მოხმარების ეკოლოგია მეცნიერება და ტექნოლოგია: სტერლინგის ძრავა ყველაზე ხშირად გამოიყენება იმ სიტუაციებში, როდესაც საჭიროა თერმული ენერგიის გარდაქმნის მოწყობილობა, რომელიც არის მარტივი და ეფექტური.
ასზე ნაკლები წლის წინ, ძრავები შიგაწვისცდილობდა მოეპოვებინა თავისი კანონიერი ადგილი კონკურსში სხვა ხელმისაწვდომ მანქანებსა და მოძრავ მექანიზმებს შორის. ამავე დროს, იმ დღეებში, უპირატესობა ბენზინის ძრავაარც ისე აშკარა იყო. არსებული მანქანებიზე ორთქლის ძრავებიახასიათებს უხმობა, იმ დროისთვის შესანიშნავი სიმძლავრის მახასიათებლები, მოვლის სიმარტივე, გამოყენების უნარი სხვადასხვა სახისსაწვავი. ბაზრისთვის შემდგომ ბრძოლაში ჭარბობდა შიდა წვის ძრავები მათი ეფექტურობის, საიმედოობისა და სიმარტივის გამო.
შემდგომი რბოლა დანაყოფებისა და მამოძრავებელი მექანიზმების გასაუმჯობესებლად, რომელშიც ისინი შევიდნენ მე-20 საუკუნის შუა ხანებში. გაზის ტურბინებიდა მბრუნავი ტიპის ძრავები, რამაც განაპირობა ის, რომ, მიუხედავად ბენზინის ძრავის უზენაესობისა, მცდელობები იყო სრულად დანერგვა ახალი სახეობაძრავები - თერმული, პირველად გამოიგონეს ჯერ კიდევ 1861 წელს შოტლანდიელი მღვდლის, სახელად რობერტ სტერლინგის მიერ. ძრავას მისი შემქმნელის სახელი ეწოდა.
STIRLING ძრავა: საკითხის ფიზიკური მხარე
იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს სტერლინგის მაგიდის ელექტროსადგური, უნდა გვესმოდეს ზოგადი ინფორმაციასითბოს ძრავების მუშაობის პრინციპებზე. ფიზიკურად მოქმედების პრინციპია მექანიკური ენერგიის გამოყენება, რომელიც მიიღება გახურებისას გაზის გაფართოებისას და გაციებისას შეკუმშვისას. მოქმედების პრინციპის საჩვენებლად, შეგიძლიათ მაგალითის მოყვანა, რომელიც ეფუძნება ჩვეულებრივ პლასტმასის ბოთლს და ორ ქვაბს, რომელთაგან ერთი შეიცავს ცივ წყალს, მეორე კი ცხელ.
ბოთლის ჩაშვებისას ცივი წყალი, რომლის ტემპერატურა ახლოსაა ყინულის წარმოქმნის ტემპერატურასთან პლასტმასის ჭურჭლის შიგნით ჰაერის საკმარისი გაგრილებით, ის უნდა დაიხუროს საცობით. გარდა ამისა, როდესაც ბოთლი ადუღებულ წყალშია მოთავსებული, გარკვეული პერიოდის შემდეგ კორპის საცობი ძალით „ისროლება“, რადგან ამ შემთხვევაშიგაცხელებული ჰაერი ასრულებდა ბევრჯერ უფრო მეტ სამუშაოს, ვიდრე გაციების დროს. ექსპერიმენტის განმეორებით განმეორებით შედეგი არ იცვლება.
პირველი მანქანები, რომლებიც აშენდა სტერლინგის ძრავის გამოყენებით, ერთგულად აწარმოებდა ექსპერიმენტში ასახულ პროცესს. ბუნებრივია, მექანიზმი მოითხოვდა გარკვეული სითბოს გამოყენებას, რომელიც გაზმა დაკარგა გაგრილების პროცესში შემდგომი გასათბობად, რაც საშუალებას მისცემს სითბოს დაუბრუნდეს გაზს, რათა დააჩქაროს გათბობა.
მაგრამ ამ ინოვაციის გამოყენებამ კი ვერ გადაარჩინა მდგომარეობა, რადგან პირველი სტერლინგები გამოირჩეოდნენ დიდი ზომითა და დაბალი სიმძლავრის გამო. მომავალში არაერთხელ განხორციელდა მცდელობა დიზაინის მოდერნიზებაზე 250 ცხ.ძ. განაპირობა ის, რომ 4.2 მეტრი დიამეტრის ცილინდრით, რეალური სიმძლავრე, რომელიც იყო სტერლინგის 183 კვტ ელექტროსადგური, სინამდვილეში იყო მხოლოდ 73 კვტ.
სტერლინგის ყველა ძრავა მუშაობს სტერლინგის ციკლის პრინციპით, რომელიც მოიცავს ოთხ ძირითად ფაზას და ორ შუალედურ ფაზას. მთავარია გათბობა, გაფართოება, გაგრილება და შეკუმშვა. გარდამავალ ეტაპად განიხილება ცივი გენერატორზე გადასვლა და გათბობის ელემენტზე გადასვლა. ძრავის მიერ შესრულებული სასარგებლო სამუშაო ეფუძნება მხოლოდ გათბობისა და გაგრილების ნაწილებს შორის ტემპერატურის განსხვავებას.
თანამედროვე სტირილინგის კონფიგურაციები
თანამედროვე ინჟინერია განასხვავებს ასეთი ძრავების სამ ძირითად ტიპს:
- ალფა-სტილი, რომლის განსხვავებაა ორ აქტიურ დგუშში, რომლებიც განლაგებულია ცალკეულ ცილინდრებში. სამივე ვარიანტიდან ამ მოდელისგანსხვავდება ყველაზე მეტად მაღალი სიმძლავრეგათბობის დგუშის უმაღლესი ტემპერატურის მქონე;
- ბეტა-სტილინგი, ერთ ცილინდრზე დაფუძნებული, რომლის ერთი ნაწილი ცხელია, მეორე კი ცივი;
- გამა-სტილინგი, რომელსაც დგუშის გარდა აქვს გადაადგილებაც.
სტერლინგის ელექტროსადგურის წარმოება დამოკიდებული იქნება ძრავის მოდელის არჩევანზე, რომელიც ითვალისწინებს ყველა დადებით და უარყოფითი მხარეებიმსგავსი პროექტი.
ᲓᲐᲓᲔᲑᲘᲗᲘ ᲓᲐ ᲣᲐᲠᲧᲝᲤᲘᲗᲘ ᲛᲮᲐᲠᲔᲔᲑᲘ
მათი დიზაინის მახასიათებლების გამო, ამ ძრავებს აქვთ მთელი რიგი უპირატესობები, მაგრამ ისინი არ არიან ნაკლოვანებების გარეშე.
სტერლინგის დესკტოპის ელექტროსადგური, რომლის ყიდვა შეუძლებელია მაღაზიაში, მაგრამ მხოლოდ მოყვარულთაგან, რომლებიც დამოუკიდებლად აგროვებენ ასეთ მოწყობილობებს, მოიცავს:
- დიდი ზომები, რომლებიც გამოწვეულია სამუშაო დგუშის მუდმივი გაგრილების საჭიროებით;
- გამოყენება მაღალი წნევარა არის საჭირო ძრავის მუშაობისა და სიმძლავრის გასაუმჯობესებლად;
- სითბოს დაკარგვა, რაც ხდება იმის გამო, რომ გამომუშავებული სითბო არ გადადის საკუთარ თავზე სამუშაო ორგანო, მაგრამ სითბოს გადამცვლელთა სისტემის მეშვეობით, რომლის გათბობა იწვევს ეფექტურობის დაკარგვას;
- სიმძლავრის მკვეთრი შემცირება მოითხოვს სპეციალური პრინციპების გამოყენებას, რომლებიც განსხვავდება ტრადიციული ბენზინის ძრავებისგან.
მინუსებთან ერთად, სტერლინგის ბლოკებზე მომუშავე ელექტროსადგურებს აქვთ უდავო უპირატესობები:
- ნებისმიერი ტიპის საწვავი, რადგან ნებისმიერი ძრავის მსგავსად, რომელიც იყენებს სითბოს ენერგიას, ამ ძრავასშეუძლია ფუნქციონირება ტემპერატურის სხვაობაზე ნებისმიერ გარემოში;
- მომგებიანობა. ეს მოწყობილობები შეიძლება იყოს ორთქლის აგრეგატების შესანიშნავი შემცვლელი მზის ენერგიის დამუშავების აუცილებლობის შემთხვევაში, რაც იძლევა ეფექტურობას 30%-ით უფრო მაღალი;
- გარემოსდაცვითი უსაფრთხოება... ვინაიდან კვტ მაგიდის ელექტროსადგური არ ქმნის გამონაბოლქვი მომენტს, ის არ წარმოქმნის ხმაურს და არ გამოყოფს ატმოსფეროში. მავნე ნივთიერებები... ჩვეულებრივი სითბო მოქმედებს როგორც ენერგიის წყარო და საწვავი თითქმის მთლიანად იწვის;
- კონსტრუქციული სიმარტივე. თავისი მუშაობისთვის სტერლინგს არ სჭირდება დამატებითი ნაწილები ან მოწყობილობები. მას შეუძლია დამოუკიდებლად დაწყება სტარტერის გამოყენების გარეშე;
- გაზრდილი მომსახურების ვადა. მისი სიმარტივის გამო, ძრავას შეუძლია უზრუნველყოს ასზე მეტი საათის უწყვეტი მუშაობა.
STIRLING ძრავის აპლიკაციები
სტერლინგის ძრავა ყველაზე ხშირად გამოიყენება იმ სიტუაციებში, როდესაც საჭიროა თერმული ენერგიის გარდაქმნის მოწყობილობა, რაც მარტივია, ხოლო სხვა ტიპის თერმული ერთეულების ეფექტურობა მნიშვნელოვნად დაბალია მსგავს პირობებში. ძალიან ხშირად, ასეთი დანაყოფები გამოიყენება სატუმბი აღჭურვილობის, სამაცივრო კამერების, წყალქვეშა ნავების, ენერგიის შესანახად ბატარეებისთვის.
Ერთ - ერთი პერსპექტიული მიმართულებებისტერლინგის ძრავები გამოიყენება მზის ელექტროსადგურებში, ვინაიდან ამ ერთეულის წარმატებით გამოყენება შესაძლებელია მზის სხივების ენერგიის ელექტრო ენერგიად გადაქცევისთვის. ამ პროცესის განსახორციელებლად ძრავა მოთავსებულია სარკის ფოკუსში, რომელიც აგროვებს მზის სხივებს, რაც უზრუნველყოფს გათბობას საჭირო ტერიტორიის მუდმივ განათებას. ეს საშუალებას გაძლევთ ფოკუსირება მოახდინოთ მზის ენერგიამცირე ფართობზე. ამ შემთხვევაში, ძრავის საწვავი არის ჰელიუმი ან წყალბადი. გამოქვეყნებულია ............. მიერ
მოდით ჩამოვთვალოთ ძრავის ძირითადი მახასიათებლები:
1. სტერლინგის ძრავში თერმული ენერგია გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად სამუშაო სითხის მუდმივი რაოდენობის შეკუმშვით დაბალ ტემპერატურაზე და მისი შემდგომი (გათბობის პერიოდის შემდეგ) გაფართოებით მაღალ ტემპერატურაზე. ვინაიდან დგუშის მიერ სამუშაო გარემოს შეკუმშვაზე დახარჯული სამუშაო ნაკლებია იმ სამუშაოზე, რასაც დგუში აკეთებს სამუშაო საშუალების გაფართოებისას, ძრავა გამოიმუშავებს სასარგებლო მექანიკურ ენერგიას.
2. პრინციპში, რეგენერაციის არსებობისას საჭიროა მხოლოდ სითბოს მიწოდება, რათა არ მოხდეს სამუშაო სითხის გაციება მისი გაფართოებისას და ამოიღონ მისი შეკუმშვისას გამოთავისუფლებული სითბო.
3. სამუშაო სითხის ტემპერატურის აუცილებელ ცვლილებას უზრუნველყოფს განცალკევებული ცივი და ცხელი ღრუების არსებობით, შემაერთებელი არხებით, რომელთა შორის დგუშების მოქმედებით მოძრაობს სამუშაო სითხე.
4. მოცულობის ცვლილებები ამ ორ ღრუში არ უნდა ემთხვეოდეს ფაზაში და შედეგად მიღებული ციკლური ცვლილებები მთლიან მოცულობაში, თავის მხრივ, არ უნდა ემთხვეოდეს ფაზაში წნევის ციკლურ ცვლილებას. ეს არის ძრავის ლილვზე მექანიკური ენერგიის მიღების პირობა.
ამრიგად, სტერლინგის პრინციპი არის იზოლირებულ სივრცეში არსებული სამუშაო სითხის ალტერნატიული გათბობა და გაგრილება. იმისათვის, რომ ვიზუალურად დავინახოთ, თუ როგორ ხორციელდება ეს მარტივი პრინციპი პრაქტიკაში, ჯერ განვიხილოთ ელემენტარული დგუში-ცილინდრიანი სისტემა, რომელშიც სამუშაო სითხე იზოლირებულია გარე გარემოდან ხისტი დგუშით, რომელიც მექანიკურად უკავშირდება ამწეს (ნახ. 1.4).
ცილინდრის თავში სითბოს მიწოდებისას, სამუშაო სითხის წნევა იზრდება და დგუში გაფართოებული სამუშაო სითხის მოქმედებით იწყებს მოძრაობას მარჯვნივ (ნახ. 1.5).
როდესაც სამუშაო სითხე ფართოვდება, ცილინდრში წნევა ეცემა. მისი გაფართოების დროს სამუშაო სითხის გაგრილების კომპენსაციის მიზნით, სითბოს მიწოდება გრძელდება, რის გამოც პროცესი
ის მიედინება მუდმივი ტემპერატურა... როდესაც დგუში მიაღწევს თავის ყველაზე მარჯვენა პოზიციას (ქვედა მკვდარი ცენტრი), სითბოს მიწოდება ჩერდება და ცილინდრის თავის გაგრილება იწყება რაიმე გარე წყაროს დახმარებით (ნახ. 1.6).
გაციების პროცესის დროს წნევა კვლავ იკლებს. შემდეგ დგუში იწყებს მოძრაობას მარცხნივ, შეკუმშავს გაზს. პროცესი
ბრინჯი. 1.8. სამუშაო ციკლის დასრულება.
ამ შემთხვევაში გაგრილება აგრძელებს შეკუმშვის დროს გათბობის კომპენსირებას, ისე რომ შეკუმშვაც მიმდინარეობს მუდმივ ტემპერატურაზე (ნახ. 1.7).
როდესაც დგუში მიაღწევს თავის მარცხენა პოზიციას ( ყველაზე მკვდარიქულები) გაგრილების მოწყობილობას ცვლის სითბოს წყარო (სურ. 1.8).
ეს თანმიმდევრობა შეიძლება გამოსახული იყოს თერმოდინამიკური მდგომარეობის დიაგრამებში (ნახ. 1.9).
ვინაიდან ცხელი გაფართოების პროცესი ხდება უფრო მაღალი საშუალო წნევით, ვიდრე გაცივებული შეკუმშვის პროცესი, ძრავა მუშაობს სასარგებლო სამუშაოთუმცა, სითბოს მიწოდებისა და მოხსნის ეს მეთოდი შრომატევადი და არაპრაქტიკულია, რადგან იმ მასალების თბოტევადობა, საიდანაც მზადდება ცილინდრის თავი, ძალიან მაღალია საჭიროების მისაღწევად.
ტემპერატურის სწრაფი ცვლილებები. მიუხედავად ამისა, აქ საკმაოდ ზუსტად არის წარმოდგენილი იზოლირებული სამუშაო სითხის მონაცვლეობით გათბობისა და გაგრილების ძირითადი კონცეფცია სხვადასხვა წნევით მექანიკური სამუშაოს მისაღებად.
მოცულობა ა
ამ კონცეფციის პრაქტიკაში თარგმნის პრობლემა ჩნდება. აშკარა გამოსავალი იქნება მუდმივი შენარჩუნება ცილინდრის ერთ ბოლოში მაღალი ცხელებადა მეორეს მხრივ - მუდმივი დაბალი. თუმცა, ამ შემთხვევაში შეუძლებელი იქნება სამუშაო ციკლის აღწერილობაში აღნიშნული დგუში-ცილინდრიანი სისტემის გამოყენება, ვინაიდან სამუშაო სითხე ერთდროულად მიიღებს და გამოსცემს სითბოს პროცესის მონაცვლეობით ფაზებში. რობერტ სტერლინგმა გადალახა ეს სირთულე იმით, რომ შემოიტანა გადაადგილების დგუში, ან გადაადგილება, რომელიც მდებარეობს სერიულად თავდაპირველ დგუში, რომელიც მიიღო
ახლა სახელია "მუშა დგუში". გადაადგილების დგუში შექმნილია სამუშაო სითხის გადასაადგილებლად ადგილობრივ ცხელ და ცივ ღრუებს შორის (ნახ. 1.10).
გადაადგილების დგუში თავისუფლად არის მოთავსებული ცილინდრში, ისე, რომ სამუშაო სითხე მის გარშემო შემოვა ყველა მხრიდან, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 1.11, სადაც გადაადგილების დგუშის მოქმედება ილუსტრირებულია სამუშაო დგუშის მითითების გარეშე.
როდესაც გადამტანი მოძრაობს ზემოთ ცილინდრის ცხელი ბოლოსკენ, გაცხელებული სამუშაო სითხე ცივ ღრუში შედის გადაადგილების გვერდითა კედლებზე არსებული რგოლოვანი უფსკრულით.
დგუში. ამ შემთხვევაში, სამუშაო სითხის წნევა მცირდება გაგრილების გამო. ცილინდრში არ არის სარქველები, ასე რომ, თუ არ გაითვალისწინებთ მცირე, თითქმის უმნიშვნელო წნევის ვარდნას გადაადგილების დგუშის გარშემო არსებულ რგოლურ უფსკრულის გარშემო, წნევა ცილინდრის ყველა უბანზე იგივე იქნება. ქვედა მკვდარ ცენტრში გადაადგილებისას, გადაადგილების დგუში აიძულებს სამუშაო სითხეს გადავიდეს ცივ ღრუში და დგუშის გვერდითი ზედაპირის გარშემო არსებული წრიული უფსკრული გასათბობად ცხელ ღრუში. წლიდან
|
|
როდესაც გადაადგილების დგუში მოძრაობს, წნევა მის ორივე ბოლოზე ყოველთვის ერთნაირია; ამ მოძრაობაზე სამუშაო არ იხარჯება.
გადაადგილებისა და სამუშაო დგუშების მოძრაობა ფაზურია. ამის ახსნა თერმოდინამიკის თვალსაზრისით ქვემოთ იქნება მოცემული. თუმცა, 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. დგუშის ასეთი ფაზური მოძრაობის მისაღებად აუცილებელია. ჩვეულებრივი მექანიზმისგან განსხვავებული წამყვანი მექანიზმი. თავად სტერლინგის მიერ გამოყენებული მექანიზმის მაგალითი ნაჩვენებია ნახ. 1.12.
კიდევ ერთი ელემენტია საჭირო სტერლინგის ძრავის მისაღებად, როგორც ეს დღეს არის ცნობილი. ეს არის რეგენერატორი, ანუ „ეკონომიმაიზერი“, როგორც მას თავდაპირველად სტერლინგი უწოდებდა. როდესაც გადაადგილების დგუში გადააქვთ გაფართოებული სამუშაო სითხე ცივ ღრუში (ნახ. 1.11), ის უნდა გაიაროს ცხელ ღრუში, სადაც, იმის გამო, რომ
გათბობა იღებს ზედმეტ სითბოს, რომელიც უნდა მოიხსნას მაცივარში. სამუშაო სითხის შეკუმშვის შემდეგ იგი ცივ ღრუში გადადის ცხელ ღრუში, დამატებით გაგრილდება. შესაბამისად, სამუშაო სითხე ცხელ ღრუში უფრო ცივად შედის ვიდრე საჭიროა, ხოლო ცივში - უფრო ცხელ.
თუ გადაადგილების დგუშის ირგვლივ რგოლურ უფსკრულიში დამონტაჟებულია ფოლადის მავთულის ბადე, რომლის მეშვეობითაც სამუშაო სითხე მიედინება, მაშინ სამუშაო სითხეს, რომელიც გადის ამ უფსკრულიდან ცხელი ღრუდან ცივ ღრუში, ექნება უფრო მაღალი ტემპერატურა, ვიდრე ბადე და , შესაბამისად, გამოსცემს სითბოს ამ ბადეზე. ამ შემთხვევაში, ბადე მოქმედებს როგორც წინასწარი გამაგრილებელი, ამცირებს მთავარი გამაგრილებლის თერმული დატვირთვას. შეკუმშვის პროცესის შემდეგ, სამუშაო სითხე ჩაედინება ცხელ ღრუში, თბება ბადეში გავლისას, ანუ ის კვლავ მიიღებს ბადეს ადრე მიცემულ სითბოს. რეგენერატორი ახლა მოქმედებს როგორც წინასწარ გამათბობელი, ამცირებს საჭირო ენერგიის შეყვანას. აღწერილი სისტემა მთლიანობაში ნაჩვენებია ნახ. 1.13.
მიუხედავად იმისა, რომ სქემა ნაჩვენებია ნახ. 1.13, პოულობს პრაქტიკულ გამოყენებას ბევრ ძრავაში, პრობლემა სწრაფი გადაცემაენერგია გადაუჭრელი რჩება, რადგან ჯერ კიდევ საჭიროა ცილინდრის კედლების თერმული ინერციის გადალახვა. როდესაც Philips-მა განაახლეს სტერლინგის ძრავა, გამათბობელსა და გამაგრილებელს გამოიყენეს მილისებური სითბოს გადამცვლელები და მიუხედავად იმისა, რომ ეს მოითხოვდა გადაადგილების დგუშის დალუქვას, მთავარი მიზანი მიღწეული იყო. სრული სამუშაო ციკლი ახლა შეიძლება აღწერილი იყოს ნახ. 1.14. ნახ. 1.14, წნევა-მოცულობის დიაგრამაზე (ნახ. 1.9, ა) გამოსახული სამუშაო ციკლის პროცესების კომპონენტები ადვილად გამოირჩევა.
ნახ. 1 14, და სამუშაო დგუში არის უკიდურეს ქვედა პოზიციაში, გადამტანი არის უკიდურეს ზედა პოზიციაში და მთელი სამუშაო სითხე ჩასმულია ცივ ღრუში. შემდეგ, გარე ძალების მოქმედებით, სამუშაო დგუში იწყებს მოძრაობას ზემოთ, აკუმშავს სამუშაო სითხეს ცივ ღრუში და სამუშაო სითხის ტემპერატურა შენარჩუნებულია მინიმალურ დონეზე. მე-2 წერტილში (ნახ. 1.15), გადაადგილების დგუში ჯერ კიდევ თავის ზედა პოზიციაშია, მუშაობს
დგუში ამთავრებს თავის ზევით მოძრაობას და მთავრდება შეკუმშვის პროცესი (ნახ. 1.14.6). სამუშაო დგუში რჩება ზედა მკვდარ ცენტრში და გადაადგილების დგუში იწყებს მოძრაობას ქვევით, გადააქვს სამუშაო სითხე მაცივარ-რეგენერატორ-გამათბობელ სისტემაში და შემდგომ ცხელ ღრუში. სამუშაო სითხის მოცულობა ამ პროცესში რჩება მუდმივი, ხოლო წნევა იზრდება. მე-2 და მე-3 წერტილებს შორის პროცესში სითბო გადადის სამუშაო სითხეში რეგენერატორიდან. წერტილი 3 შეესაბამება მთელი სამუშაო სითხის დარჩენას ცხელ ღრუში, ზე
ამით, სამუშაო დგუში კვლავ რჩება თავის ზედა მკვდარ ცენტრში. უნდა აღინიშნოს, რომ გადაადგილების დგუში მე-3 წერტილში ჯერ არ მიუღწევია უკიდურესობას ქვედა პოზიცია.
ახლა სამუშაო სითხე, ცხელ ღრუში მყოფი, იღებს სითბოს მილის გამათბობელიდან და ფართოვდება. მოქმედი გადაადგილებისა და სამუშაო დგუშებზე, გაფართოებული სამუშაო სითხე აიძულებს მათ ერთად გადაადგილდნენ ქვემოთ, სანამ არ დაიკავებენ ყველაზე დაბალ პოზიციას. მე-3 და მე-4 პუნქტებს შორის პროცესში კეთდება პოზიტიური მუშაობა. წერტილი 4 შეესაბამება ორივე დგუშის დარჩენას მათ ქვედა ნაწილში ბრმა ლაქები... სამუშაო დგუში აგრძელებს დარჩენას ამ მდგომარეობაში, ხოლო გადაადგილების დგუში მოძრაობს ზემოთ, გაფართოებული სამუშაო სითხე გამათბობელი - რეგენერატორი - მაცივარი სისტემის მეშვეობით ცივ ღრუში გადაინაცვლებს. ამ შემთხვევაში, სამუშაო სითხე თავის დანარჩენ სითბოს აძლევს რეგენერატორს. 4 - 1 პროცესში, მოცულობა უცვლელი რჩება და წნევა ეცემა. ასე ტარდება სტერლინგის ციკლი, როგორც ეს ნაჩვენებია მდგომარეობის ორ დიაგრამაში (ნახ. 1.15).
დგუშების მოძრაობას ერთმანეთთან შედარებით თანმიმდევრულ პროცესებში შევადარებთ (ნახ. 1.14), ადვილი მისახვედრია, რომ მათი მოძრაობა მთელი ციკლის განმავლობაში ფაზაში არ ემთხვევა.
დგუშების წყვეტილი მოძრაობა აუცილებელია ზემოთ აღწერილი ციკლის დინების უზრუნველსაყოფად. ეს დასკვნა ნათლად ჩანს დგუშის მოძრაობის დიაგრამით (ნახ. 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 იქმნება 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 მოცულობა (მკვდარი მოცულობა) ვდ. ნებისმიერი მკვდარი მოცულობა ამცირებს ძრავის მიერ გამომუშავებულ სიმძლავრეს და უნდა იყოს დაშვებული მინიმუმამდე დიზაინის მახასიათებლებიძრავა. თუმცა, ზოგიერთ პირობებში, მკვდარი მოცულობის გაზრდით, შესაძლებელია მისი გაზრდა ძრავის ეფექტურობა.
ახლა საჭირო იქნებოდა თერმოდინამიკის, გაზის დინამიკის და სითბოს გადაცემის პრობლემების გათვალისწინება, რომლებიც უნდა გადაწყდეს სტერლინგის პრინციპის განსახორციელებლად. ასევე არ დაიპყრო
სირთულეები, რომლებიც დაკავშირებულია წამყვანი მექანიზმის მაღალ სირთულესთან და ძრავის საკმარისი დაბალანსების უზრუნველსაყოფად.
ნახ. 1.16 გვიჩვენებს მოცულობის ცვლილების დამოკიდებულებას ამწე ბრუნვის კუთხეზე, რომლის დროსაც რეალიზდება იდეალური სტერლინგის ციკლი. წამყვანი მექანიზმის მთავარი ფუნქცია ამ ურთიერთობის ყველაზე ზუსტი რეპროდუქციაა. თუმცა, თერმოდინამიკის მოთხოვნების სრული დაკმაყოფილება შესაძლებელია მხოლოდ დგუშების წყვეტილი მოძრაობით და მექანიკური მოწყობილობავერ ახერხებს ასეთი მოძრაობის ზუსტად რეპროდუცირებას. თუმცა, პრინციპში, შესაძლებელია შეიქმნას მექანიზმი, რომელიც ამრავლებს მოცულობის ცვლილების კანონს, იდეალურთან ახლოს, მისი დიზაინის დროს გასათვალისწინებელია სხვა ფაქტორები, კერძოდ: დიზაინის სიმარტივე, კომპაქტურობა, დინამიური ფაქტორები და ინსტალაციის შესაძლებლობა. დალუქვის სისტემა.
რაც უფრო მეტი მოძრავი ნაწილებია ამძრავის მექანიზმში, მით ნაკლებია, როგორც წესი, მექანიკური ეფექტურობა; ამ შემთხვევაში, იდეალურთან ახლოს მოცულობის ცვალებადობის კანონის რეპროდუცირებით გამოწვეული უპირატესობები შეიძლება კომპენსირდება ძრავის დაბალი საერთო ეფექტურობით. გარდა ამისა, ნაწილების დიდი რაოდენობა ზრდის წამყვანი მექანიზმის წარმოების ღირებულებას, საერთო ღირებულებაერთეულის და საოპერაციო ხარჯები, ასევე საიმედოობის შემცირება ჩვეულებრივი შიდაწვის ძრავების მამოძრავებელ მექანიზმებთან შედარებით. სივრცე, რომელშიც სტერლინგის ძრავა უნდა „შეესაბამებოდეს“ ასევე შეიძლება იყოს განმსაზღვრელი ფაქტორი და ეს დატოვებს დიზაინერს არჩევანის საშუალებას: მოცულობითი ძრავის მექანიზმი, რომელიც უზრუნველყოფს თითქმის სრულყოფილი კანონიცვლილებები მოცულობაში, ან უფრო კომპაქტური მექანიზმი, მაგრამ ასახავს მოცულობის ცვლილების კანონს ნაკლები სიზუსტით.
დინამიური ფაქტორები, რომლებიც უნდა იქნას გათვალისწინებული დიზაინის დროს, შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად: დაკავშირებული დინამიურ დატვირთვასთან და დაკავშირებული ძრავის მოძრავი ნაწილების დინამიურ დაბალანსებასთან. დინამიური დატვირთვებიაქვს გადამწყვეტი გავლენა სტერლინგის ძრავის ძირითადი ზომების განსაზღვრაზე. ძრავის მუშაობის თერმოდინამიკური ანალიზი აწესებს გარკვეულ მოთხოვნებს სამუშაო მოცულობაზე, შემაერთებელი ღეროს სიგრძეზე და ა.შ., თუმცა რაოდენობრივად ეს მოთხოვნები გამოიხატება განზომილებიანი პარამეტრებით და, შესაბამისად, არ ადგენს რაიმეს. რეალური ზომები... ამ კომპონენტების ზომა ეფუძნება შემდგომ დინამიურ გამოთვლებს, მათ შორის ტარების დატვირთვის განსაზღვრას, შემაერთებელ ღეროზე დახრის მომენტს და ა.შ.
de არის უხმაურო და თუ მასში არის ვიბრაციის გარეშე (და შესაბამისად დინამიურად დაბალანსებული) წამყვანი მექანიზმი, მაშინ მისი პოტენციალი პრაქტიკული გამოყენებამნიშვნელოვნად გაფართოვდება. სტერლინგის ძრავებისთვის შექმნილი რამდენიმე წამყვანი მექანიზმი აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნებს.
და ბოლოს, დიდი მოცულობის სტერლინგის ძრავებში წარმოიქმნება ლუქების პრობლემა, რომელიც გამოყოფს ძრავის ცილინდრებს ამწე კარკასისგან და იზოლირებს კარკასს ზედმეტი წნევისგან. ამრიგად, ჩვენ ჩამოვთვალეთ ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ სტერლინგის ძრავის წამყვანი მექანიზმის არჩევაზე.
სტერლინგის ძრავებში ყველაზე ხშირად გამოიყენება: კეხიანი - წვეტიანი დაბალანსების მექანიზმი, რომბის ამოძრავება, ირიბი გამრეცხი და ამწე მექანიზმი.
პირველი სტერლინგის ძრავში იყო კეხიანი წვეტიან-ბალაფსირპედიული მამოძრავებელი მექანიზმი (ნახ. 1.17), რომელშიც ბალანსის ზოლი მიმაგრებულია ორი ბერკეტის საშუალებით სამუშაო და გადაადგილების დგუშებით, ხოლო სამუშაო დგუში ამოძრავებს პირდაპირ. crankshaft... ამ ტიპის ძრავით, ამწე კარკასში ზედმეტი წნევა გარდაუვალია და, შესაბამისად, ის მხოლოდ შესაფერისია პატარა ძრავები... ასეთი ძრავა ასევე არ უზრუნველყოფს ერთცილინდრიანი ძრავის დინამიურ დაბალანსებას.
სტერლინგის ძრავის სიმძლავრის გაზრდამ მისი გაუმჯობესების პროცესში განაპირობა ცილინდრების იზოლირების აუცილებლობა ამწედან, რათა თავიდან იქნას აცილებული ზეწოლაკარტკარში. ეს პრობლემა მოგვარებულია 50-იან წლებში Philips-ის მიერ შემუშავებული რომბის დისკის დაყენებით (ნახ. 1.18). ასეთი დისკის უპირატესობა ასევე არის დინამიური დაბალანსების შესაძლებლობა, თუნდაც ერთცილინდრიანი ძრავის შემთხვევაში. მისი მთავარი ნაკლოვანებებია მექანიზმის სირთულე, რადგან იგი შედგება დიდი რაოდენობით მოძრავი ნაწილებისგან, გახეხილი ზედაპირისგან და ა.შ. და მექანიზმში ჩართული ორი მექანიზმის არსებობა.
ირიბი გამრეცხი (სურ. 1.19) ძირითადად გამოიყენება მანქანებზე დასაყენებლად განკუთვნილ ძრავებში, სადაც კომპაქტურობა გადამწყვეტი ფაქტორია. ელექტრო ერთეული... ასეთი მექანიზმი დინამიურად დაბალანსებულია სარეცხი მანქანის დახრილობის გარკვეული კუთხით. ეს ასევე აადვილებს ცილინდრების იზოლირებას კარკასისგან. თუმცა, მანქანაზე ძრავის დაყენების შემთხვევაში, ლუქების საიმედოობის პრობლემა ჩნდება დიდი რაოდენობით ციკლის სწრაფი ცვლილების პირობებში. ირიბი გამრეცხი ასევე საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ ძრავის სიმძლავრე სარეცხი მანქანის დახრილობის კუთხის შეცვლით, რაც თავის მხრივ იწვევს ძრავის დგუშების დარტყმის ცვლილებას. ამ შემთხვევაში, ძრავა დინამიურად დაბალანსებულია სარეცხი კუთხის მხოლოდ ერთი მნიშვნელობით.
ამწე მექანიზმი (ნახ. 1.20) მრავალი წელია გამოიყენება შიდა წვის ძრავებში. ის უაღრესად საიმედოა და ამ დროისთვის მის ექსპლუატაციაში დიდი გამოცდილებაა დაგროვილი. ეს მექანიზმი ფართოდ გამოიყენება სტერლინგის ძრავებში. ორმაგი მოქმედებაჯვარედინი ან მის გარეშე. მექანიზმის უპირატესობაა მისი საიმედოობა და დამზადების სიმარტივე, თუმცა ძრავის დინამიური დაბალანსება ასეთი ამძრავი მექანიზმით პრაქტიკულად მიუწვდომელია.
ამწე მექანიზმი, როგორც ვნახეთ, არ არის მარტივი გამოსავალიამოძრავების პრობლემები, როდესაც სამუშაო და გადაადგილების დგუშები თანმიმდევრულად განლაგებულია იმავე ცილინდრში. თუმცა, ასეთი მექანიზმი ფართოდ არის გავრცელებული
იგი გამოიყენება სტერლინგის ძრავის განლაგების მოდიფიკაციაში ტყუპი ცილინდრით. თავდაპირველად ამ მოდიფიკაციაში გამოიყენებოდა მოკლე მილით დაკავშირებულ ორ ცილინდრში განლაგებული სამუშაო და გადაადგილების დგუშები (ნახ. 1.21).
XIX საუკუნეში. ასეთი ძრავა ააშენეს ჰენრიხმა და რობინსონმა. სტერლინგის ძრავების შესახებ ლიტერატურაში, დაწყებული ჩვენი საუკუნის (> 0-იანი წლებიდან და მის შემდეგ, ამ ვარიანტს ხშირად მოიხსენიებენ როგორც გამა კონფიგურაციას.
ორცილინდრიანი ძრავები შემოგვთავაზა რაიდერმა, რამაც გამოიწვია მნიშვნელოვანი ზრდა სპეციფიკური ძალაიმ დროისთვის შექმნილ სტერლინგის ძრავის სხვა მოდიფიკაციებთან შედარებით. ამ დროიდან მოყოლებული, ორცილინდრიანმა ძრავებმა ფართო პოპულარობა მოიპოვა. რაიდერის მოდიფიკაციაში, დგუშის გადამტანი სისტემის ნაცვლად გამოყენებულია ორი დგუში, რომელიც მთლიანად დალუქულია ცილინდრებში. "გამათბობელი - რეგენერატორი - მაცივარი" ტიპის სითბოს გადამცვლელები ჩაშენებულია ორ ცილინდრს შორის, რომლებიც ქმნიან დამაკავშირებელ არხს (ნახ. 1.22).
ამ შეთანხმებამ გააფართოვა ძრავის სხვადასხვა კონფიგურაციის შექმნის შესაძლებლობები, რომლებიც ახორციელებენ სტერლინგის პრინციპს; მაგალითად, ცილინდრები შეიძლება განთავსდეს ერთმანეთის წინააღმდეგ ჰორიზონტალურად ან ვერტიკალურად, ერთმანეთის პარალელურად, ასო V-ს (ნახ. 1.23) და სხვა ნიმუშებით.
ყველა ზემოთ ნახსენები ძრავა, მათი მუშაობის ზოგადი პრინციპით, არის ერთჯერადი ძრავა. ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ეს სახელი ეხება ძრავას და არა დგუშის, რადგან თუმცა
გადაადგილების დგუშის შეუძლია წარმოქმნას ორმაგი მოქმედება, სადაც მისი ზედა და ქვედა ზედაპირები აკონტროლებენ გაზის მოძრაობას, ხოლო ძრავა მთლიანობაში კვლავ შეიძლება იდენტიფიცირებული იყოს როგორც ძრავა. მარტივი მოქმედება... ტერმინები "ძრავი
|
|
ერთჯერადი მოქმედების "" და "ორმაგი მოქმედების ძრავა" სტერლინგის ძრავებთან მიმართებაში გამოიყენება ძრავის მთლიანობაში დასახასიათებლად. მაგალითად, როგორც ქვემოთ არის ნაჩვენები, არა-
რამდენი მოქმედების ერთეული შეიძლება გაერთიანდეს ორმაგი მოქმედების ძრავში. ჩვენ ილუსტრირებთ ამ მეთოდს რაიდერის მიერ შემოთავაზებული ცილინდრების განლაგების მაგალითის გამოყენებით, რომელსაც ასევე უწოდებენ ალფა განლაგების მოდიფიკაციას (ნახ. 1.24).
ერთჯერადი მოქმედების ციკლი უზრუნველყოფილია ერთი დგუშის ზედა და ქვედა ზედაპირის კომბინირებული მოქმედებით.
სხვა დგუშის ცხვირი მიმდებარე ცილინდრებში. სამუშაო სითხე ცირკულირებს ამ ორ ცილინდრს შორის. ის არ მოძრაობს მთელ სისტემაში - პირველი ცილინდრიდან მეოთხემდე. ამრიგად, დგუში თითოეულ ცილინდრში მოქმედებს როგორც სამუშაო, ასევე გადაადგილების დგუში და ამავე დროს
|
|
თითოეული დგუში ერთდროულად ჩართულია ორ სამუშაო ციკლში. შესაბამისად, ოთხცილინდრიან მოწყობაში (ნახ. 1.24), ოთხი ცალკეული ციკლი ერთდროულად ხდება:
სტერლინგის ძრავის ეს ტიპი თავდაპირველად შემოგვთავაზა ინგლისელმა ინჟინერმა Siemens-მა და დამოუკიდებლად ჰოლანდიელმა ინჟინრებმა რენიმ და ვან ვენმა Philips-ში მუშაობის დროს, სადაც ის გაუმჯობესდა. ორმაგი მოქმედების ძრავა განსაკუთრებით ეფექტურია მექანიკური ■ გენერირების მოწყობილობებში მისი მაღალი სიმძლავრის წონასთან თანაფარდობის გამო, დგუშის გამო, რომელიც ასრულებს სრულ დარტყმას ამწე ლილვის ყოველი ბრუნვისთვის თითოეულ ცილინდრში.
ეს ნიშნავს, რომ ორმაგი მოქმედების ძრავაში დგუშს აქვს ორი ფუნქცია (ან აქვს ორმაგი ფუნქცია):
1) ცვლადი მოცულობის ორი ღრუს სამუშაო სითხით შევსება და ამ ღრუებიდან სამუშაო სითხის გადაადგილება;
2) ძალის გადატანა გამომავალი ლილვზე.
ორმაგი მოქმედების სტერლინგის ძრავები აუცილებლად უნდა იყოს მრავალცილინდრიანი, რადგან მინიმუმ სამი დგუშია საჭირო ფაზაში გადანაცვლებული გაფართოებისა და შეკუმშვის პროცესების მისაღებად (ასეთი ცვლის აუცილებლობა ადრე აღინიშნა). თუმცა, პრაქტიკაში, როგორც წესი, გამოიყენება მინიმუმ ოთხი დგუში, რომლებიც დაკავშირებულია ერთ ამწე ლილვთან, მიმდებარე დგუშებით, რომლებიც ერთად მოქმედებენ წყვილში, რაც მიიღწევა ორმაგი მოქმედებით. ორმაგი მოქმედების ძრავის ამძრავი მექანიზმები უნდა. შეასრულეთ ზემოაღნიშნული ორი ფუნქცია. როგორც ჩანს, ამისთვის ყველაზე შესაფერისია შიდა ძრავის ჩვეულებრივი მრავალსაფეხურიანი ამწე.
ბრინჯი. 1.26. კოაქსიალური კონფიგურაცია] RIS "L25) - ამ ტიპის მექანიზმი არის სპეციალური ორმაგი მოქმედების ძრავა, რომელიც განსაკუთრებით შესაფერისია დიდი ელექტროგადამცემებისთვის.
საუკეთესო კომპაქტურობას უზრუნველყოფს ცილინდრების კვადრატში განლაგება, ეგრეთ წოდებული კოაქსიალური განლაგება (სურ. 1.26), რომელიც იძლევა არა მარტო გამოყენების საშუალებას. საერთო სისტემაწვის, არამედ ვრცელდება განსხვავებული ტიპებიწამყვანი მექანიზმები. ასეთი ძრავებისთვის შესაფერისი ამძრავი მექანიზმების უმეტესობა წარმოადგენს კრუნჩხულ-სპიკ-შემაერთებელი ღეროს მექანიზმის მოდიფიკაციას, თუმცა ფირმებმა "Philips", "General Motors" და "Ford" მნიშვნელოვანი ძალისხმევა დახარჯეს მექანიზმის დახრილობის გასაუმჯობესებლად. გამრეცხი. ამ ტიპის დისკის ოპტიმალური დიზაინი უზრუნველყოფს მექანიკურ ეფექტურობას. 90%-ს აღემატება.
სტერლინგის ძრავის კონფიგურაციები სხვადასხვა ამძრავ მექანიზმებთან ერთად ნაჩვენებია ნახ. 1.27. რა თქმა უნდა, 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 ძრავში გამოიყენებოდა მამოძრავებელი მექანიზმები, რომლებშიც დგუშები ერთმანეთთან მჭიდროდ არის დაკავშირებული სხვადასხვა კინემატიკური ბმულების გამოყენებით, და ეს რგოლები, თავის მხრივ, მყარად არის დაკავშირებული გამომავალ ლილვთან, რომელიც ემსახურება მექანიკური ენერგიის გადაცემას. ძრავა. სტერლინგის ძრავას შეუძლია იმუშაოს მექანიკის გარეშე
.
ui გამარჯობადგუშებს შორის. ამ შემთხვევაში მუშაკი და გადაადგილებული არის iii. iii დგუშებს თავისუფალ დგუშებს უწოდებენ. ეს კონცეფცია ციიშეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ Starinna ძრავებში, არამედ მხოლოდ ასეთ ძრავებთან მიმართებაში. წარმატებით განახორციელოს. პირველად მან განასახიერა იგი რეალობაში
|
|
|
მე"მე ვარ ჰმი .............. და. მესტერლინგის ძრავებში გამოყენებული დისკები. |||||||||"|||||| მი<| ни rviniuil; t>რომბისებრი; c - დეაქსიალური ამწე-შემაერთებელი ღერო; | ... inn nil iii. ითიიიიუვ, ლ კრშშშშშო-როკერი; ელ-ხრახნიანი ბალანსერი (მექანიზმი გ. 1 გადაადგილების და სამუშაო დგუშების პოზიცია სამუშაო ციკლის საწყის მომენტში ნაჩვენებია ნახ. 1.29 და მთელი ციკლი თანმიმდევრულად არის ნაჩვენები ნახ. 1.30- 1.32. საწყის მდგომარეობაში, სამუშაო სითხის წნევა და ტემპერატურა მთელ ერთეულში იგივეა, ხოლო წნევა უდრის მის მნიშვნელობას ბუფერულ ღრუში. pvროდესაც ენერგია გადადის სამუშაო სითხეში გაფართოების ღრუში გამათბობელი მილებიდან, სამუშაო სითხის ტემპერატურა იზრდება, რაც იწვევს წნევის გაზრდას Pi-მდე (მდგომარეობა 1). ეს, თავის მხრივ, იწვევს გადაადგილების და მომუშავე დგუშების ქვევით მოძრაობას. იმისათვის, რომ ძრავმა განავითაროს სასარგებლო სიმძლავრე, აუცილებელია უზრუნველყოს ორივე მობრუნებული ელემენტის მოძრაობის ფაზური ცვლა. მაშასადამე, გადაადგილების დგუში უფრო დაბალი მასაა ვიდრე სამუშაო დგუში. სამუშაო სითხის მოქმედება სამუშაო და გადაადგილების დგუშებზე დაახლოებით ერთნაირია, თუმცა ქვედა მასის გამო გადაადგილების დგუში უფრო დიდი აჩქარებით მოძრაობს. ამის გამო სამუშაო სითხე გადაადგილდება შეკუმშვის ღრუდან და შემაერთებელი არხის მეშვეობით (რომელშიც შესაძლებელია რეგენერატორი განთავსდეს) გადადის ცხელ ღრუში, რაც იწვევს წნევის შემდგომ მატებას; შესაბამისად, იზრდება წნევის სხვაობა ბუფერულ ღრუში წნევასთან მიმართებაში, რომელიც ქმნის მამოძრავებელ ძალას. საბოლოო ჯამში, გადაადგილების დგუში შედის კონტაქტში სამუშაო დგუში (მდგომარეობა 2) და შემდგომი მოძრაობაქვევით ორივე დგუში ერთდება ერთად. ცხადია, როგორც კი ორივე დგუში შეერთდება, მუშა აირის გადაადგილება ცივი შეკუმშვის ღრუდან ჩერდება - და გაზის გადინება გაფართოებაში - 1. ბუფერული წნევა მე "მ მე" მე მე იდ. iu / ki fiih - დგუში n სამუშაო ციკლის საწყისი მომენტი თავისუფალია II | 1 |||||> მშვიდი და კვლევითი ინსტიტუტი IG.1Ya< "г1111."11111[ .1. მე | G1 I I II მპ II. 1 MI "HI lll. Nl III) MP და. L ბუფერული ღრუ. 1> დაის- Სმგამარჯობაპი 1" დაII. | ■ მემიმებრუნვის ძრავის წნევა ჩართულია Chinim n |მე. მი. Inმე. მე | მე. II- IIIIIპჩინისამუშაო სხეული თუმცა, ეს არის წნევა I i mi "iiprni. Iiii. Ier წნევა ბუფერულ ღრუში და
ბრინჯი. 1.32. თავისუფალი დგუშის სტერლინგის ძრავის სრული სამუშაო ციკლი. 1 - ცხელი ღრუ; 2- ცივი ღრუ; 3 - ბუფერული ღრუ. თავდაპირველად, ის მხოლოდ ანელებს მობრუნების ელემენტების ქვევით მოძრაობას. ვინაიდან გადაადგილების დგუში უფრო მსუბუქია ვიდრე სამუშაო დგუში, ის უფრო სწრაფად ჩერდება, გამოეყოფა სამუშაო დგუშს; ამ შემთხვევაში შეკუმშვის ღრუ ხელახლა იწყებს ფორმირებას. სამუშაო დგუში აგრძელებს მოძრაობას ქვემოთ და გადაადგილების დგუშის შეჩერების შემდეგ (მდგომარეობა 5), ხოლო სამუშაო სითხე იწყებს დინებას რბოლებიდან - შირშელმუიღრუს შეკუმშვის ღრუში, რაც იწვევს შემდგომ imi. გამარჯობა "სამუშაო ღრუებში წნევის სწრაფი ვარდნა და შესაბამისი - III-11-1 ნიონი. ეე მოქმედი ძალის ზრდა პისტონები. # გეენნოგელის დგუში ახლა ძალიან სწრაფად მოძრაობს - "" და ცილინდრის შუაში, გადააქვთ დამატებითი რაოდენობა - 411 nu სამუშაო სითხე გაფართოების ღრუდან I/K, m ღრუში და "საბოლოოდ, გადაადგილების დგუში აღწევს თავის საბოლოო პოზიცია (სახელმწიფო 6) და რჩება ამ თანამდებობაზე მისიდრო, სანამ წნევა ბუფერულ ღრუში არ გადააჭარბებს mi. ე.ი ნპესამუშაო სითხე. იმავდროულად, სამუშაო დგუში, doy - III ყველაზე დაბალ მდგომარეობაში (მდგომარეობა 7), დაწყება - და. h i მოძრაობს ზემოთ, ვაკუმშებით სამუშაო სითხეს, რომელიც შემოსილია Mi I i-ით სამუშაო დგუშის ზედა და ქვედა ზედაპირით - ||| pMnu "ii. ii) in, I დგუში. II კომბოსტოს წვნიანისხეული იზრდება წნევასთან შედარებით || n piiiiii-ში ავტორი. კნმპ პშედეგად წარმოიქმნება ძალა, ვმოძრაობ - 1n, miieeiini-ში (. დგუში ეკვრის ქვემოთ. სამუშაო გარემოში იზოლირებული სამუშაო გარემო ჩაედინება გაფართოების ღრუში, IIIni impe გვ Nomuდგუშის დამატებითი აჩქარება, ქვეშ ლელი| დაარტყი იოროგო მასეწევა სამუშაო დგუშის (მდგომარეობა - IIiii M | la im |>, | (nI "niii ციკლი მეორდება. IniiiiM ini | iii him, სნობ-დგუშის ძრავის მუშაობის ციკლი - გამარჯობა< шр ими Iღამესრულიად იდენტურია ძრავის ციკლისა, I. დღესასწაული გვ. ioiiMim და nykchiige. i.yyn დგუშები მექანიკურად არის დაკავშირებული - I. MII. მე უპუიიიიიიიიიიიუმ მი xaiiii იმოჩვეულებრივი ტიპი. ეს დასკვნა არ არის I kick io / kitan un და. yam hil l, რომბის დისკის შესწავლა, m 1.1 და ჩვეულებრივი ამწე სტერლინგის ძრავის მსგავსად, თავისუფალი დგუშიანი სტერლინგის ძრავას აქვს სხვადასხვა მოდიფიკაცია, რომელიც განისაზღვრება ძრავიდან დენის ამოღების მეთოდებით. ამ მოდიფიკაციების კლასიფიკაცია თუ განვიხილავთ წრედს ნახ. 1.28 და 1.29 Beale ძრავის ძირითადი ფორმაა, ასეთი ძრავის მთავარი პრობლემა არის მის მიერ გამომუშავებული სიმძლავრის შერჩევა და გამოყენება. ერთი მეთოდი, როგორც ჩანს, განსაკუთრებით ეფექტურია. იგი შედგება სამუშაო დგუშის მუდმივ მაგნიტად გადაქცევაში. თუ ცილინდრის ირგვლივ გრაგნილი მოთავსდება, დგუშის შიგნით გადაადგილებისას წარმოიქმნება ელექტრული დენი. სინამდვილეში, მოწყობილობა ამ შემთხვევაში იქნება ხაზოვანი ალტერნატორი (ნახ. 1.33) და ის შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც Beale ძრავა, რომელიც სიტყვასიტყვით შეესაბამება თავისუფალი დგუშის სახელს. ძრავის ცილინდრი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ელექტროგადამცემი, ცილინდრის უკიდურესად მსუბუქი და დგუშის უკიდურესად მასიური გახდის. ამ შემთხვევაში, დგუში იმოქმედებს როგორც საყრდენი, დარჩება პრაქტიკულად სტაციონარული, ხოლო გადაადგილება და ცილინდრი თავისუფლად მოძრაობენ. შემდეგ ცილინდრი შეიძლება გამოვიყენოთ როგორც მუდმივი მაგნიტი ან, უფრო ჩვეულებრივი ვერსიით, დამაგრდეს ჰიდრავლიკური ტუმბოს ამოძრავების ბერკეტზე (ნახ. 1.34). ჰიდრავლიკური ტუმბო, თავის მხრივ, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰიდრავლიკური ძრავის სამართავად, რაც შესაძლებელს ხდის ავტომობილზე თავისუფალი დგუშის ძრავის დაყენებას. თუმცა, თავისუფალი დგუშიანი ძრავების გამოყენების მრავალი შესაძლო ვარიანტის მიუხედავად, ყველაზე პერსპექტიულია მე ii ასეთი ძრავის გამოყენება, როგორც ჰიდროძრავა - IAGPA. 15 ამ მიმართულებით და ხორციელდება მრავალრიცხოვანი და 1 ppipmg განვითარება. მე ვარ თავისუფალი დგუშის ძრავის ერთი ტიპი არის ირმოლხაპის გენერატორი (TMG). ეს ვარიანტი ერთ-ერთია 11 vi ი. მე მმმ ჯარიმა, | მე. მე ip. iiiiT. niiiUN ცენტრის თანამშრომელთა ჯგუფის im iiiiMiiun> iic111 im და Harwell (ინგლისი) Km Yaroori-ს ხელმძღვანელობით. 1 მგ, 1 მილი ჰარველის მანქანა, როგორიცაა მისი ზოგჯერ მლ II. იუაიოი. და თავისუფალი დგუშების იდეა განსახიერებულია, მაგრამ სამუშაო ინიპიიემი შეიცვალა ლითონის დიაფრაგმით და Mcia-ს ელასტიურობით. ი.ია აძლიერებს გაზის ზამბარის მოქმედებას. ამ mo - pp |||| kats | sh-ის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 1.35. ცილინდრში დგუშის ნაცვლად, რომელიც მოძრაობს მაღლა და ქვევით, TMG-ში დამონტაჟებულია ლითონის დიაფრაგმა, რომელიც ჩვეულებრივ დამზადებულია უჟანგავი ფოლადისგან. ეს დიაფრაგმა რხევა სამუშაო სითხის ცვალებადი წნევის გავლენის ქვეშ. მუდმივი მაგნიტი მყარად არის დაკავშირებული დიაფრაგმასთან, რომელიც რხევა გენერატორის გრაგნილში, აღძრავს ელექტრო დენს. გადამტანთან დაკავშირებული ზამბარის მოქმედება სისტემას აძლევს საშუალებას შეასრულოს რეზონანსული რხევები ტოლი სიხშირით I- რადიატორი; 2 - გაგრილების კოჭა; 3-გადაადგილება; 4 - წამყვანი; 5 - დიაფრაგმა; 6 - გაზაფხული; 7-საწვავი. სისტემის ბუნებრივი რხევების სიხშირე. რხევის სიხშირე ადვილად რეგულირდება ზამბარისა და მოძრავი მასების შერჩევით, რაც საშუალებას აძლევს მას "მორგდეს" ნებისმიერ სიხშირეს ელექტრომომარაგების სისტემაში. თავდაპირველად, TMG უნდა გამოეყენებინათ რადიოაქტიური იზოტოპებზე დაფუძნებულ სითბოს წყაროსთან ერთად, მაგრამ ახლა ასეთ ძრავებში გამოიყენება პროპანის სანთურები (ნახ. 1.36). დახურული ლითონის ცილინდრი, რომელიც შეიცავს სამუშაო სითხეს, თბება ქვემოდან პროპანის სანთურის საშუალებით და ცილინდრის ზედა ნაწილში მდებარე დიაფრაგმის გარედან გაცივებულია გამაგრილებელი კოჭით. სამუშაო ციკლი სრულიად იდენტურია ძრავის მუშა და ცვლადი დგუშებით, გარდა იმისა, რომ აქ გადაადგილება ამოძრავებს მასსა და ცილინდრის კორპუსს შორის მდებარე ზამბარით. დიაფრაგმა ვიბრირებს ამპლიტუდით, რომელიც არ აღემატება რამდენიმე მილიმეტრს, მაგრამ ეს ყველა თავისუფალი დგუშიანი მოწყობილობა ადვილად ილუქება და ილუქება. რადგან მოძრავი ნაწილები მათგან არ გამოდის, მაგალითად 111.11 ჩვენ და ა.შ. შეგიძლიათ გააკეთოთ დგუშის რგოლების გარეშე, ხისტი ხმაურის გამო მოძრავ ნაწილებს შორის არსებული ხარვეზების მინიმუმამდე შემცირება. არ არის საჭირო მილისებური გამათბობლები - 1-ლი, რადგან მათი გამოყენება შესაძლებელია. არის შესაძლებლობა - C |" და. გადაადგილების რგოლოვანი უფსკრულის რეგენერაციული მოქმედების გამოყენება, ე.წ. სლოტის რეგენერაცია lli sk. აქედან გამომდინარეობს აგრეთვე, რომ უფასო დგუშიანი მოწყობილობები მე"ll! I I /" mp mp pii III II "ᲛᲔ" III iii I. ილლლ მე მე<< |i»i "i-ttt ii მე მიჰჰიიმჩემს აპში. iMi მსგავსია 1 iup nun, I და 11 rshacha ძრავებში. სხვა ვარიანტები. ისდა პი ნ [გ (თ ს რაიონი,მე ზედმეტ მოწყობილობებზე, რომლებიც მუშაობენ და და მათზე< I пр. шпга, группа ученых из Харуэлла помимо ТМГ | მე. მეიპაიუი მე ala ახალი სითბოს ძრავა "Fluidine", რომელიც გულისხმობს - piin I სტერლინგის ძრავების კლასს ორი დგუშით (ძრავი - I l 11Iyam Ryder). ახალი ძრავის გამორჩეული თვისება - სახელწოდებაა სამუშაო მოცულობის ცვლილება ზე მეტი - მგ და არა 11 სვეტის სითხის, და არა nirpiux მასალებისგან დამზადებული დგუშების გამო (ნახ. 1.37). < >მე ახალი fluidine ძრავა არის ორი U- ფორმის | pps (რომელიც შეიძლება დამზადდეს მინისგან), დაკავშირებული < фсмя рабочими полостями, соединенными между собой. Что - iii. i понять принцип работы этого двигателя, допустим, что жид - Mirib в нем невязкая. Допустим также, что U-образной трубы < D не существует и что холодная полость герметизирована. Когда жидкость в U-образной трубе А - В (трубе вытесните - 1я) перемещается по часовой стрелке, левый столб жидкости поднимается, горячий газ перемещается в холодную полость, и явление рабочего газа понижается. Когда же столб жидкости 1) წნევის სხვაობის გამოყენებით (ნახ. 1.38, ა); 2) საქანელა ჯოხის გამოყენებით (სურ. 1.38.6); 3) რეაქტიული ნაკადის გამოყენებით (სურ. 1.38, გ). "Fluidine" ძრავში, რომელიც იყენებს ენერგიის გადატუმბვის მეთოდს წნევის სხვაობის გამოყენებით, ზემოთ განხილული სქემისგან განსხვავებით, გამოსასვლელი U- ფორმის მილის ცივი ღრუ გასწორებულია გადაადგილების ცივ ღრუსთან. ცივ და ცხელ ღრუებთან დაკავშირებული თხევადი სვეტები განსხვავდება სიგრძით და, შესაბამისად, აქვთ სხვადასხვა ბუნებრივი ვიბრაციის სიხშირე. მთელი სისტემის მუშაობის სიხშირე არის სითხის ცხელი და ცივი სვეტების ბუნებრივ სიხშირეებს შორის. ამაღელვებელი ძალა, რომელიც ინარჩუნებს სტაბილურ რხევებს, განპირობებულია წნევის სხვაობით გამომავალი მილის ღია ბოლოში და სამუშაო აირში. სვინგის ზოლის სისტემას აქვს ზამბარა, რომელიც ინარჩუნებს სისტემის ბალანსს ფიქსირებულ ღერძთან მიმართებაში. ექსპლუატაციის დროს, გამომავალი მილის ვიბრაცია იწვევს სისტემის სიმძიმის ცენტრის გადაადგილებას საწყის პოზიციასთან შედარებით და სისტემის ბრუნვას საკიდების მიმართ. ზამბარის შეკუმშვისა და დაჭიმვისას წარმოიქმნება აღმდგენი ძალა, რომელიც მოქმედებს მასზე |
მე "მ". 1.38. ფლუიდინის ძრავის ვარიანტები ენერგიის გადაცემის სხვადასხვა გზით.
რა. წნევის შოკი; b swinging rod; გ - რეაქტიული ნაკადი; 1 - ცხელი დეიდა; 2 - ცივი ღრუ; 3-ჰინგა; 4- გაზაფხულის აღდგენა.
"■ თემა. სისტემა ახორციელებს კუთხოვან მოძრაობებს და ვინაიდან „ტემპის“ სტრუქტურა ხისტია, ეს კუთხური მოძრაობები გადადის გადამტანი სითხის სვეტებში, სადაც ისინი ანეიტრალებენ ბლანტის დანაკარგებს და ინარჩუნებენ სტაბილურ რხევებს.
Fluidine-ის რეაქტიულ ძრავას, ისევე როგორც ii-ს და დიფერენციალური წნევის ძრავას აქვს ინტეგრალური ცივი ღრუ.ცივი და გამომავალი მილები უერთდება ცხელ მილს მის ბაზაზე.ეს კავშირი უზრუნველყოფს რეაქტიული რეაქტიული ეფექტს.
მენისკი ცხელ ღრუში, სითხის ნაწილი გადამისამართებულია ცივი ღრუსკენ, რაც აიძულებს ცივ მილში სითხის სვეტს ზევით მოძრაობს და დაბრუნების დროს სითხე ცხელ მილში შემავალი სითხე იწვევს ცივი მილიდან დინებას. გადაადგილება აჩქარებით. ეს მიიღწევა როგორც ზევით, ასევე დაღმასვლისას.
|
ვ//////>/ ჯ |
|
|
ბრინჯი. 1.39. "Fluidine" ძრავის "თვითჩაშვების" თანმიმდევრული ეტაპები.
A - საწყისი პოზიცია გაშვებამდე; ბ - გაფართოების ფაზა; გ - პირველადი გადაჭარბება: გ - მეორადი გადაჭარბება; ე - თვითაგზნების ფაზა.
რეაქტიული s, trui-ს ეფექტი. თუმცა, ამ ჰიდრავლიკურ კავშირში მიმდინარე პროცესები ჯერ კიდევ არ არის საკმარისად გამოკვლეული. ამის მიუხედავად, რეაქტიული ვერსია ყველაზე გავრცელებულია Fluidine ძრავებს შორის. რეაქტიული ძრავის მუშაობის ციკლი ქვემოთ იქნება განხილული.
ახლა მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ პროცესებს, რომლებიც თანმიმდევრულად ხდება Fluidine ძრავის გაშვებისას, რადგან მისი ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია „თვითჩაშვების“ შესაძლებლობა.
თვითდაწყების დროს პროცესების თანმიმდევრობა ნაჩვენებია ნახ. 1.39. წინასწარი წონასწორობის მდგომარეობაში, სითხის დონე ჰუთ2
და თ3
განისაზღვრება მილებში სტატიკური წნევის მნიშვნელობებით. თუ წნევა სამუშაო ღრუებში გადაჭარბებულია
თუ მოცულობა ტოლია ატმოსფერულის, მაშინ ყველა დონე ერთნაირია (გაითვალისწინეთ, რომ hi და h2 დონეები ამ მომენტში ყოველთვის ერთნაირია). როდესაც სითბოს ენერგია მიეწოდება მარჯვენა მილს 1, სამუშაო სითხის ტემპერატურა იზრდება და ის ფართოვდება. მატულობს წნევა სამუშაო ღრუებშიც და ამის გამო ცხელ და ცივ მილებში სითხის დონეც იწყებს კლებას.ამავდროულად მატულობს გამოსასვლელ მილში სითხის დონე. უნდა აღინიშნოს, რომ ყველა ცვლილება სითხის დონე ძალიან მცირეა. პირველადი გაფართოება იწვევს მოწყობილობის თვითგაშვებას მხოლოდ პარამეტრის კრიტიკული რყევის მიღწევის შემდეგ.
ც
,
დამოკიდებულია იმ პარამეტრების ძირითად მნიშვნელობებზე, რომლებიც განსაზღვრავენ ძრავის მუშაობის პირობებს:
ეს ფორმულა ეფუძნება ფენომენის ანალიზს, რომელიც დეტალურად არის განხილული სექ. 1.6. ძრავების უმეტესობისთვის "Flui - 1ain" Tss ~ 0.1.
პირველადი გაფართოების ფაზის ბოლოს, გამომავალი მილში სითხის დონე აგრძელებს მატებას მოძრავი სითხის ინერციის გამო. სითხის დონე ცხელ მხარეს აგრძელებს ვარდნას, სანამ წონასწორობა არ მიიღწევა სითხესა და სამუშაო გარემოს შორის. ამ დროს ცივ გვერდითა მილში სითხის დონე უფრო მაღალია, ვიდრე ცხელ გვერდითა მილში. ამ მდგომარეობას, რომელიც შედგება ფაზების თანმიმდევრობით, რომლებიც ცვლის ერთმანეთს ძრავის გაშვებისას, ეწოდება "პირველადი გადაჭარბება".
როგორც კი გრავიტაცია აჩერებს სითხის ზევით მოძრაობას გამოსასვლელ მილში, ცხელ მხარეს სითხის დონეც სტაბილიზდება; ამავდროულად, არსებობს სითხის დონის გათანაბრების ტენდენცია ცხელ და ცივ მხარეებზე. შესაბამისად, ცხელ მილში სითხის დონე იზრდება, გამოსასვლელში კი მცირდება. ამავდროულად, გაცხელებული გაზის მოცულობა და მისი წნევა სამუშაო ღრუში მცირდება ამ ღრუში ტემპერატურის შემცირების გამო ცხელ მილში სითხის დონის გაზრდის და სამუშაოს რაოდენობის შესაბამისი შემცირების გამო. გაზის გაცხელება. ამ პროცესებს ხელს უწყობს სითხის დონის მუდმივი ქვევით მოძრაობა გამოსასვლელ მილში, რაც იწვევს მნიშვნელოვან დინამიურ თავს ჰიდრავლიკურ კავშირში და დონის დამატებით მატებას მილში ცხელ მხარეს. ეს პროცესები ერთად იწვევენ ცხელ მხარეს მილში თხევადი დონის აწევას სხვა ორ მილის დონეებზე უფრო მაღალ დონეზე. ამ მდგომარეობას მეორადი გადაჭარბება ეწოდება. ეს იწვევს მენისებს შორის გრავიტაციული პოტენციალის შემდგომ ზრდას.
ამ მომენტში სისტემა არასტაბილური წონასწორობის მდგომარეობაშია და სითხის დონეები იწყებს მოძრაობას სტაბილური წონასწორობის მდგომარეობისკენ. ცხელ მხარეს სითხის დონე ქვეითდება, რაც საშუალებას აძლევს მეტ მუშა სითხეს ენერგიის წყაროდან მიიღოს ენერგია. სამუშაო სხეული ფართოვდება და პროცესი თავიდან იწყება,
თუმცა, რხევები ახლა ხდება თვითაღგზნებული და სტაბილური.
ზემოთ აღწერილ სამუშაო ციკლს აქვს იგივე ფიზიკური საფუძველი, რაც ორმაგი U-მილის სისტემის ციკლს.
ფლუიდინს შეუძლია იმუშაოს როგორც სველ, ასევე მშრალ რეჟიმში. პირველ შემთხვევაში, ხდება კონტაქტი გადაადგილებულ სითხესა და სამუშაო სითხეს შორის. მეორეში სითხისა და სამუშაო აირის ზედაპირები გამოყოფილია ან „ინერტული“ აირის ფენით ან მექანიკური ათწილადით. ფლუიდინში ენერგია წარმოიქმნება გამომავალი მილში სითხის ვიბრაციების სახით და ეს განსაკუთრებით მოსახერხებელია ძრავის აფეთქებისთვის. (ტექნოლოგიის ისტორიამ იცის ძალიან მსგავსი მოწყობილობა - ღია მარყუჟის ჰამფრის ტუმბო.) სატუმბი ეფექტი მიიღწევა ორი ძირითადი გზით, რომელიც ცნობილია როგორც პირდაპირი და არაპირდაპირი ტუმბო. პირველ შემთხვევაში, გამოსასვლელი, ანუ რეზონანსული მილი მთლიანად გარდაიქმნება ტუმბოს მიწოდების ნაწილად, ხოლო არაპირდაპირი ინექციით, რეზონანსული მილი რჩება თავდაპირველ ფორმაში და ინექციის ეფექტი მიიღწევა ცალკეული არხის გამოყენებით, რომელიც დაკავშირებულია ტუმბოსთან. ცივი ღრუ (ნახ. 1.40, 1.41) ...
არაპირდაპირი ამოტუმბვის შემთხვევაში ძნელია „self-tanycK“-ის განხორციელება და საჭიროა სპეციალური დამატებითი მოწყობილობები, როგორიცაა სადრენაჟო ხაზი, რომელიც აშენებულია უხეში გამოსასვლელის პარალელურად და მოქმედებს როგორც პირველადი სატუმბი მოწყობილობა.
აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ "სველ" "ფლუიდინში" შეუძლებელია რეგენერატორების დაყენება შეფუთვით, რადგან ისინი არც თუ ისე ეფექტურია წარმოქმნილი ნისლის ატმოსფეროში.
სითხის ორთქლებში. რეგენერატორის არარსებობა "სველ" "Fluy-1ain"-ში შეიძლება ახსნას, თუ რატომ აქვთ ასეთ ძრავებს ძალიან დაბალი ეფექტურობა. ამასთან, გასათვალისწინებელია, რომ "სველ" "ფლუიდინს" შეუძლია იმუშაოს მხოლოდ 350 კ (77 ° C) რიგის ტემპერატურაზე და ტემპერატურის სხვაობა სითბოს მიწოდებისა და ამოღებისას არ არის 25 ° C-ზე მეტი. ამ პირობებში კარნოს ციკლის ეფექტურობა 10%-ზე ნაკლებია.
ზემოთ განხილული 15 სტერლინგის ძრავა იყენებდა აირისებრ სამუშაო სითხეს; თუნდაც "სველ" "ფლუიდინში" სამუშაო სითხე უმეტეს შემთხვევაში აირისებრია. ამჟამად წარმოდგენილია წინადადებები სამუშაო სითხეების გამოყენების შესახებ ცვალებადი ფაზის მდგომარეობით, მაგალითად, ორთქლის ძრავებში და ორთქლის ტურბინებში, მაგრამ ჯერ კიდევ არ არის ინფორმაცია, რომ ასეთი მოწყობილობები წარმატებით მუშაობენ ან განვითარებულია. ჯერ კიდევ 30-იან წლებში ინგლისელმა ინჟინერმა მალონმა ააშენა ორმხრივი დგუში დახურული ნიკელით, სითხეს, როგორც სამუშაო სითხეს. უოკერი ვარაუდობს, რომ მალონის ძრავა სინამდვილეში სტერლინგის ძრავაა და მალონის ცალკეული პუბლიკაცია, როგორც ჩანს, დამატებით მტკიცებულებებს იძლევა.
4 ზაკი. 839 ასეთი ვარაუდისთვის. თუმცა, ამ საკითხის უფრო ფრთხილად ანალიზი და შემდგომი დეტალური განხილვა ამ სფეროში მომუშავე მკვლევართა ჯგუფში პროფ. უიტლიმ კალიფორნიის უნივერსიტეტში (სან დიეგო, აშშ) მიიყვანა დასკვნამდე, რომ, სავარაუდოდ, მალონის ძრავა მუშაობს სტერლინგის ძრავის მსგავსი ციკლით, მაგრამ მნიშვნელოვანი განსხვავებებით. ამავდროულად, მალონის ძრავას, მცირე ცვლილებების შემდეგ, შეუძლია ზუსტად შეესაბამებოდეს სტერლინგის ძრავას. მიუხედავად ამისა, რამდენიმე კითხვა გაურკვეველი რჩება მალონის ძრავის მუშაობის პრინციპების შესახებ, თუნდაც მისი თავდაპირველი ფორმით, ამიტომ ნაადრევად მიგვაჩნია მისი ოპერაციული ციკლის აღწერის მცდელობა.
ჩვენ მიერ უკვე აღწერილია სტერლინგის ძრავის სხვადასხვა ფორმის მუშაობის ციკლები, რომლებიც თერმული ენერგიას მექანიკურ ენერგიად გარდაქმნის. ყველა ამ ძრავას აქვს მუშაობის ერთი და იგივე ძირითადი პრინციპები, თუმცა, არსებობს გარკვეული განსხვავებები დიზაინში, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება გამომუშავებული ენერგიის გამოყენებას. სქემატური დიაგრამები და დეტალური აღწერილობები, მიუხედავად იმისა, რომ ძალიან სასარგებლოა იმ ძირითადი პრინციპების გასაგებად, რომლებზეც დაფუძნებულია ეს ძრავები, ყოველთვის არ აადვილებს საქმეს, როდესაც საქმე ეხება იმის დადგენას, არის თუ არა მოცემული მოწყობილობა სტერლინგის ძრავა. მომდევნო განყოფილებაში მოცემულია უკვე აშენებული სტერლინგის სხვადასხვა ტიპის ძრავების ფოტოები და აღწერილობები, რაც აღმოფხვრის ამ სირთულეებს.
ოდესღაც ცნობილი სტერლინგის ძრავა დიდი ხნის განმავლობაში დავიწყებას მიეცა სხვა ძრავის (შიდა წვის) ფართო გამოყენების გამო. მაგრამ დღეს ჩვენ უფრო და უფრო გვესმის მის შესახებ. იქნებ მას აქვს შანსი გახდეს უფრო პოპულარული და იპოვოს თავისი ადგილი ახალ მოდიფიკაციაში თანამედროვე სამყაროში?
ამბავი
სტერლინგის ძრავა არის სითბოს ძრავა, რომელიც გამოიგონეს მეცხრამეტე საუკუნის დასაწყისში. ავტორი, მოგეხსენებათ, იყო ვიღაც სტერლინგი, სახელად რობერტი, მღვდელი შოტლანდიიდან. მოწყობილობა არის გარე წვის ძრავა, სადაც სხეული მოძრაობს დახურულ კონტეინერში, მუდმივად ცვლის ტემპერატურას.
სხვა ტიპის ძრავის გავრცელების გამო იგი თითქმის დავიწყებას მიეცა. მიუხედავად ამისა, უპირატესობების წყალობით, დღეს სტერლინგის ძრავა (ბევრი მოყვარული მას სახლში საკუთარი ხელით აშენებს) ისევ ბრუნდება.
მთავარი განსხვავება შიდა წვის ძრავისგან არის ის, რომ სითბოს ენერგია მოდის გარედან და არ წარმოიქმნება თავად ძრავაში, როგორც შიდა წვის ძრავში.
მოქმედების პრინციპი
თქვენ შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ დახურული ჰაერის მოცულობა, რომელიც ჩასმულია გარსით, ანუ დგუშით. როდესაც სხეული თბება, ჰაერი ფართოვდება და ასრულებს სამუშაოს, რითაც დგუშს ღუნავს. შემდეგ გაცივდება და ისევ იკეცება. ეს არის მექანიზმის ციკლი.
გასაკვირი არ არის, რომ ბევრი სტერლინგის თერმოაკუსტიკური ძრავა მზადდება სახლში. ამისთვის ხელსაწყოები და მასალები მოითხოვს მინიმუმს, რაც ყველას სახლშია. მოდით შევხედოთ ორ განსხვავებულ გზას მისი მარტივად შესაქმნელად.
მასალები სამუშაოსთვის
სტერლინგის ძრავის საკუთარი ხელით დასამზადებლად დაგჭირდებათ შემდეგი მასალები:
- ქილა;
- ფოლადის ლაპარაკი;
- სპილენძის მილი;
- hacksaw;
- ფაილი;
- ხის სადგამი;
- მაკრატელი ლითონისთვის;
- შესაკრავების დეტალები;
- soldering რკინის;
- soldering;
- შედუღება;
- მანქანა.
ეს ყველაფერი. დანარჩენი მარტივი ტექნიკის საკითხია.
Როგორ გააკეთო
თუნუქისგან მზადდება ცეცხლსასროლი ყუთი და ბაზის ორი ცილინდრი, საიდანაც შედგება ხელით დამზადებული სტერლინგის ძრავა. ზომები შეირჩევა დამოუკიდებლად, იმის გათვალისწინებით, თუ რა მიზნებისთვის არის განკუთვნილი ეს მოწყობილობა. დავუშვათ, რომ ძრავა მზადდება საჩვენებელი მიზნებისთვის. შემდეგ სამაგისტრო ცილინდრის წმენდა იქნება ოციდან ოცდახუთ სანტიმეტრამდე, არა მეტი. დანარჩენი ნაწილები მას უნდა მოერგოს.
ცილინდრის თავზე დგუშის გადასაადგილებლად კეთდება ორი ამობურცული და ხვრელი ოთხიდან ხუთ მილიმეტრამდე დიამეტრით. ელემენტები იმოქმედებენ როგორც საკისრები ამწე კრების განთავსებისთვის.
შემდეგ ისინი ქმნიან ძრავის სამუშაო სითხეს (ჩვეულებრივი წყალი გახდება იგი). თუნუქის წრეები შედუღებულია ცილინდრზე, რომელიც შემოხვეულია მილში. მათში ხვრელები კეთდება და სპილენძის მილები ჩასმულია ოცდახუთიდან ოცდათხუთმეტ სანტიმეტრამდე და ოთხიდან ხუთ მილიმეტრამდე დიამეტრით. დასასრულს ამოწმებენ, რამდენად მჭიდრო გახდა კამერა წყლით დატბორვით.
შემდეგი მოდის displacer. წარმოებისთვის, აიღეთ ბლანკი ხიდან. მანქანაზე დარწმუნდებიან, რომ ის ჩვეულებრივი ცილინდრის ფორმას იღებს. გადამტანი უნდა იყოს ოდნავ მცირე, ვიდრე ცილინდრის დიამეტრი. ოპტიმალური სიმაღლე შეირჩევა სტერლინგის ძრავის დამზადების შემდეგ. ამიტომ, ამ ეტაპზე სიგრძემ უნდა მიიღოს გარკვეული ზღვარი.
სპიკი გადაიქცევა ცილინდრის ღეროდ. ხის კონტეინერის ცენტრში კეთდება ხვრელი, ღეროსთვის შესაფერისი, ჩადეთ იგი. ღეროს ზედა ნაწილში აუცილებელია ადგილის უზრუნველყოფა შემაერთებელი ღეროს მოწყობილობისთვის.
შემდეგ იღებენ სპილენძის მილებს ოთხნახევარი სანტიმეტრი სიგრძისა და ორნახევარი სანტიმეტრის დიამეტრის. ცილინდრზე შედუღებულია თუნუქის ჭიქა. კედლების გვერდებზე კეთდება ხვრელი კონტეინერის ცილინდრთან კომუნიკაციისთვის.
დგუში ასევე დამონტაჟებულია ხახნაზე დიდი ცილინდრის შიგნით. ზევით, ღერო დაკავშირებულია hinged გზით.
შეკრება დასრულებულია და მექანიზმი დაყენებულია. ამისათვის დგუში ჩასმულია უფრო დიდ ცილინდრში და ეს უკანასკნელი უკავშირდება სხვა პატარა ცილინდრს.
ამწე მექანიზმი აგებულია დიდ ცილინდრზე. ძრავის ნაწილი ფიქსირდება გამაგრილებელი რკინით. ძირითადი ნაწილები ფიქსირდება ხის ბაზაზე.
ცილინდრი ივსება წყლით და ქვემოდან სანთელს ათავსებენ. სტერლინგის ძრავა, რომელიც დამზადებულია ხელით თავიდან ბოლომდე, შემოწმებულია ფუნქციონირებაზე.
მეთოდი მეორე: მასალები
ძრავის დამზადება შესაძლებელია სხვა გზით. ამისათვის დაგჭირდებათ შემდეგი მასალები:
- ქილა;
- ქაფი რეზინის;
- ქაღალდის სამაგრები;
- დისკები;
- ორი ჭანჭიკი.
Როგორ გააკეთო
ქაფის რეზინი ძალიან ხშირად გამოიყენება მარტივი, არა მძლავრი სტერლინგის ძრავის დასამზადებლად სახლში საკუთარი ხელით. მისგან მზადდება ძრავის გადამტანი. ამოჭერით ქაფის წრე. დიამეტრი ოდნავ ნაკლები უნდა იყოს ვიდრე ქილა, ხოლო სიმაღლე უნდა იყოს ნახევარზე მეტი.
საფარის ცენტრში კეთდება ხვრელი მომავალი დამაკავშირებელი ღეროსთვის. იმისათვის, რომ ის შეუფერხებლად იაროს, ქაღალდის სამაგრი იკეცება სპირალურად და შედუღება სახურავზე.
ქაფიანი რეზინის წრე შუაში წვრილი მავთულით ხრახნიანი ხვრელია და ზემოდან სარეცხი საშუალებით ფიქსირდება. შემდეგ ქაღალდის სამაგრი დაკავშირებულია შედუღებით.
გადამტანი უბიძგებს სახურავის ხვრელში და ქილა და თავსახური შედუღებულია ერთმანეთთან დალუქვისთვის. ქაღალდის სამაგრზე კეთდება პატარა მარყუჟი, ხოლო სახურავზე კიდევ ერთი, უფრო დიდი ხვრელი.
თუნუქის ფურცელს ახვევენ ცილინდრში და ადუღებენ, შემდეგ ამაგრებენ ქილას ისე, რომ ნაპრალები საერთოდ არ დარჩეს.
ქაღალდის სამაგრი გადაიქცევა ამწე ლილვში. განცალკევება უნდა იყოს ზუსტად ოთხმოცდაათი გრადუსი. ცილინდრის ზემოთ მუხლი დამზადებულია მეორეზე ოდნავ დიდი.
დანარჩენი კავები გარდაიქმნება ლილვის თაროებად. მემბრანა მზადდება შემდეგნაირად: ცილინდრი შეფუთულია პოლიეთილენის ფილაში, დაჭერით და ძაფით იკვრება.
დამაკავშირებელი ღერო მზადდება ქაღალდის სამაგრისგან, რომელიც ჩასმულია რეზინის ნაჭერში და დასრულებული ნაწილი მიმაგრებულია მემბრანაზე. შემაერთებელი ღეროს სიგრძე კეთდება ისე, რომ მემბრანა იწევს ცილინდრში ქვედა მთლიან წერტილში და გაჭიმულია ყველაზე მაღალ წერტილში. ანალოგიურად მზადდება დამაკავშირებელი ღეროს მეორე ნაწილი.
შემდეგ ერთს აკრავენ მემბრანაზე, მეორეს კი გადაადგილებას.
ქილის ფეხები ასევე შეიძლება დამზადდეს ქაღალდის სამაგრებისგან და შედუღებამდე. ამწესთვის გამოიყენება CD.
ასე რომ, მთელი მექანიზმი მზად არის. რჩება მხოლოდ მის ქვეშ სანთლის ჩანაცვლება და დანთება, შემდეგ კი მფრინავის მეშვეობით ბიძგი.
დასკვნა
ასეთია დაბალტემპერატურული სტერლინგის ძრავა (თვითნაშენი). რა თქმა უნდა, სამრეწველო მასშტაბით, ასეთი მოწყობილობები მზადდება სრულიად განსხვავებული გზით. თუმცა, პრინციპი უცვლელი რჩება: ჰაერის მოცულობა თბება და შემდეგ გაცივდება. და ეს გამუდმებით მეორდება.
დაბოლოს, გადახედეთ სტერლინგის ძრავის ამ ნახატებს (ეს შეგიძლიათ თავად გააკეთოთ სპეციალური უნარების გარეშე). იქნებ უკვე აზრზე ხართ და გინდათ მსგავსი რამის გაკეთება?
1. შესავალი ……………………………………………………………………………………… 3
2. ისტორია ……………………………………………………………………………………… 4
3. აღწერა ………………………………………………………………………………… 4
4. კონფიგურაცია ………………………………………………………………………. 6
5. ნაკლოვანებები ……………………………………………………………………………… .. 7
6. სარგებელი ………………………………………………………………………… 7
7. განაცხადი ………………………………………………………………………… რვა
8. დასკვნა ………………………………………………………………………. თერთმეტი
9. ლიტერატურა …………………………………………………………… .. 12
შესავალი
21-ე საუკუნის დასაწყისში კაცობრიობა მომავალს ოპტიმიზმით უყურებს. ამის ყველაზე დამაჯერებელი მიზეზები არსებობს. მეცნიერული აზრი არ დგას. დღეს ჩვენ გვთავაზობენ უფრო და უფრო ახალ განვითარებას. უფრო და უფრო ეკონომიური, ეკოლოგიურად სუფთა და პერსპექტიული ტექნოლოგიები ინერგება ჩვენს ცხოვრებაში
ეს, უპირველეს ყოვლისა, ეხება ძრავის ალტერნატიულ მშენებლობას და ეგრეთ წოდებულ „ახალი“ ალტერნატიული საწვავის გამოყენებას: ქარი, მზე, წყალი და ენერგიის სხვა წყაროები.
ყველა სახის ძრავის წყალობით ადამიანი იღებს ენერგიას, სინათლეს, სითბოს და ინფორმაციას. ძრავები არის გული, რომელიც დროთა განმავლობაში სცემს თანამედროვე ცივილიზაციის განვითარებას. ისინი უზრუნველყოფენ წარმოების ზრდას, ამცირებენ მანძილს. ამჟამად ფართოდ გავრცელებულ შიდაწვის ძრავებს აქვთ მთელი რიგი უარყოფითი მხარეები: მათ მუშაობას თან ახლავს ხმაური, ვიბრაცია, გამოყოფენ მავნე გამონაბოლქვი 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, სამუშაო ბალონებში უწყვეტი მიკროაფეთქებების გარეშე, პრაქტიკულად მავნე აირების გამოყოფის გარეშე და გაცილებით ნაკლები საწვავი სჭირდებათ.
შიგაწვის ძრავასა და დიზელზე დიდი ხნით ადრე გამოგონილი სტერლინგის ძრავა დაუმსახურებლად დავიწყებული იყო.
სტერლინგის ძრავებისადმი ინტერესის აღორძინება ჩვეულებრივ დაკავშირებულია Philips-ის საქმიანობასთან. დაბალი სიმძლავრის სტერლინგის ძრავების დიზაინზე მუშაობა კომპანიაში მეოცე საუკუნის 30-იანი წლების შუა ხანებში დაიწყო. სამუშაოს მიზანი იყო პატარა ელექტრო გენერატორის შექმნა ხმაურის დაბალი დონით და თერმული ძრავით რადიოტექნიკის კვებისათვის მსოფლიოს რაიონებში რეგულარული ელექტრომომარაგების გარეშე. 1958 წელს General Motors-მა გააფორმა სალიცენზიო ხელშეკრულება Philips-თან და მათი ურთიერთობა გაგრძელდა 1970 წლამდე. განვითარება დაკავშირებული იყო სტერლინგის ძრავების გამოყენებასთან კოსმოსური და წყალქვეშა ელექტროსადგურებისთვის, მანქანებისა და გემებისთვის, ასევე სტაციონარული ელექტრომომარაგების სისტემებისთვის. შვედურმა ფირმა United Stirling-მა, რომელიც თავისი ძალისხმევის კონცენტრირებას ახდენდა ძირითადად მძიმე ტვირთის მანქანების ძრავებზე, გააფართოვა თავისი ინტერესები სამგზავრო მანქანების ძრავების სფეროში. სტერლინგის ძრავის მიმართ რეალური ინტერესი მხოლოდ ე.წ. „ენერგეტიკული კრიზისის“ დროს აღდგა. სწორედ მაშინ გამოიყურებოდა განსაკუთრებით მიმზიდველი ამ ძრავის პოტენციალი ჩვეულებრივი თხევადი საწვავის ეკონომიურ მოხმარებასთან მიმართებაში, რაც ძალიან მნიშვნელოვანი ჩანდა საწვავის ფასების მატებასთან დაკავშირებით.
ამბავი
სტერლინგის ძრავა პირველად დააპატენტა შოტლანდიელმა მღვდელმა რობერტ სტერლინგმა 1816 წლის 27 სექტემბერს (ინგლისური პატენტი No. 4081). თუმცა, პირველი ელემენტარული "ცხელი ჰაერის ძრავები" ცნობილი იყო მე -17 საუკუნის ბოლოს, სტერლინგამდე დიდი ხნით ადრე. სტერლინგის მიღწევა არის გამწმენდის დამატება, რომელსაც ის "ეკონომიკას" უწოდებს. თანამედროვე სამეცნიერო ლიტერატურაში ამ გამწმენდს უწოდებენ "რეგენერატორს" (თბოგამცვლელს). ის ზრდის ძრავის მუშაობას ძრავის თბილ ნაწილში სითბოს დაჭერით, სამუშაო სითხის გაციებისას. ეს პროცესი მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს სისტემის ეფექტურობას. 1843 წელს ჯეიმს სტერლინგმა გამოიყენა ეს ძრავა ქარხანაში, სადაც იმ დროს ინჟინრად მუშაობდა. 1938 წელს Philips-მა ინვესტიცია მოახდინა სტერლინგის ძრავაში, რომლის სიმძლავრეც ორასზე მეტი ცხენის ძალაა და 30%-ზე მეტი ანაზღაურება. 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 ეფუძნება სამუშაო სითხის პერიოდულ გათბობას და გაგრილებას სამუშაო სითხის მოცულობის შედეგად მიღებული ცვლილებით ენერგიის მოპოვებით. მას შეუძლია იმუშაოს არა მხოლოდ საწვავის წვისგან, არამედ ნებისმიერი სითბოს წყაროდან.
მე-19 საუკუნეში ინჟინრებს სურდათ შეექმნათ უსაფრთხო ალტერნატივა იმდროინდელი ორთქლის ძრავებისთვის, რომელთა ქვაბები ხშირად აფეთქდნენ მაღალი ორთქლის წნევისა და მათი კონსტრუქციისთვის შეუსაბამო მასალების გამო. ორთქლის ძრავების კარგი ალტერნატივა გაჩნდა სტერლინგის ძრავების შექმნით, რომლებსაც შეეძლოთ ნებისმიერი ტემპერატურის სხვაობა სამუშაოდ გადაექცია. სტერლინგის ძრავის მუშაობის ძირითადი პრინციპია დახურულ ცილინდრში სამუშაო სითხის მუდმივად მონაცვლეობითი გათბობა და გაგრილება. ჩვეულებრივ ჰაერი მოქმედებს როგორც სამუშაო სითხე, მაგრამ ასევე გამოიყენება წყალბადი და ჰელიუმი. რიგ ექსპერიმენტულ ნიმუშებში გამოსცადეს 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, მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივე და მაღალი სამუშაო წნევა. ასევე არის სტილი ორფაზიანი სამუშაო სითხით. იგი ასევე ხასიათდება მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივით და მაღალი სამუშაო წნევით.
თერმოდინამიკიდან ცნობილია, რომ გაზის წნევა, ტემპერატურა და მოცულობა ურთიერთდაკავშირებულია და შეესაბამება იდეალური აირების კანონს.
, სადაც:- P არის გაზის წნევა;
- V არის გაზის მოცულობა;
- n არის გაზის მოლების რაოდენობა;
- R არის უნივერსალური გაზის მუდმივი;
- T არის გაზის ტემპერატურა კელვინში.
ეს ნიშნავს, რომ გაზის გაცხელებისას მისი მოცულობა იზრდება, გაციებისას კი მცირდება. სწორედ გაზების ეს თვისება უდევს საფუძვლად სტერლინგის ძრავის მუშაობას.
სტერლინგის ძრავი იყენებს სტერლინგის ციკლს, რომელიც თერმოდინამიკური ეფექტურობით არ ჩამოუვარდება კარნოს ციკლს და აქვს უპირატესობაც კი. ფაქტია, რომ კარნოს ციკლი შედგება იზოთერმებისა და ადიაბატებისაგან, რომლებიც ერთმანეთისგან ცოტა განსხვავდებიან. ამ ციკლის პრაქტიკული განხორციელება არც თუ ისე პერსპექტიულია. სტერლინგის ციკლმა შესაძლებელი გახადა პრაქტიკულად მოქმედი ძრავის მიღება მისაღები ზომებით.
სტერლინგის ციკლი შედგება ოთხი ფაზისაგან და იყოფა ორ გარდამავალ ფაზით: გათბობა, გაფართოება, ცივ წყაროზე გადასვლა, გაგრილება, შეკუმშვა და სითბოს წყაროზე გადასვლა. ამრიგად, როდესაც თბილი წყაროდან ცივ წყაროზე გადადის, ცილინდრში გაზი ფართოვდება და იკუმშება. გაზის მოცულობის სხვაობა შეიძლება იქცეს სამუშაოდ, რასაც აკეთებს სტერლინგის ძრავა. ბეტა ტიპის სტერლინგის ძრავის მუშაობის ციკლი არის:
1
|
2
|
3
|
4
|
სადაც: a - გადაადგილების დგუში; ბ - სამუშაო დგუში; გ - მფრინავი; დ - ხანძარი (გასათბობი ტერიტორია); e - გამაგრილებელი ფარფლები (გამაგრილებელი ადგილი).
- გარე სითბოს წყარო ათბობს გაზს სითბოს გაცვლის ცილინდრის ბოლოში. წარმოქმნილი წნევა უბიძგებს სამუშაო დგუშის ზემოთ (გაითვალისწინეთ, რომ გადაადგილების დგუში არ ერგება კედლებს მჭიდროდ).
- მფრინავი უბიძგებს გადაადგილების დგუშის ქვემოთ, რითაც გაცხელებულ ჰაერს ქვემოდან გადააქვს გაგრილების კამერაში.
- ჰაერი კლებულობს და იკუმშება, დგუში ჩადის ქვემოთ.
- გადაადგილების დგუში მოძრაობს ზევით, რითაც გაცივებული ჰაერი ძირს გადადის. და ციკლი მეორდება.
სტერლინგის მანქანაში, სამუშაო დგუშის მოძრაობა გადაადგილდება დგუშის მოძრაობასთან შედარებით 90 °-ით. ამ ცვლის ნიშნიდან გამომდინარე, მანქანა შეიძლება იყოს ძრავა ან სითბოს ტუმბო. 0 ცვლაზე მანქანა არ ასრულებს რაიმე სამუშაოს (გარდა ხახუნის დანაკარგებისა) და არ წარმოქმნის მას.
ბეტა სტერლინგი- მხოლოდ ერთი ცილინდრია, ერთი ბოლოდან ცხელი და მეორე ბოლოდან ცივი. ცილინდრის შიგნით მოძრაობს დგუში (საიდანაც ძალა ამოღებულია) და „გადაადგილება“, რაც ცვლის ცხელი ღრუს მოცულობას. გაზი ცილინდრიდან ცილინდრიდან ცხელ ნაწილამდე რეგენერატორის მეშვეობით გადაიტუმბება. რეგენერატორი შეიძლება იყოს გარე, სითბოს გადამცვლელის ნაწილი ან კომბინირებული გადაადგილების დგუში.
გამა სტერლინგი- ასევე არის დგუში და "გადაადგილება", მაგრამ ამავდროულად არის ორი ცილინდრი - ერთი ცივი (დგუში მოძრაობს იქ, საიდანაც ძალა ამოღებულია), მეორე კი ერთი ბოლოდან ცხელია და მეორედან ცივი. (იქ მოძრაობს „გადაადგილება“). რეგენერატორი აკავშირებს მეორე ცილინდრის ცხელ ნაწილს ცივთან და ერთდროულად პირველ (ცივ) ცილინდრთან.
სტერლინგის ძრავა, რომლის მუშაობის პრინციპი ხარისხობრივად განსხვავდება ყველა შიდა წვის ძრავისგან, ოდესღაც ღირსეულ კონკურენციას უწევდა ამ უკანასკნელს. თუმცა ცოტა ხნით დაივიწყეს იგი. როგორ გამოიყენება დღეს ეს ძრავა, რა არის მისი მუშაობის პრინციპი (სტატიაში ასევე შეგიძლიათ იპოვოთ სტერლინგის ძრავის ნახატები, რომლებიც ნათლად ასახავს მის მუშაობას) და რა არის მომავალში გამოყენების პერსპექტივები, წაიკითხეთ ქვემოთ.
ამბავი
1816 წელს შოტლანდიაში, რობერტ სტერლინგმა დააპატენტა სახელი მისი გამომგონებლის შემდეგ. მასზე ადრე გამოიგონეს პირველი ცხელი ჰაერის ძრავები. მაგრამ სტერლინგმა მოწყობილობას დაუმატა გამწმენდი, რომელსაც ტექნიკურ ლიტერატურაში რეგენერატორს, ანუ სითბოს გადამცვლელს უწოდებენ. მისი წყალობით, ძრავის მოქმედება გაიზარდა დანაყოფის სითბოს შენარჩუნებისას.
ძრავა აღიარებული იყო იმ დროისთვის ყველაზე გამძლე ორთქლის ძრავად, რადგან ის არასოდეს აფეთქდა. მანამდე, სხვა ძრავებზე, ეს პრობლემა ხშირად ჩნდებოდა. მიუხედავად მისი სწრაფი წარმატებისა, მეოცე საუკუნის დასაწყისში, მისი განვითარება მიტოვებული იყო, რადგან ის ნაკლებად ეკონომიური გახდა, ვიდრე სხვა შიდა წვის ძრავები და ელექტროძრავები, რომლებიც მაშინ გამოჩნდა. თუმცა, სტერლინგის გამოყენება განაგრძო ზოგიერთ ინდუსტრიაში.
გარე წვის ძრავა
ყველა სითბოს ძრავის მუშაობის პრინციპი არის ის, რომ გაზის გაფართოებულ მდგომარეობაში მისაღებად საჭიროა უფრო დიდი მექანიკური ძალები, ვიდრე ცივი შეკუმშვისას. ამის საჩვენებლად შეიძლება ჩატარდეს ექსპერიმენტი ცხელი და ცივი წყლით სავსე ორი ქოთნით, ასევე ბოთლით. ამ უკანასკნელს ასხამენ ცივ წყალში, ატენიან, შემდეგ გადააქვთ ცხელ წყალში. ეს გამოიწვევს ბოთლში არსებულ გაზს მექანიკურ მუშაობას და საცობს გამოდევნის. პირველი გარე წვის ძრავა მთლიანად ეყრდნობოდა ამ პროცესს. მართალია, მოგვიანებით გამომგონებელმა გააცნობიერა, რომ სითბოს ნაწილის გამოყენება შესაძლებელია გათბობისთვის. ამრიგად, პროდუქტიულობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა. მაგრამ ამანაც არ შეუწყო ხელი ძრავის გავრცელებას.
მოგვიანებით, ერიქსონმა, ინჟინერმა შვედეთიდან, გააუმჯობესა დიზაინი და შესთავაზა გაზის გაგრილება და გაცხელება მოცულობის ნაცვლად მუდმივი წნევით. შედეგად, მრავალი ასლის გამოყენება დაიწყო მაღაროებში, გემებზე და სტამბებში სამუშაოდ. მაგრამ ეკიპაჟებისთვის ისინი ძალიან მძიმე აღმოჩნდა.
გარე წვის ძრავები Philips-ისგან
ასეთი ძრავები შემდეგი ტიპისაა:
- ორთქლი;
- ორთქლის ტურბინა;
- სტერლინგი.
ეს უკანასკნელი ტიპი არ იყო შემუშავებული დაბალი საიმედოობის გამო და დანარჩენი არ არის ყველაზე მაღალი მაჩვენებლები სხვა ტიპის ერთეულებთან შედარებით, რომლებიც გამოჩნდა. თუმცა, ფილიპსმა განაახლა მუშაობა 1938 წელს. ძრავებმა დაიწყეს გენერატორების მოძრაობა არაელექტრიფიცირებულ ადგილებში. 1945 წელს კომპანიის ინჟინრებმა მათ საპირისპირო გამოყენება აღმოაჩინეს: თუ ლილვი ბრუნავს ელექტროძრავით, მაშინ ცილინდრის თავის გაგრილება აღწევს მინუს ას ოთხმოცდაათი გრადუს ცელსიუსს. შემდეგ გადაწყდა გაუმჯობესებული სტერლინგის ძრავის გამოყენება სამაცივრე ბლოკებში.
მოქმედების პრინციპი
ძრავის მოქმედება არის თერმოდინამიკური ციკლების მუშაობა, რომელშიც შეკუმშვა და გაფართოება ხდება სხვადასხვა ტემპერატურაზე. ამ შემთხვევაში, სამუშაო სითხის დინების რეგულირება რეალიზდება მოცულობის ცვალებადობის (ან წნევის - მოდელის მიხედვით) გამო. ეს არის ამ მანქანების უმეტესობის მუშაობის პრინციპი, რომელსაც შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული ფუნქციები და დიზაინის სქემები. ძრავები შეიძლება იყოს ორმხრივი ან მბრუნავი. მანქანები თავიანთი ინსტალაციებით მუშაობენ როგორც სითბოს ტუმბოები, მაცივრები, წნევის გენერატორები და ა.შ.
გარდა ამისა, არის ღია ციკლის ძრავები, სადაც ნაკადის კონტროლი ხორციელდება სარქველების საშუალებით. მათ ეძახიან ერიქსონის ძრავებს, გარდა სახელწოდების საერთო სახელისა Stirling. შიდა წვის ძრავში სასარგებლო სამუშაო ხორციელდება ჰაერის წინასწარი შეკუმშვის, საწვავის ინექციის, მიღებული ნარევის გაცხელების შემდეგ, შერეული წვის და გაფართოების შემდეგ.
სტერლინგის ძრავას აქვს მუშაობის იგივე პრინციპი: დაბალ ტემპერატურაზე ხდება შეკუმშვა, ხოლო მაღალ ტემპერატურაზე - გაფართოება. მაგრამ გათბობა ხორციელდება სხვადასხვა გზით: სითბო მიეწოდება ცილინდრის კედლის მეშვეობით გარედან. ამიტომ მან მიიღო გარე წვის ძრავის სახელი. სტერლინგმა გამოიყენა ტემპერატურის პერიოდული ცვლილება გადაადგილების დგუშით. ეს უკანასკნელი აირებს ერთი ცილინდრის ღრუდან მეორეში გადააქვს. ერთის მხრივ ტემპერატურა მუდმივად დაბალია, მეორე მხრივ კი მაღალი. როდესაც დგუში მაღლა მოძრაობს, გაზი ცხელიდან ცივ ღრუში გადადის და ქვევით ბრუნდება ცხელში. ჯერ გაზი უამრავ სითბოს გამოყოფს მაცივარს, შემდეგ კი იმდენ სითბოს იღებს, რამდენიც მისცა. გამათბობელსა და მაცივარს შორის მოთავსებულია რეგენერატორი - ღრუ, სავსე მასალით, რომელსაც გაზი გამოსცემს სითბოს. საპირისპირო ნაკადის შემთხვევაში რეგენერატორი აბრუნებს მას.
გადაადგილების სისტემა დაკავშირებულია მუშა დგუშთან, რომელიც შეკუმშავს გაზს ცივ ამინდში და იძლევა გაფართოების საშუალებას სითბოში. სასარგებლო სამუშაო კეთდება შეკუმშვით დაბალ ტემპერატურაზე. მთელი სისტემა გადის ოთხ ციკლს წყვეტილი მოძრაობებით. ამწე ამწე მექანიზმი უზრუნველყოფს უწყვეტობას. ამიტომ, ციკლის ეტაპებს შორის მკვეთრი საზღვრები არ შეინიშნება და სტერლინგი არ მცირდება.
ყოველივე ზემოთქმულიდან გამომდინარე, დასკვნა თავისთავად გვაფიქრებინებს, რომ ეს ძრავა არის დგუშიანი მანქანა გარე სითბოს მიწოდებით, სადაც სამუშაო სითხე არ ტოვებს შეზღუდულ სივრცეს და არ იცვლება. სტერლინგის ძრავის ნახაზები კარგად ასახავს მოწყობილობას და მისი მუშაობის პრინციპს.
სამუშაო დეტალები
მზეს, ელექტროენერგიას, ატომურ ენერგიას ან სითბოს ნებისმიერ სხვა წყაროს შეუძლია სტერლინგის ძრავას ენერგია მიაწოდოს. მისი სხეულის პრინციპია ჰელიუმის, წყალბადის ან ჰაერის გამოყენება. იდეალურ ციკლს აქვს თერმული მაქსიმალური შესაძლო ეფექტურობა ოცდაათიდან ორმოც პროცენტამდე. მაგრამ ეფექტური რეგენერატორით, ის შეძლებს მუშაობას უფრო მაღალი ეფექტურობით. რეგენერაცია, გათბობა და გაგრილება უზრუნველყოფილია ჩაშენებული ზეთის გარეშე სითბოს გადამცვლელებით. უნდა აღინიშნოს, რომ ძრავას ძალიან ცოტა შეზეთვა სჭირდება. ცილინდრის საშუალო წნევა ჩვეულებრივ 10-დან 20 მპა-მდეა. აქედან გამომდინარე, აქ საჭიროა შესანიშნავი დალუქვის სისტემა და ზეთის სამუშაო კამერებში მოხვედრის შესაძლებლობა.
შედარებითი მახასიათებლები
დღეს ამ ტიპის ძრავების უმეტესობა იყენებს თხევად საწვავს. უწყვეტი წნევის კონტროლი მარტივია, რაც ხელს უწყობს ემისიების შემცირებას. სარქველების არარსებობა უზრუნველყოფს წყნარ მუშაობას. სიმძლავრე წონასთან შედარებულია ტურბოძრავიან ძრავებთან და სიმძლავრე-წონის თანაფარდობა დიზელის ერთეულის ტოლია. სიჩქარე და ბრუნვა ერთმანეთისგან დამოუკიდებელია.
ძრავის წარმოების ღირებულება გაცილებით მაღალია, ვიდრე შიდა წვის ძრავის. მაგრამ ოპერაციის დროს, საპირისპირო მაჩვენებელი მიიღება.
უპირატესობები
სტერლინგის ძრავის ნებისმიერ მოდელს ბევრი უპირატესობა აქვს:
- თანამედროვე დიზაინში ეფექტურობამ შეიძლება სამოცდაათ პროცენტამდე მიაღწიოს.
- ძრავას არ გააჩნია მაღალი ძაბვის აალების სისტემა, ამწე და სარქველები. მას არ დასჭირდება რეგულირება მთელი მისი მომსახურების ვადის განმავლობაში.
- სტერლინგში არ არის ისეთი აფეთქება, როგორც შიდა წვის ძრავში, რომელიც მძიმედ იტვირთება ამწე ლილვზე, საკისრებსა და დამაკავშირებელ ღეროებში.
- მათ არ აქვთ ეს ეფექტი, როდესაც ამბობენ, რომ "ძრავა გაჩერდა".
- მოწყობილობის სიმარტივიდან გამომდინარე, შესაძლებელია მისი ფუნქციონირება დიდი ხნის განმავლობაში.
- მას შეუძლია მუშაობა როგორც ხეზე, ასევე ატომურ და სხვა სახის საწვავზე.
- წვა ხდება ძრავის გარეთ.
ხარვეზები
განაცხადი
ამჟამად, სტერლინგის ძრავა გენერატორით გამოიყენება ბევრ სფეროში. ეს არის ელექტროენერგიის მრავალმხრივი წყარო მაცივრებში, ტუმბოებში, წყალქვეშა ნავებში და მზის ელექტროსადგურებში. სწორედ სხვადასხვა ტიპის საწვავის გამოყენების წყალობითაა შესაძლებელი მისი ფართოდ გამოყენება.
აღორძინება
Philips-ის წყალობით, ეს ძრავები კვლავ განვითარდა. მეოცე საუკუნის შუა წლებში გენერალმა მოტორსმა დადო ხელშეკრულება მასთან. იგი ხელმძღვანელობდა Stirlings-ის გამოყენებას კოსმოსურ და წყალქვეშა მოწყობილობებში, გემებსა და მანქანებში. მათ შემდეგ, სხვა კომპანიამ შვედეთიდან, United Stirling, დაიწყო მათი განვითარება, მათ შორის შესაძლო გამოყენება
დღეს სტერლინგის ხაზოვანი ძრავა გამოიყენება წყალქვეშა, კოსმოსური და მზის მანქანების დამონტაჟებაში. მის მიმართ დიდი ინტერესი გამოწვეულია გარემოს დეგრადაციის საკითხების აქტუალურობით, ასევე ხმაურთან ბრძოლაში. კანადასა და აშშ-ში, გერმანიასა და საფრანგეთში, ისევე როგორც იაპონიაში, აქტიურად მიმდინარეობს მისი გამოყენების განვითარებისა და გაუმჯობესების ძიება.
მომავალი
დგუშის და სტერლინგის აშკარა უპირატესობები, რაც მოიცავს ხანგრძლივ მომსახურებას, სხვადასხვა საწვავის გამოყენებას, ხმაურს და დაბალი ტოქსიკურობას, მას ძალიან პერსპექტიულს ხდის შიდა წვის ძრავის ფონზე. თუმცა, იმის გათვალისწინებით, რომ შიდა წვის ძრავა გაუმჯობესდა მთელი დროის განმავლობაში, მისი ადვილად გადაადგილება შეუძლებელია. ასეა თუ ისე, სწორედ ასეთი ძრავაა, რომელიც დღეს წამყვან პოზიციას იკავებს და უახლოეს მომავალში არ აპირებს მის ჩაბარებას.