან ცილინდრის ცხელ ბოლომდე გადადის რეგენერატორის მეშვეობით. რეგენერატორი შეიძლება იყოს გარეგანი, სითბოს გადამცვლელის ნაწილი, ან შერწყმული გადაადგილების დგუშით.

გამა სტერლინგი- ასევე არის დგუში და "გადაადგილება", მაგრამ ამავე დროს არის ორი ცილინდრი - ერთი ცივი (დგუში მოძრაობს იქ, საიდანაც ძალა ამოღებულია), ხოლო მეორე ერთი ბოლოდან ცხელია და მეორედან ცივი (იქ გადაადგილდება "გადაადგილება"). რეგენერატორი აკავშირებს მეორე ცილინდრის ცხელ ნაწილს ცივთან და ერთდროულად პირველ (ცივ) ცილინდრთან.