Rysunek silnika spalinowego Stirlinga. Silnik Stirlinga

1. Wydaje się, że teoretyczna sprawność może być równa Wydajność ideału Cykl Carnota (czyli maksymalnie możliwy przy pewnej różnicy temperatur), ale w warunkach „idealnego” regeneratora o współczynniku przenikania ciepła 1,0. Tutaj jest niejasne. Niektóre źródła piszą, że maksymalny współczynnik wynosi 0,5, co uzasadnia fakt, że ciepło będzie przechodzić z ciała gorącego do zimnego, aż ich temperatura będzie równa, czyli osiągnie połowę różnicy temperatur między ciałem gorącym i zimnym (tak samo współczynnik wynosi 0,5). Ale niektóre źródła wspominają o współczynniku przenikania ciepła regeneratora do 0,98, nie opisując, jak to osiągnąć. Gdzie prawda jest niejasna.
2. Alpha Stirling (dwa cylindry z tłokami - gorący i zimny) ma problemy ze smarowaniem gorącego tłoka. Dlaczego więc ten konkretny typ jest popularny?
3. Betta-styrlig (jeden cylinder, z wypieraczem w gorącej części i tłokiem na zimno) i gamma-styling (dwa cylindry - gorący z wypieraczem i zimny z tłokiem) nie mają problemów ze smarowaniem, ponieważ tarcie o ścianki jest tylko w zimnym cylindrze, a wypornik ma luz od ścianek cylindra i nie wymaga smarowania. Oznacza to, że takie silniki mogą współpracować duża różnica temperatury, co oznacza wysoką wydajność. Ale z jakiegoś powodu uważa się je za mniej obiecujące niż mieszanie alfa.

Dodatkowo ważnym wskaźnikiem wpływającym na sprawność jest czas cyklu (liczba obrotów) – im więcej, tym lepszy transfer ciepła i wyższa sprawność. Ale jednocześnie trwa „wyścig o obrót”, który dość trudno uzasadnić czymś innym niż interesy marketingowe. Oznacza to, że powód taki jak „strata w skrzyni biegów przy niskich obrotach” nie wytrzymuje krytyki - takie straty są obliczane tylko w procentach, a wzrost sprawności może być wyższy niż 10-30%. Dlatego wydaje się, że twórcy dążą do większej liczby cech, takich jak gęstość mocy i obroty, aby przeciwstawić się „stirlingom” silnika spalinowego i poświęcić wydajność.

Ale możesz na razie opuścić wyścig z silnikami spalinowymi w transporcie i skupić się na stacjonarnych silnikach Stirlinga, pracujących nad zwiększeniem ich wydajności i obniżeniem kosztów budowy. Zasilane dowolnym rodzajem paliwa, w tym energią słoneczną, silniki te mogą w przyszłości konkurować z panele słoneczne... I mają dobre perspektywy w dziedzinie energii odnawialnej, w tym paliwa drzewnego, które jest „odzyskiwane” przez energię słoneczną w ciągu kilkudziesięciu lat. I znowu, wszystkożerny charakter tych silników umożliwia tworzenie elektrowni (w tym domowych) typu kombinowanego - gdy jest słońce, działa na energię słoneczną, gdy nie, to na paliwo stałe.

Prawdziwe osiągnięcie wysoka wydajność, to nie jedyny kierunek, o który warto walczyć, silniki Stirlinga mają jeszcze jedną wadę - ponieważ źródło ciepła znajduje się poza objętością silnika, a płyn roboczy (gaz) ma niską przewodność cieplną, okazuje się, że tylko gaz znajdujący się przy ściankach cylindrów . Oznacza to, że stosunek przyrostu mocy do przyrostu objętości cylindra jest w odwrotnej zależności kwadratowej. Oznacza to, że aby zwiększyć moc 5-krotnie, konieczne jest 25-krotne zwiększenie objętości cylindra.
Dlatego u zarania „stylizacji” mniej więcej potężne silniki były jeszcze masywniejsze niż silniki parowe o tej samej mocy. Teraz ten problem rozwiązuje się pompując silnik gazem pod wysokim ciśnieniem, to znaczy masa płynu roboczego wzrasta przy tej samej objętości. Ale ta droga to też ślepy zaułek - w silnikach jest więcej niż kilka litrów, znowu pojawia się ten sam problem, kwadratowy stosunek przyrostu objętości do przyrostu mocy. A problemy z wyciekiem płynu roboczego przy ciśnieniu 100-200 atmosfer są trudne do rozwiązania.

Na tym tle bardziej obiecujące wydaje się inne rozwiązanie – sprawić, by cały gaz w silniku działał, niezależnie od objętości. Takie rozwiązanie, mimo prostoty wykonania, zaproponowano dopiero niedawno (źródło – http://zayvka2016131416.blogspot.ru/) – aby umieścić pompę lub wentylator, który będzie tworzył przepływy gazu wewnątrz silnika. I analogicznie do wentylatora nadmuchującego chłodnicę zwiększy się szybkość chłodzenia ścianek cylindra gazem roboczym silnika i zapewniony zostanie maksymalny udział tego gazu w pracy, niezależnie od wielkości cylindra. Teoretycznie powinno to dać impuls do rozwoju silników Stirlinga, ponieważ pozwala tworzyć dość proste i mocne wersje tych silników.
A jeśli nie gonisz wagi i wymiarów samochodowe silniki spalinowe, to może już niedługo usłyszymy wreszcie o silnikach zasilanych drewnem lub energią słoneczną, o sprawności 60-70%. I niech nie będą w stanie konkurować wielkością z silnikiem spalinowym, ale mogą zapewnić generowanie taniej energii elektrycznej. A to z kolei może przyczynić się do wzrostu opłacalności ekonomicznej pojazdów elektrycznych. Otóż ​​w połączeniu z rozpowszechnionymi kotłami do pirolizy może to doprowadzić do pełnej autonomii w zaopatrzeniu w energię mieszkań (zwłaszcza nowych domów, które wymagają sporych nakładów finansowych na podłączenie do sieci energetycznej i gazociągu).

Coś w tym stylu. Chętnie wysłucham krytyki moich obliczeń.

Podstawową zasadą działania silnika Stirlinga jest ciągłe naprzemienne podgrzewanie i chłodzenie płynu roboczego w zamkniętym cylindrze. Zwykle jako czynnik roboczy działa powietrze, ale stosuje się również wodór i hel.

Cykl silnika Stirlinga składa się z czterech faz i jest podzielony na dwie fazy przejściowe: nagrzewanie, rozprężanie, przejście na zimne źródło, chłodzenie, sprężanie i przejście na źródło ciepła. Tak więc podczas przechodzenia ze źródła ciepłego do źródła zimnego gaz w butli rozszerza się i kurczy. Jednocześnie zmienia się ciśnienie, dzięki czemu można uzyskać użyteczną pracę. Ponieważ wyjaśnienia teoretyczne to mnóstwo ekspertów, słuchanie ich czasami jest nużące, więc przejdźmy do wizualnej demonstracji silnika Sterlinga.

Jak działa silnik Stirlinga
1. Zewnętrzne źródło ciepła podgrzewa gaz w dolnej części cylindra wymiennika ciepła. Wytworzone ciśnienie wypycha tłok roboczy do góry.
2. Koło zamachowe popycha tłok wyporowy w dół, przesuwając w ten sposób ogrzane powietrze z dołu do komory chłodzącej.
3. Powietrze ochładza się i kurczy, tłok roboczy opada.
4. Tłok wyporowy porusza się w górę, przesuwając w ten sposób schłodzone powietrze w dół. I cykl się powtarza.

W maszynie Stirlinga ruch tłoka roboczego jest przesunięty o 90 stopni w stosunku do ruchu tłoka wyporowego. W zależności od znaku tego przesunięcia maszyną może być silnik lub pompa ciepła. Przy 0 stopniach przesunięcia maszyna nie wykonuje żadnej pracy (poza stratami tarcia) i nie generuje żadnej pracy.

Kolejnym wynalazkiem Stirlinga, który zwiększył sprawność silnika był regenerator, czyli komora wypełniona drutem, granulatem, folią karbowaną w celu usprawnienia wymiany ciepła przepływającego gazu (na rysunku regenerator jest zastąpiony żebrami chłodnicy) .

W 1843 roku James Stirling użył tego silnika w fabryce, w której pracował wówczas jako inżynier. W 1938 roku Philips zainwestował w silnik Stirlinga o pojemności ponad dwustu Koń mechaniczny i zwrot ponad 30%.

Zalety silnika Stirlinga:

1. Wszystkożerny. Możesz użyć dowolnego paliwa, najważniejsze jest stworzenie różnicy temperatur.
2. Niski poziom hałasu. Ponieważ praca opiera się na różnicy ciśnień Działający płyn a nie na podpaleniu mieszanki to hałas w porównaniu do silnika wewnętrzne spalanie znacznie niższy.
3. Prostota konstrukcji, stąd wysoki margines bezpieczeństwa.

Jednak wszystkie te zalety w większości przypadków przecinają dwie duże wady:

1. Duże wymiary. Płyn roboczy musi być schłodzony, a to prowadzi do znacznego wzrostu masy i wielkości ze względu na zwiększone grzejniki.
2. Niska wydajność. Ciepło dostarczane jest nie bezpośrednio do płynu roboczego, ale tylko przez odpowiednio ścianki wymienników ciepła, straty sprawności są duże.

Wraz z rozwojem silnika spalinowego silnik Stirlinga odszedł… nie, nie w przeszłość, ale w cień. Jest z powodzeniem wykorzystywany jako elektrownie pomocnicze na okrętach podwodnych, w pompach ciepła w elektrowniach cieplnych, jako konwertery energii słonecznej i geotermalnej na energię elektryczną, związane są z nim projekty kosmiczne do tworzenia elektrowni na paliwo radioizotopowe (rozpad promieniotwórczy zachodzi wraz z zwolnienie temperatury, kto nie wiedział) Kto wie, może kiedyś silnik Stirlinga będzie miał wspaniałą przyszłość!

Dzisiaj o silniku Stirlinga.
(wiele ciekawych filmów)
Część 1.
Dla bardzo wielu nie wiadomo, co to jest, więc będzie dużo teorii.
Ten wspaniały wynalazek nazywany jest również silnikiem spalinowym.
Tłok roboczy jest wypełniony powietrzem lub gazem i jest wystawiony na działanie ciepła z zewnątrz.
Więc do takiego silnika benzyna nie jest potrzebna, może pracować na wszystkim, co emituje ciepło, słońce, drewno opałowe, węgiel, gaz, olej, paliwo jądrowe. Wszędzie tam, gdzie można uzyskać różnicę temperatur, są modele, które działają nawet z ciepła dłoni.

Praca silnika z ciepła kubka:

Dość powiedzieć, że lodówki, pompy ciepła i klimatyzatory to w rzeczywistości także silniki Stirlinga, pracujące tylko w odwrotny kierunek.

Przemysłowe instalacje solarne, w których światło słoneczne koncentruje się na płynie roboczym silnika, tworząc ogromną różnicę temperatur.
Moc takich instalacji sięga 50-70 kW.

Sprawność takich silników może wynosić od 5 dla modeli konwencjonalnych do 70% dla wersji przemysłowych pracujących pod ciśnieniem 300 atmosfer, czyli o 50-70% więcej niż silniki spalinowe. Dość powiedzieć, że silniki Stirlinga są używane w statkach kosmicznych i najnowszych okrętach podwodnych.

To silnik opracowany przez NASA do pracy w kosmosie o mocy 2500 kW.
płyn roboczy w wodorze pod ciśnieniem 300 atmosfer.

Powstaje pytanie, dlaczego ten cudowny wynalazek nie jest wart w każdym domu i podwórku,
kiedy wystarczy wrzucić płyn roboczy do zwykłego ognia i cieszyć się obecnością elektryczności? Myślę, że odpowiedź jest oczywista, dopóki będzie olej i ci, którzy go posiadają w normalnym użytkowaniu, nie zobaczymy.
Aby kontrolować rezerwy ropy, rozpętane zostaną wojny i wymazane zostają całe stany.
Myślę, że nikogo nie dziwi, że Stany Zjednoczone wprowadzają demokrację tylko do tych krajów, w których jest wydobycie ropy, Syrii, Kuwejtu, Iraku, Libii, Iranu, Sudanu, Pakistanu itd.
I z jakiegoś powodu nie ma zainteresowania innymi reżimami dyktatorskimi.

To były teksty.
Sprzedawany jest przemysłowo produkowany silnik Stirlinga do celów domowych, ale jego cena jest absolutnie nierozsądna w okolicach 20-25 tysięcy dolarów o mocy 5-7 kW.
Prawdopodobnie niewielu ma takie życzenie.

Dopiero niedawno niemiecka firma produkująca domowe kotły grzewcze uzyskała licencję na instalowanie w swoich produktach silników z liniowym generatorem prądu.
O mocy cieplnej 16-20 kW. (jest to w przybliżeniu ogrzewanie domu o powierzchni 120-150 metrów)
cały nadmiar ciepła nie wychodzi do rury, ale jest zamieniany na energię elektryczną o około 2 kW.
Wielkość takiego konwertera jest jak termos o pojemności 3 litrów.
Trudno powiedzieć, ile będą kosztować takie kotły, ale mając taki konwerter,
problem z zasilaniem zostanie rozwiązany. Włóż płyn roboczy do ognia lub pieca i gotowe!
Można sobie wyobrazić, jak zmienność wywróciłaby się do góry nogami, gdyby w każdej kotłowni, która dostarcza ciepło do ogrzewania całych pomieszczeń, w piecach były ogromne Stirlingi wysokie ciśnienie... Być może przez cały sezon grzewczy można było nie polegać na elektrowniach.
A kto w takim razie przyniesie mega zyski firmom generującym?

W sprzedaży można znaleźć piękne, działające modele Stirling,
ale modele są też bardzo drogie, np. ten na zdjęciu kosztuje 32 000 rubli.

Film z ich pracy:

Zdjęcia domowych modeli

Wideo z pracy domowych silników:

Działają nawet od słońca:

Bardziej zaawansowana i wydajna maszyna chłodzona wodą:

Ciekawe wideo z pracy modelki szkolnej:

Nie rozpieszczamy się wzorami przemysłowymi.
Ale nikt nie może zabronić samodzielnego wykonania takiego silnika, chociaż będzie on znacznie mniej niezawodny i produktywny niż model przemysłowy, ale będzie wszystkożerny, a tego właśnie potrzebujemy.
Dla tych, którzy wiercili i znaleźli olej w swoim ogrodzie, to nie jest temat dla Ciebie,
poszukaj schematów destylatorów.)))

Historia.
Silnik Stirlinga został po raz pierwszy opatentowany przez szkockiego księdza Roberta Stirlinga 27 września 1816 roku. Podstawową zasadą działania silnika Stirlinga jest ciągłe naprzemienne podgrzewanie i chłodzenie płynu roboczego w zamkniętym cylindrze.
Warto wspomnieć, że pierwszy przemysłowy Stirling pracował w zakładzie mechanicznym, napędzając młot mechaniczny przez 80 lat.
W 1843 roku James Stirling użył tego silnika w fabryce, w której pracował wówczas jako inżynier. W 1938 roku firma Philips zainwestowała w silnik Stirlinga o mocy ponad dwustu koni mechanicznych i sprawności ponad 30%. Silnik Stirlinga ma wiele zalet i był szeroko rozpowszechniony w erze silników parowych.
Istnieją zasadniczo trzy rodzaje silnika Stirlinga.

Alpha Stirling - zawiera dwa oddzielne tłoki mocy w osobnych cylindrach. Jeden tłok jest gorący, drugi zimny. Gorący cylinder tłokowy znajduje się w wymienniku ciepła o wyższej temperaturze, a zimny cylinder tłokowy znajduje się w zimniejszym wymienniku ciepła. Ten typ silnika ma dość wysoki stosunek mocy do objętości, ale niestety wysoka temperatura „gorącego” tłoka stwarza pewne problemy techniczne.

Regenerator znajduje się pomiędzy gorącą częścią rurki łączącej a zimną.

Beta Stirling - Jest tylko jeden cylinder, gorący na jednym końcu i zimny na drugim. Tłok (z którego usuwana jest moc) i „wypieracz” poruszają się wewnątrz cylindra, zmieniając objętość gorącej wnęki. Gaz jest pompowany od zimnego do gorącego końca butli przez regenerator. Regenerator może być zewnętrzny, jako część wymiennika ciepła lub może być połączony z tłokiem wyporowym.

Gamma Stirling również ma tłok i „wypieracz”, ale jednocześnie są dwa cylindry - jeden zimny (tam porusza się tłok, z którego pobierana jest moc), a drugi jest gorący z jednego końca i zimny z drugiego (przemieszcza się tam „wypieracz”). Regenerator może być zewnętrzny, w tym przypadku łączy gorącą część drugiego cylindra z zimną i jednocześnie z pierwszym (zimnym) cylindrem. Wewnętrzny regenerator jest częścią wypieracza.

Wady Stirlinga:
Główną wadą silnika jest zużycie materiału. Ogólnie rzecz biorąc, w silnikach spalinowych zewnętrznego spalania, a w szczególności w silniku Stirlinga, płyn roboczy musi być chłodzony, co prowadzi do znacznego wzrostu masy i wymiarów elektrowni ze względu na zwiększone grzejniki.
Dla wydajności porównywalnej do Charakterystyka lodu, konieczne jest stosowanie wysokich ciśnień (powyżej 100 atm) oraz specjalnych rodzajów płynu roboczego - wodoru, helu.
(tu tak, łódź podwodna lub statek kosmiczny nie pozwolą nam raskurochit)
Ciepło nie jest dostarczane bezpośrednio do płynu roboczego, a jedynie przez ścianki wymienników ciepła. Ściany mają ograniczoną przewodność cieplną, przez co sprawność jest niższa od oczekiwanej. Gorący wymiennik pracuje w bardzo stresujących warunkach wymiany ciepła i przy bardzo wysokich ciśnieniach, co wymaga użycia wysokiej jakości i drogich materiałów. Zaprojektowanie wymiennika ciepła spełniającego sprzeczne wymagania jest trudne. Im większa powierzchnia wymiany ciepła, tym mniejsze straty ciepła. Jednocześnie zwiększa się wielkość wymiennika ciepła i objętość płynu roboczego, nie biorącego udziału w pracy. Ponieważ źródło ciepła znajduje się na zewnątrz, silnik wolno reaguje na zmiany przepływu ciepła do cylindra i może nie dostarczać natychmiast wymaganej mocy podczas rozruchu.
Do szybkiej zmiany mocy silnika stosuje się metody odmienne od stosowanych w silnikach spalinowych: pojemność buforowa o zmiennej objętości, zmiana średniego ciśnienia płynu roboczego w komorach, zmiana kąta fazowego między tłok roboczy i wypornik. (bezwładność, a dokładnie tego potrzebujemy do generatora.)

Zalety:
Niemniej jednak silnik Stirlinga ma zalety, które sprawiają, że konieczne jest jego opracowanie.
Sprawność silnika Stirlinga może osiągnąć 65-70% sprawności z cyklu Carnota przy nowoczesny poziom projektowanie i technologia wytwarzania. Ponadto moment obrotowy silnika jest prawie niezależny od prędkości wału korbowego. Z kolei w silnikach spalinowych maksymalny moment obrotowy osiągany jest w wąskim zakresie prędkości.
Silnik "wszystkożerny" - jak wszystkie silniki spalinowe (a raczej zewnętrzne źródło ciepła), silnik Stirlinga może działać przy niemal każdej różnicy temperatur: na przykład między różnymi warstwami wody w oceanie, ze słońca, z atomu lub piec izotopowy, piec na węgiel lub drewno itp.
Silnik nie będzie „kapryśny” z powodu utraty iskry, zatkanego gaźnika lub niskiego poziomu naładowania akumulatora, ponieważ nie ma tych jednostek. Termin „unieruchomienie silnika” jest dla Stirlingów bez znaczenia. Stirling może się zatrzymać, jeśli obciążenie przekroczy projekt. Ponowne uruchomienie odbywa się poprzez jednokrotne obrócenie koła zamachowego wału korbowego.
Prostota konstrukcji – konstrukcja silnika jest bardzo prosta, nie wymaga dodatkowych systemów takich jak mechanizm dystrybucji gazu. Zaczyna się samoczynnie i nie wymaga startera. Jego właściwości pozwalają pozbyć się gearboxa. Jednak, jak wspomniano powyżej, ma większe zużycie materiału.
Zwiększony zasób - prostota konstrukcji, brak wielu „delikatnych” jednostek pozwala stirlingowi zapewnić niespotykany zasób dla innych silników w dziesiątki i setki tysięcy godzin ciągłej pracy.
Sprawność - w przypadku zamiany energii słonecznej na energię elektryczną Stirlingi czasami dają większą sprawność (do 31,25%) niż maszyny cieplne dla pary.
Spalanie paliwa odbywa się poza wewnętrzną objętością silnika (w przeciwieństwie do silnika spalinowego), co pozwala na równomierne spalanie paliwa i jego całkowite dopalanie (tj. wybór maksymalnej energii zawartej w paliwie i minimalizację emisji składniki toksyczne).
W konstrukcji silnika nie ma systemu zapłon wysokiego napięcia, system zaworów i odpowiednio wałek rozrządu. Dobrze zaprojektowany i zaawansowany technologicznie silnik Stirlinga nie wymaga regulacji i tuningu przez cały okres eksploatacji.
Cichy silnik - stylizacja nie posiada wydechu, co oznacza, że ​​nie hałasuje. Beta Stirling z mechanizmem rombowym to perfekcyjnie wyważone urządzenie, z wystarczającą ilością wysoka jakość produkcji, nie ma nawet wibracji (amplituda drgań jest mniejsza niż 0,0038 mm).
Przyjazna dla środowiska – sama stylizacja nie zawiera żadnych elementów ani procesów, które mogą przyczynić się do zanieczyszczenia środowiska. Nie zużywa płynu roboczego. Przyjazność silnika dla środowiska wynika przede wszystkim z przyjazności dla środowiska źródła ciepła. Warto również zauważyć, że łatwiej jest zapewnić kompletność spalania paliwa w silniku spalinowym niż w silniku spalinowym.

Okręty podwodne
Zalety „stirlinga” doprowadziły do ​​tego, że w pierwszej połowie lat sześćdziesiątych w podręcznikach marynarki wskazywano możliwość zainstalowania niezależnych od powietrza silników Stirlinga na okrętach podwodnych typu „Schöurmen” produkowanych w Szwecji. Jednak ani Sheurmen, ani Nakken i Westerjotland, który za nimi podążał elektrownie nigdy go nie dostałem. Dopiero w 1988 roku czołowy okręt podwodny typu "Nakken" został przerobiony na silniki Stirlinga. Z nimi przebywała pod wodą na ponad 10 000 godzin. Innymi słowy, to Szwedzi otworzyli erę beztlenowych pomocniczych systemów napędowych w budowie okrętów podwodnych. A jeśli „Nakken” jest pierwszym eksperymentalnym okrętem tej podklasy, to okręty podwodne typu „Gotland” stały się pierwszymi seryjnymi łodziami z silnikami Stirlinga, które pozwalają im przebywać pod wodą nieprzerwanie do 20 dni. Obecnie wszystkie okręty podwodne Szwedzkiej Marynarki Wojennej są wyposażone w silniki Stirlinga, a szwedzcy stoczniowcy już dobrze wypracowali technologię wyposażenia okrętów podwodnych w te silniki, wycinając dodatkowy przedział, w którym znajduje się nowy układ napędowy. Podobne silniki są również instalowane w najnowszych japońskich okrętach podwodnych.

Jednym z niekonwencjonalnych obszarów zastosowania silnika Stirlinga jest medycyna. Stosowany jest w układach sztucznego serca. Źródłem energii w takich układach są z reguły radioizotopy.

Przykład zastosowania silnika do chłodzenia procesora

Dla nas zaletą całej tej technologii jest to, że kompetentna osoba będzie w stanie odtworzyć projekt z tych materiałów, które będą pod ręką, ale aby uzyskać wysokiej jakości i trwały projekt, musisz już o tym pomyśleć z wyprzedzeniem Dziś.
Dla każdej osoby taki silnik może być źródłem energii.
Jeśli osada ma więcej niż 30-50 osób, możesz wymyślić palacza na całą dobę
dostawanie energii elektrycznej. A elektryczność to WSZYSTKO.
Pompy, pobór wody, oświetlenie, ochrona obwodowa, elektronarzędzia, sprzęt AGD, komputer z zebranymi danymi, w ogóle twierdza cywilizacji.
Ciekawy film od entuzjastów, którzy przebudowują silniki Stirlinga
z powodzeniem działa na początku ubiegłego wieku.

Co chciałbym powiedzieć na zakończenie.
Najprawdopodobniej silnik Stirlinga jest panaceum w okresie BP na wytwarzanie energii,
zarówno elektryczne, jak i mechaniczne.
Ponieważ nie jest przywiązany do słońca, które świeci w dzień, a w nocy potrzebny jest prąd,
co więcej, gdy światło jest potrzebne przede wszystkim zimą, na niebie miesiącami wiszą zdradliwe chmury.
Nie przywiązany do wiatru, który wieje kiedy chce i jak chce, nie wiem jak wy, mam dość wiatru, który wieje 20 dni w roku.
Nie związany z benzyną i olejem, może w Tiumeniu i możesz dostać się na dno oleju, jeśli chcesz,
z nami tylko wtedy, gdy przekopiesz się do złóż Wenezueli.
Nie przywiązany do ciśnienia i przepływu wody, ktoś czuje się dobrze u podnóża wśród rzek i strumieni, najbliższa mi duża woda jest ściśle na północ wzdłuż horyzontu 12 km lub ściśle w dół 40 metrów.

Stirling dał nam swój wyjątkowy wynalazek, który można i należy wdrożyć.
Wygoda, niezawodność, wszystkożerność, takie jak zwykły piec lub palenisko.
Najważniejsze jest wrzucenie drewna opałowego do pieca lub węgla, kto go ma.

Dziękuję za uwagę, ciąg dalszy...

Ważnym nowym źródłem energii mechanicznej do prowadzenia samochodu jest silnik Stirlinga. Jest prawie nieznany, istnieją tylko jego prototypy, więc można podać tylko pobieżny opis jego zasady działania i konstrukcji. W swojej pierwotnej postaci istniał jako maszyna do rozprężania termicznego, w której cylindrze płyn roboczy, na przykład powietrze, był chłodzony przed sprężaniem i podgrzewany przed rozprężaniem. Schemat i zasadę działania takiego silnika pokazano na ryc. 1.

W górnej części cylindra 1 znajduje się wodny płaszcz chłodzący 2, a spód cylindra jest stale ogrzewany płomieniem. Cylinder zawiera tłok roboczy 3 uszczelniony pierścienie tłokowe i połączone korbowodem z wał korbowy(wał korbowy nie jest pokazany na rysunku). Pomiędzy dnem cylindra a tłokiem roboczym znajduje się tłok wyporowy 4, który porusza się w cylindrze z duża luka... Powietrze uwięzione w cylindrze jest pompowane przez tę szczelinę przez wypornik 4 albo do dna roboczego tłoka, albo do nagrzanego dna cylindra. Wypornik jest napędzany prętem 5 przechodzącym przez uszczelkę w tłoku i napędzany przez mechanizm mimośrodowy, który obraca się z kątem opóźnienia około 90° w porównaniu z mechanizmem napędowym tłoka roboczego.

W położeniu a tłok znajduje się w BDC (dolny martwy punkt), a powietrze chłodzone przez ścianki cylindra jest uwięzione między nim a wypornikiem. W kolejnej fazie b wypornik porusza się w górę, a tłok pozostaje w BDC. Powietrze pomiędzy nimi jest wypychane przez szczelinę między wypornikiem a cylindrem na dno cylindra i jest chłodzone przez ścianki cylindra. Pracuje faza b, podczas której powietrze jest podgrzewane przez gorące dno cylindra, rozszerza się i popycha oba tłoki do GMP (górny martwy punkt).

Po zakończeniu suwu roboczego wypornik powraca do dolnej pozycji na dno cylindra i przepycha powietrze przez szczelinę między ściankami cylindra do komory pod tłokiem, podczas gdy powietrze jest chłodzone przez ściany. W pozycji d zimne powietrze jest przygotowywane do kompresji, a tłok roboczy przesuwa się z GMP do BDC. Ponieważ praca poświęcona na sprężanie zimnego powietrza jest mniejsza niż praca wykonana na rozprężanie gorącego powietrza, pojawia się praca użyteczna. Koło zamachowe służy jako akumulator energii potrzebnej do sprężania powietrza.

W opisywanej wersji silnik Stirlinga miał najniższą sprawność, ponieważ ciepło zawarte w powietrzu po suwie roboczym musiało być odprowadzane do płynu chłodzącego przez ścianki cylindra. Powietrze podczas jednego suwu tłoka nie zdążyło wystarczająco schłodzić się i konieczne było wydłużenie czasu chłodzenia, w wyniku czego prędkość obrotowa silnika również była niska. , która zależy, jak wspomniano wcześniej, od różnicy między maksymalną i minimalną temperaturą cyklu pracy, była również niewielka. Ciepło powietrza wywiewanego było odprowadzane do wody chłodzącej i było całkowicie tracone.

Silnik Stirlinga został znacznie ulepszony przez firmę Philips (Holandia). Przede wszystkim zastosowano zewnętrzny regenerator ciepła, przez który powietrze było pompowane z górnej części cylindra do dolnej pod działaniem wypieracza. Grzejnik został połączony szeregowo z regeneratorem w obwodzie zewnętrznym. Regenerator akumuluje ciepło powietrza wchodzącego do komory zimnej po rozprężeniu. Gdy powietrze płynie w przeciwnym kierunku, akumulator oddaje mu ciepło. Zwiększa to różnicę między maksymalną i minimalną temperaturą cyklu, a ciepło musi być odprowadzane przez układ chłodzenia. Grzejnik znajdujący się za regeneratorem usuwa tylko część tego ciepła, reszta jest magazynowana w akumulatorze i ponownie wykorzystywana. W efekcie poprawia się nie tylko sprawność silnika, ale także wzrasta jego maksymalna prędkość obrotowa, co wpływa na moc i ciężar właściwy silnika. Ciepło spalin z podgrzewacza jest wykorzystywane do podniesienia temperatury świeżego powietrza dostarczanego do jego komory spalania. Opisaną konstrukcję silnika pokazano na ryc. 2.

W pozycji a powietrze jest sprężone i przechodząc do górnej części cylindra jest podgrzewane najpierw w regeneratorze, a następnie w grzałce. W położeniu b całe powietrze jest wypierane z przestrzeni między dwoma tłokami i wykonuje pracę przesuwając oba tłoki w dolne położenie. W położeniu B po zakończeniu pracy tłok roboczy pozostaje w dolnym położeniu, a wypornik 1 zaczyna wypychać powietrze z górnej części cylindra do przestrzeni między tłokami przez regenerator, w którym powietrze się ulatnia znaczną część jego ciepła i grzejnika, w którym powietrze jest chłodzone jeszcze głębiej. W ostatniej fazie cyklu d powietrze jest schładzane i wtłaczane z góry cylindra do przestrzeni między tłokami, gdzie jest sprężane.

Sprężanie zimnego powietrza, jego wchodzenie przez regenerator i chłodnicę do górnej części cylindra, a następnie rozprężanie i chłodzenie powietrza to cykl pracy. Cylinder utrzymuje stałą masę powietrza, dzięki czemu cylinder pracuje bez spalin. Do ogrzewania można wykorzystać dowolne źródło ciepła. W rozważanym schemacie stosuje się kocioł na paliwo ciekłe; zadowolony szkodliwe substancje zależy od kompletności spalania paliwa w komorze spalania kotła. Ponieważ tworzy to ciągły tryb spalania ze stosunkowo niską temperaturą i dużym nadmiarem powietrza, możliwe jest osiągnięcie pełnego spalania i niewielkiego.

Zaletą silnika Stirlinga jest również to, że może pracować nie tylko na różnych paliwach, ale umożliwia korzystanie z różnych rodzajów źródeł ciepła. Oznacza to, że silnik nie jest zależny od atmosfery. Może pracować równie dobrze w ciasnych przestrzeniach zarówno na okrętach podwodnych, jak i na satelitach. Podczas korzystania z akumulatora ciepła z LiF ciepło jest dostarczane do silnika przez rurkę cieplną, jak pokazano na ryc. 3.

Na dole ryc. 2 przedstawia rombowy mechanizm napędowy, który steruje ruchem obu tłoków. Do napędu wykorzystywane są dwa wały korbowe, połączone parą kół zębatych i obracające się w przeciwnych kierunkach. Końce tłoczyska 1 i wydrążonego tłoczyska 2 są połączone oddzielnymi prętami łączącymi z obydwoma wałami korbowymi. Jeśli korby obu wałów korbowych są w najwyższa pozycja i przesuń się z pozycji a do pozycji b, wtedy korbowody działającego tłoka 2 znajdują się w pobliżu GMP i porusza się nieznacznie w pobliżu GMP. Korbowody wypornika poruszające się w tej fazie cyklu poruszają się w dół, a tłok również porusza się z największą prędkością z pozycji a do pozycji b.

Przeciwny kierunek obrotów obu wałów korbowych umożliwia umieszczenie na nich przeciwwag niezbędnych do zrównoważenia sił bezwładności pierwszego rzędu i ich momentów od mas posuwisto-zwrotnych występujących w silnikach jednocylindrowych i rzędowych.

Mechanizm rombowy ma również tę zaletę, że korbowody przenoszą siły symetrycznie z tłoczysk na wały korbowe, a siły boczne nie powstają w łożyskach i uszczelnieniach tłoka. To ostatnie jest bardzo ważne, ponieważ do pracy silnika z dobrą wydajnością wymagane jest wysokie ciśnienie robocze.

Zwykły mechanizmy korbowe duży nacisk na tłok i duże kąty ugięcia korbowodu powodują, że na tłok działają duże siły boczne, powodując duże straty tarcia i duże zużycie. Dzięki zastosowaniu wodzika lub mechanizmu rombowego to negatywne zjawisko jest wyeliminowane i można uzyskać dobre uszczelnienie tłoków.

Aby pręty nie przenosiły dużych sił na łożyska główne i korbowodowe wałów korbowych, pod tłokiem roboczym utrzymywane jest przeciwciśnienie równe średniemu ciśnieniu roboczemu w cylindrze, które wynosi około 20 MPa.

Podczas regulacji mocy silnika Stirlinga pojawiają się znaczne trudności. Zmiana mocy wynikająca ze zmiany ilości paliwa dostarczanego do nagrzewnicy jest nieznaczna. Bardziej zauważalny wynik można osiągnąć, zmieniając ciśnienie lub ilość płynu roboczego. Ta metoda sterowania mocą jest stosowana w silniku samochodowym Stirlinga. Aby zmniejszyć moc, część gazu z butli przechodzi do zbiornika. niskie ciśnienie; W celu zwiększenia mocy gaz dostarczany jest do butli ze zbiornika wysokociśnieniowego, gdzie jest wstępnie pompowany przez specjalną sprężarkę ze zbiornika niskociśnieniowego. Do silników z tłokiem dwustronnego działania Aby zmniejszyć moc, gaz jest omijany od góry tłoka do dołu przez specjalny kanał. Przejście od pełnej mocy do bezczynny trwa 0,2 s; proces odwrotny trwa około 0,6 s.

Aby utrzymać niewielkie straty tarcia gazu podczas przechodzenia przez wąskie kanały regeneratora i chłodnicy, stosuje się hel, a także starają się wykorzystywać wodór. Aby zmniejszyć rozmiar i masę, cztery cylindry tłokowe dwustronnego działania w silniku drugiej generacji są umieszczone tak, jak pokazano na ryc. 9. Zamiast wału korbowego zastosowano napęd krzywkowy. Obecność wysokiego ciśnienia gazu po obu stronach tłoka sprawia, że ​​na podkładkę napędową przenoszona jest tylko niewielka różnica ciśnień. Ponieważ w silniku Stirlinga całe usunięte ciepło jest przenoszone do płynu chłodzącego, chłodnica tego silnika musi być 2 razy większa niż chłodnica silniki konwencjonalne wewnętrzne spalanie.

Jako przykład rozważmy dwa silniki samochodowe Stirlinga. Czterocylindrowy silnik rombowy pierwszej generacji pokazany na ryc. 10, ma średnicę cylindra 77,5 mm, skok tłoka 49,8 mm (pojemność skokowa 940 cm3), rozwija moc 147 kW przy 3000 min -1 i średnie ciśnienie w cylindrze około 22 MPa. Temperatura głowic cylindrów jest utrzymywana na poziomie około 700°C, a temperatura płynu chłodzącego na poziomie 60°C. Sucha masa silnika to 760 kg. Rozruch na zimno i rozgrzanie silnika do osiągnięcia temperatury głowicy 700°C trwa około 20 sekund. Przy temperaturze wody 55°C sprawność indykatora silnika na hamowni osiągnęła 35%. Moc właściwa wynosi 156 kW/dm3, a ciężar właściwy na jednostkę mocy wynosi 5,2 kg/kW.

Schematyczny przekrój silnika Stirlinga drugiej generacji modelu Philips 4-215 DA, przeznaczonego do samochodu osobowego, pokazano na rys. 9. Silnik ma w przybliżeniu taką samą wielkość i wagę jak konwencjonalny silnik benzynowy i ma moc 127 kW. Wokół osi wału napędowego tarczy sterującej znajdują się cztery cylindry z tłokami dwustronnego działania. Kocioł podgrzewacza, wspólny dla wszystkich czterech cylindrów, ma jedną dyszę. W samochodzie Ford Torino (USA) zużycie paliwa z tym silnikiem było o 25% niższe niż w przypadku 8-cylindrowego silnika benzynowego w kształcie litery V. Zawartość NOx w spalinach układu podgrzewania, dzięki zastosowaniu ich recyrkulacji, była znacznie niższa od ustalonej normy.

Średnica cylindra silnika Philips 4-215 DA wynosi 73 mm, skok tłoka 52 mm. Moc silnika 127 kW przy prędkości 4000 min -1. Temperatura grzałki (temperatura głowicy cylindra) wynosi 700 ° C, a temperatura płynu chłodzącego 64 ° C.

Szwedzka firma United Sterling zaprojektowała swój silnik Stirlinga, aby jak najlepiej wykorzystać części z przemysłu motoryzacyjnego. Stosowany jest konwencjonalny wał korbowy i korbowód, które wraz z poprzeczką zamieniają ruch postępowy tłoka dwustronnego działania na ruch obrotowy wału. Przekrój tego czterocylindrowego silnika V pokazano na ryc. 11. Rzędy cylindrów są ustawione pod niewielkim kątem, głowice cylindrów tworzą wspólną grupę, ogrzewaną jednym palnikiem.

Szacowany ciężar właściwy tego silnika to 2,4 kg/kW, co można porównać z osiągami bardzo dobrego niskogabarytowego wysokoobrotowego diesla. Ciężar właściwy silników Stirlinga spadł z 6,1-7,3 kg/kW do 4,3 kg/kW i stale się zmniejsza.

Produkcja silnika Stirlinga wymaga technologii całkowicie odmiennej od technologii produkcji silników spalinowych, co spowolni jego wprowadzenie do produkcji. Jednak rozwój takich silników trwa, ponieważ tradycyjne silniki benzynowe i wysokoprężne nie spełnią przyszłych wymagań dotyczących wymaganej czystości spalin, a stworzone silniki Stirlinga dają powody do nadziei, że ten problem da się rozwiązać. Ponieważ zmiana ciśnienia gazów w cylindrze silnika Stirlinga jest płynna, pracuje stabilnie i cicho, przypominając maszyna parowa... Jednak duża ilość ciepła odpadowego wymaga nowych rozwiązań w zakresie układów chłodzenia.

Wielki postęp w silnikach Stirlinga osiągnięto dzięki stworzeniu silnika Philips 4-215 DA. Silnik przeznaczony jest do użytku w samochody osobowe i zajmuje w nich tyle miejsca, co zwykła benzyna Silnik w kształcie litery V równą moc. Masa silnika Philips 4-215 DA wynosi 448 kg, a przy maksymalnej mocy 127 kW jego ciężar właściwy wynosi 3,5 kg/kW. Sprawność wskaźnikowa tego silnika przy zastosowaniu wodoru jako płynu roboczego pod ciśnieniem 20 MPa wynosi 35%.

Zimny ​​rozruch silnika trwa 15 sekund, zużycie paliwa samochodu w ruchu miejskim jest o 25% mniejsze niż w przypadku konwencjonalnego silnika benzynowego. Moc silnika regulowana jest poprzez zmianę ilości i ciśnienia płynu roboczego.

Gęstość wodoru jest 14 razy mniejsza niż powietrza, a jego pojemność cieplna jest również 14 razy większa niż powietrza. Ma to pozytywny wpływ na straty hydrauliczne, zwłaszcza w regeneratorze i generalnie prowadzi do wzrostu sprawności silnika (patrz rys. 4).

Opublikowano na stronie 12.03.2009.

5 PRZEDMOWA DZIAŁU PROGNOZ

Dzień dobry, drodzy czytelnicy.

Nasza seria samochodów nie byłaby kompletna, gdybyśmy nie przyjrzeli się samochodom z silnikiem. zewnętrzny spalania, które zostały wynalezione w 1816 roku przez szkockiego księdza Roberta Stirlinga.

Motywem wynalazcy była ogromna liczba obrażeń, jakie odnieśli robotnicy w przemyśle rewolucji przemysłowej w Anglii.

Historia technologii mówi tylko o jednym doświadczeniu w budowaniu samochodów

w oparciu o wykorzystanie tego silnika. Stało się to w 1972 roku. Nie znalazłem zdjęcia tego samochodu, ale znalazłem bardzo ciekawy artykuł z rosyjskiego centrum innowacji, który mam przyjemność dziś zaprezentować.

Jako lekturę kwalifikowaną proponuję małą ogólną edukacyjną wycieczkę w tym obszarze, którą zaprojektowałem w formie podsumowania kilku cytatów.

Źródło ciepła ogrzewa gaz po prawej stronie cylindra wymiennika ciepła. Gaz rozszerza się i poprzez rurkę wywiera nacisk na tłok roboczy. Tłok opada, popycha korbowód i obraca koło zamachowe. Jednocześnie tłok wyporowy przesuwa się w prawo. Wypiera gaz z nagrzanej części cylindra wymiany ciepła do jego zimnej części, która posiada żebra chłodzące. Tłok wymiennika ciepła wypełniony jest materiałem termoizolacyjnym. Gaz stygnie, wytwarzając odwrotną siłę na tłoku roboczym, tłok unosi się i cykl powtarza się od początku.

Silnik Stirlinga, silnik spalinowy, silnik z zewnętrznym zasilaniem i odzyskiem energii cieplnej przetworzonej na użyteczną Praca mechaniczna... S. d. Nazwa pochodzi od angielskiego wynalazcy R. Stirlinga (R. Stirling; 1790-1878), który w latach 1816-40 stworzył silnik o otwartym cyklu pracującym na ogrzanym powietrzu. Silnik miał niedoskonały regenerator (wymiennik ciepła), był nieporęczny i ciężki przez co nie był używany. Współczesny S. d. Działa zgodnie z zamkniętym cyklem regeneracyjnym (cykl Stirlinga), który składa się z dwóch następujących po sobie procesów izotermicznych i dwóch izochorycznych. Płyn roboczy S. d. to hel lub wodór pod ciśnieniem 10-14 mln / m2 (100—140 kgf / cm2) — znajduje się w ograniczonej przestrzeni i nie jest wymieniany podczas pracy, a jedynie zmienia objętość podczas ogrzewania i chłodzenia. Regenerator dzieli tę przestrzeń na wnękę górną (gorącą) i dolną (zimną) (rys. 1). Ciepło dostarczane jest do górnej komory z grzałki, z dolnej odprowadzane jest przez chłodnicę, w której krąży woda. W cylindrze S. d. Są 2 tłoki - roboczy i wypornik. Gorące i zimne wnęki są połączone kanałami przechodzącymi przez grzałkę, regenerator i chłodnicę. Cykl pracy S. d. odbywa się w 4 cyklach (ryc. 2).

Stosunek mocy do masy silnika Stirlinga jest porównywalny do turbodoładowanego silnika wysokoprężnego. Gęstość mocy wyjściowej jest taka sama jak w przypadku silnika wysokoprężnego. Moment obrotowy jest praktycznie niezależny od prędkości. Silnik Stirlinga reaguje na zmiany obciążenia tak samo jak silnik wysokoprężny, jednak wymaga bardziej złożonego systemu sterowania, jest bardziej złożony niż konwencjonalny silniki cieplne... Koszt jego wytworzenia jest wyższy niż koszt wytworzenia silnika spalinowego, jednak koszty eksploatacyjne są znacznie niższe.

Technologie opracowane w 1816 roku przez szkockiego Roberta Stirlinga działają do dziś! Cykl Stirlinga wykorzystuje zewnętrzne źródło ciepła, którym może być wszystko – spalanie benzyny, energia słoneczna, a nawet ciepło wytwarzane przez bakterie kompostowe. W cylindrach nie ma paliwa !!! Główne cechy silnika Stirlinga to wydajność, niski poziom hałasu i wibracji wytwarzanych podczas pracy, możliwość stosowania różnych rodzajów paliwa oraz niska toksyczność spalin. Obecnie silniki Stirlinga są używane tylko w niektórych bardzo wyspecjalizowanych dziedzinach, takich jak okręty podwodne lub jako pomocnicze generatory na jachtach, gdzie wymagana jest cisza.

Maszyny Stirlinga to maszyny pracujące w zamkniętym obiegu termodynamicznym, w których cykliczne procesy ściskania i rozprężania zachodzą na różnych poziomach temperatur, a przepływ płynu roboczego jest kontrolowany poprzez zmianę jego objętości. Jako płyn roboczy stosuje się gazowe substancje naturalne (hel, azot, suche powietrze itp.). Cykl termodynamiczny rozważanych maszyn został zaproponowany w 1816 roku przez Szkota Roberta Stirlinga. Od połowy XIX wieku wyrażenie „maszyna Stirlinga” stało się szeroko stosowane zarówno w klasycznej termodynamice, jak iw życiu codziennym. Cykl Stirlinga składa się z dwóch izoterm i dwóch izochorów. Obecność dwóch izoterm determinuje równość sprawności termodynamicznej idealnego cyklu Stirlinga i cyklu Carnota. Właśnie dlatego maszyny z cyklem Stirlinga należą do najbardziej wydajnych maszyn na świecie. Do zalet maszyn pracujących w cyklu Stirlinga należy zaliczyć wysoki stopień czystości środowiskowej zarówno korpusów roboczych maszyn Stirlinga, jak i powstających podczas ich eksploatacji mediów odpadowych, a także energooszczędność.

Maszyny STIRLING to nowy obiecujący kierunek rozwoju krajowej inżynierii mechanicznej.

Do niedawna autonomiczne systemy zasilania z wykorzystaniem tradycyjnych jednostek termomechanicznych zaspokajały obecny poziom rozwoju społeczeństwa i technologii. Jednak zaostrzenie ogólnopolskie globalne problemy pilnie potrzebne (wyczerpywanie się zasobów naturalnych; zbliżające się) kryzys energetyczny; zanieczyszczenie środowiska; redukcja warstwy ozonowej Ziemi; wzmocnienie „efektu cieplarnianego” itp.) doprowadziło do konieczności przyjęcia pod koniec XX wieku szeregu ważnych międzynarodowych i rosyjskich aktów prawnych w dziedzinie ekologii, zarządzania przyrodą i oszczędzania energii. Główne wymagania tych przepisów mają na celu zmniejszenie emisji CO2, zatrzymanie produkcji substancji zubożających warstwę ozonową oraz freonu R-12 jako czynnika chłodniczego w maszynach chłodniczych sprężających pary (PKHM), oszczędność zasobów i energii, przestawienie pojazdów na przyjazne dla środowiska paliwa silnikowe itp.

Ogromna skala, wzrost kosztów produkcji surowców paliwowo-energetycznych oraz rosnące zanieczyszczenie środowiska uwidoczniły zadanie poszukiwania nowych technologii konwersji energii, opracowania nowej technologii opartej na wysokosprawnych cyklach termodynamicznych, wykorzystania nowych rodzajów paliw , nowe płyny robocze itp., czyli tworzenie takich przyjaznych środowisku systemów energetycznych, które odpowiadałyby potrzebom przemysłu i ludności na minimalne koszty zasoby materialne. Wraz z innymi podejściami, w rozwiązywaniu problemów środowiskowych i energetycznych stojących przed Federacją Rosyjską, najbardziej obiecującym sposobem jest opracowanie i powszechne wdrożenie systemów konwersji energii opartych na maszynach pracujących w cyklu Stirlinga do przodu i do tyłu (maszyny Stirlinga).

Obecnie opracowano dużą liczbę schematów rozmieszczenia i wydajności konstrukcyjnej poszczególnych zespołów maszyn Stirlinga. Tak więc tylko niektóre dyski są znane z ponad 18 typów. Jednak najbardziej rozpowszechnione są maszyny Stirlinga wykonane według schematów a, b, g. Konstrukcyjnie maszyny Stirlinga są udanym połączeniem w jednej jednostce kompresora, ekspandera i wymienników ciepła: obciążonego wymiennika ciepła (nagrzewnicy lub skraplacza), regeneratora i chłodnicy.

Na najnowszych forach europejskich i światowych na stan obecny i perspektywy rozwoju maszyn pracujących w cyklu Stirlinga zauważono, że technologia produkcji maszyn Stirlinga za granicą została w pełni opanowana. Rozwiązane problemy z uszczelnieniami części ruchomych, doborem materiałów, lutowaniem wymienników ciepła itp. W związku z tym, obok tradycyjnego wykorzystania silników i kriogenicznych maszyn Stirlinga do celów wojskowych (rekondensacja cieczy niskowrzących, chłodzenie detektorów podczerwieni, autonomiczne systemy zasilania beztlenowego itp.), stosowanie lodówek Stirlinga na umiarkowanym poziomie zimny poziom do przechowywania produkty żywieniowe i klimatyzacji, zastosowanie silników Stirlinga w elektrociepłowniach, pomp ciepła w zdecentralizowanych systemach zaopatrzenia w ciepło itp.

Potwierdzeniem rosnącego zainteresowania maszynami Stirlinga jest fakt, że od 1982 roku co dwa lata odbywa się międzynarodowa konferencja poświęcona silnikom Stirlinga, a co dwa lata w Osnabrück (Niemcy) odbywa się Europejskie Forum Silników Stirlinga. Ponadto corocznie w Stanach Zjednoczonych odbywa się konferencja na temat konwersji różnych rodzajów energii, na której działa sekcja dotycząca silników Stirlinga. W Wielkiej Brytanii powstało Towarzystwo Badań nad Silnikami Stirlinga, którego członkami jest ponad 300 naukowców z całego świata. Od 1996 roku Towarzystwo wydaje kwartalnie magazyn UK ​​Stirling News. Stirling Machine World ukazuje się kwartalnie w Stanach Zjednoczonych od 1978 roku. Rocznie publikowana jest jedna lub dwie książki o maszynach Stirlinga.

Główne cechy cyklu Stirlinga to:

Cykl charakteryzuje się niestacjonarnymi w czasie parametrami przepływu płynu roboczego w każdym punkcie układu. W praktyce oznacza to, że maszyna Stirlinga, której wnęki robocze zawarte są w jednej objętości, musi być nieuchronnie maszyną z okresowymi zmianami objętości ściskania i rozprężania, tj. maszyna tłokowa. W związku z tym dominującymi obszarami zastosowania takich maszyn są małe i średnie moce;
- cykl przeznaczony jest wyłącznie do pracy z gazowym płynem roboczym. Aby wymiary maszyn przy danej mocy były akceptowalne, a zewnętrzna i wewnętrzna wymiana ciepła płynu roboczego w tych warunkach była wystarczająco wydajna, ciśnienie w maszynie musi być znacznie wyższe niż ciśnienie atmosferyczne. Z tych samych powodów płyn roboczy musi mieć niską lepkość, możliwie wysoką przewodność cieplną i pojemność cieplną, która jest w niewielkim stopniu zależna od ciśnienia (w przeciwnym razie wystąpią duże straty wewnętrzne w regeneratorze z powodu różnych równoważników termicznych przepływów wymiany ciepła);
-w cyklu odzysk ciepła pozwala na pracę w szerokim zakresie temperatur (górna i dolna temperatura cyklu) przy stosunkowo niewielkich stosunkach ciśnień sprężania i rozprężania;
- do realizacji cyklu można wykorzystać wodór, hel, azot, powietrze i inne substancje gazowe jako ciała robocze. Zastosowanie gazów o wysokiej wartości stałej gazowej (R), np. wodoru lub helu, jako czynnika roboczego, umożliwia uzyskanie wydajności egzergii* w maszynach Stirlinga. ponad 50%;
- uniwersalność cyklu, na jego podstawie można tworzyć zarówno konwertery cyklu do przodu jak i cyklu odwrotnego.

· (Przypis KP. O „egzergii metodach analizy”: jest to podejście oparte na wykorzystaniu potencjałów termodynamicznych w analizie procesów konwersji energii w systemie, patrz,.)

Cykl Stirlinga w konwerterze cyklu bezpośredniego składa się z czterech procesów: - proces kompresji izotermicznej, ciepło z cieczy roboczej o temperaturze T comp jest oddawane do otoczenia; - proces przy stałej objętości, ciepło z dyszy regeneratora przekazywane jest do płynu roboczego; - proces rozszerzania izotermicznego, ciepło z zewnętrznego źródła o temperaturze T max jest przekazywane do płynu roboczego; - proces odbywa się w stałej objętości, ciepło z płynu roboczego przekazywane jest do dyszy regeneratora.

Cykl Stirlinga w konwerterze cyklu odwróconego również składa się z czterech procesów. Różnica w stosunku do silnika polega na tym, że temperatura zewnętrznego źródła, z którego dostarczane jest ciepło podczas procesu rozprężania, jest niższa od temperatury płynu roboczego, który odprowadza ciepło podczas procesu sprężania. W przypadku chillera ciepło jest usuwane z zimnej wnęki podczas procesu rozprężania 3'-4'. Praca sprężania (obszar 1-2-5-6) jest taka sama dla silnika i agregatu chłodniczego. Praca rozprężania (powierzchnia 4'-3'-5-6) w agregacie chłodniczym jest mniejsza niż praca sprężania, a do realizacji tego cyklu potrzebna jest energia dostarczana z zewnętrznego źródła, równoważna powierzchni ​​1-2-3'-4 '. Przy przejściu z wnęki ściskanej do wnęki rozprężnej w procesie 2-3' temperatura płynu roboczego spada, aw procesie 4'-1 odpowiednio wzrasta.

Maszyny z bezpośrednim cyklem Stirlinga — silnik Stirlinga

W światowych badaniach technologii konwersji energii silnik Stirlinga jest uważany za silnik o największym potencjale dalszy rozwój. Niski poziom hałas, niska toksyczność spalin, możliwość pracy na różnych paliwach, długi zasób, porównywalne wymiary i waga, dobra charakterystyka momentu obrotowego – wszystkie te parametry umożliwiają maszynom Stirlinga wkrótce znacznie wycisnąć silniki spalinowe (ICE). Silnik Stirlinga należy do klasy silników z zewnętrznym doprowadzeniem ciepła (DVPT). W związku z tym, w porównaniu z silnikami spalinowymi, w silnikach Stirlinga proces spalania przebiega poza cylindrami roboczymi i przebiega bardziej równowagowo, cykl pracy realizowany jest w zamkniętym obiegu wewnętrznym przy stosunkowo niskich szybkościach wzrostu ciśnienia w cylindrach silnika , gładka natura procesów cieplno-hydraulicznych płynu roboczego obwodu wewnętrznego, przy braku mechanizmu zaworu dystrybucji gazu. Należy zauważyć, że wiele zagranicznych firm rozpoczęło produkcję silników, których parametry techniczne są już lepsze od silników spalinowych i turbozespoły gazowe(Państwowy Uniwersytet Techniczny).

90 ° V dwucylindrowy silnik Stirlinga niemieckiej firmy SOLO „SOLO Stirling 161”

Silnik Stirlinga jest unikalnym silnikiem cieplnym, ponieważ jego teoretyczna sprawność wynosi maksymalna wydajność silniki cieplne (sprawność obiegu Carnota). Działa na zasadzie rozszerzalności cieplnej gazu, a następnie sprężania gazu po jego ochłodzeniu. Silnik Stirlinga zawiera pewną stałą objętość gazu roboczego, który przemieszcza się między „zimną” częścią (zwykle w temperaturze otoczenia) a „gorącą” częścią, która jest zwykle ogrzewana przez spalanie dowolnego rodzaju paliwa lub innego źródła ciepła. Ogrzewanie odbywa się zewnętrznie, dlatego silnik Stirlinga określany jest jako silniki spalinowe. Na początku lat 90. ubiegłego wieku prace nad stworzeniem silników Stirlinga prowadzono w następujący sposób znane firmy jak „Philips” (Holandia), „ Silniki ogólne Co, Ford Motor Co, NASA Lewis Research Center, Los Alamos National Laboratory (USA), MAN-MBW (Niemcy), Mitsubishi Electric Corp., Toshiba Corp. (Japonia). W ciągu ostatniej dekady Daimler Benz i Cummins Power Generation (CPG) oraz wiele innych dużych firm również rozpoczęło pracę nad stworzeniem silników Stirlinga.

Maszyny z odwróconym cyklem Stirlinga - Chillery Stirlinga.

Jednym z najbardziej obiecujących kierunków rozwoju techniki chłodniczej w XXI wieku jest stworzenie i wykorzystanie chłodni Stirlinga o umiarkowanym mrozie (HMS UH). Teoretycznie wydajność średnio zimnych agregatów Stirlinga jest równa wydajności idealnego agregatu Carnot. Substancje w pełni spełniające wymagania Konwencji wiedeńskiej o ochronie warstwy ozonowej oraz Protokołu montrealskiego w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową mogą być stosowane jako płyny robocze do maszyn Stirlinga z odwróconym cyklem. Dlatego powszechne wprowadzenie w niedalekiej przyszłości agregatów chłodniczych Stirlinga o umiarkowanym mrozie umożliwiłoby rozwiązanie problemu tworzenia układów zasilania chłodniczego spełniających współczesne wymagania w kompleksowym „wydajność + ekologiczna czystość”. Nowoczesny zakres produkcyjny tych maszyn waha się od 1 do 100 kW, co zapewnia ich zastosowanie w układach chłodniczych w wielu dziedzinach przemysłu i handlu. Zaletami HMS UX są: wysoka wartość współczynnika wydajności, szeroki zakres stosowania w obszarze umiarkowanych mrozów (od 0 do -80°C) oraz ekologiczna czystość płynów roboczych (hel, wodór, azot , powietrze). Za granicą rozpoczęto seryjną produkcję chłodni Stirlinga o umiarkowanym mrozie, która pod względem wydajności i przyjazności dla środowiska przewyższa istniejące urządzenia chłodnicze pracujące w innych cyklach, w tym chłodnie sprężarkowe.

Analiza nowoczesnych zagranicznych informacji naukowo-technicznych pozwala stwierdzić, że w krajach uprzemysłowionych w ciągu ostatnich 10 lat rozpoczęto intensywne prace badawczo-rozwojowe przygotowujące do seryjnej produkcji lodówek Stirling. Już włączone Rynki zagraniczne Zaczęły pojawiać się nowe urządzenia chłodnicze wykorzystujące maszyny tego cyklu. Uderzającym przykładem perspektyw lodówek Stirlinga jest rozpoczęcie masowej produkcji w 2004 roku przez takiego giganta jak południowokoreańska korporacja „LG Electronic Inc” domowych lodówek opartych na lodówkach Stirlinga z napędem liniowym.

Problemy tworzenia wysokowydajnych maszyn Stirlinga.

Doświadczenia zagraniczne w tworzeniu nowoczesnych wysokowydajnych maszyn Stirlinga pokazują, że bez dokładnego matematycznego modelowania procesów pracy i optymalnego zaprojektowania głównych zespołów dopracowanie projektowanych maszyn zamienia się w długotrwałe, wyczerpujące badania eksperymentalne. Obecnie zachodnie firmy prowadzące rozwój w tym obszarze opierają się głównie na badaniach teoretycznych i eksperymentalnych swoich wydziałów naukowych, uczelni technicznych lub tworzą parki technologiczne dla rozwoju niektórych typów maszyn Stirlinga. Dalej jest to złożoność konstrukcji poszczególnych jednostek, problemy z zakresu uszczelnień, sterowania mocą itp. Cechy konstrukcyjne są określane przez zastosowane ciała robocze. Na przykład hel ma nadciekłość, co determinuje zwiększone wymagania dotyczące elementów uszczelniających tłoków roboczych, tłoczyska wyporowego itp. Stworzenie wyglądu obiecujących maszyn Stirlinga przeznaczonych do produkcji jest niemożliwe bez opracowania nowych rozwiązań technicznych dla głównych jednostek. Trzecim problemem jest wysoki poziom technologii produkcji. Problem ten związany jest z koniecznością stosowania w maszynach Stirlinga stopów żaroodpornych i metali kolorowych, ich spawania i lutowania. Odrębną kwestią jest wykonanie regeneratora i uszczelnienia do niego, aby zapewnić z jednej strony dużą pojemność cieplną, az drugiej niski opór hydrauliczny. Wszystko to wymaga wysoko wykwalifikowanej kadry oraz nowoczesnego sprzętu technologicznego.

Podsumowując, mówiąc o problemach tworzenia maszyn Stirlinga, należy wyciągnąć dwa wnioski:
- wysoka intensywność naukowa tego obszaru technologii jest głównym czynnikiem zniechęcającym do powszechnego stosowania maszyn pracujących w cyklu Stirlinga;
- sukces w tworzeniu konkurencyjnych maszyn Stirlinga na rynku światowym można osiągnąć jedynie w wyniku syntezy wysokiego poziomu badań naukowych, starannych studiów projektowych głównych zespołów maszyn Stirlinga oraz zaawansowanej technologii produkcji.

Analiza rozwoju krajowego w dziedzinie maszyn Stirlinga.

Perspektywy produkcji i powszechnego wykorzystania maszyn Stirlinga w różnych obszarach gospodarki krajowej wynikają z obecności w Rosji ponad 30-letniego doświadczenia technologicznego zgromadzonego w produkcji kriogenicznych maszyn Stirlinga. Firmy-producenci urządzeń chłodniczych z kriogenicznymi maszynami Stirlinga to OJSC Zakład budowy maszyn Arsenal, NPO Geliymash itp. Należy jednak zauważyć, że KGM Stirling produkowane przez te przedsiębiorstwa nie są wydarzenia krajowe i są kopiami maszyn kriogenicznych wcześniej produkowanych przez holenderskie firmy „N.V. Philips Gloeilampenfabrieken” („Philips”) i „Werkspoor”.

W Rosji było kilka prób stworzenia silniki krajowe Lodówki Stirlinga jednak ze względu na brak odpowiednich metod obliczeniowych i trudności finansowe nie odniosły poważnego sukcesu. Tak więc w JSC „ARSMASH” w latach 1991–1994 prowadzono prace nad badaniem obiecujących agregatów chłodniczych do pojazdów chłodni. Analiza wykazała, że ​​tylko agregat chłodniczy Stirlinga może działać jako najbardziej obiecująca jednostka chłodnicza. W związku z tym powstały prototypy maszyn chłodniczych o mocy do 5 kW, pracujących w zakresie od 285 K do 230 K, co pod względem wydajności oraz charakterystyk masowo-gabarytowych odpowiadało współczesnemu PKHM do pojazdów chłodniczych. Opracowano kosztorysy projektowe i dokumentację projektową do jego produkcji seryjnej. Jednak ze względu na ogólne spowolnienie gospodarcze i trudności finansowe klienta prace nad tym projektem zostały wstrzymane.

W 1996 roku w OJSC „Zakład budowy maszyn„ ARSENAL ”, w ramach umowy z SE GOKB„ Prozhektor ”, rozpoczęto prace na temat„ Badania i rozwój jednostek elektrycznych opartych na wielopaliwowych silnikach Stirlinga ”. Temat ten został ujęty pod kodem „Stirling” w złożonej pracy badawczej „Pieredwiżka”, włączonej do porządku państwowego dekretem rządu Federacji Rosyjskiej z 03.02.96 N 227-15. Ze względu na brak realnych środków z budżetu federalnego prace te nie zostały ukończone w całości.

W latach 1997-1998 opracowano pakiet dokumentów w OJSC „MZ” ARSENAL ”do wniosku o włączenie do Federalnego Programu Restrukturyzacji i Konwersji Przedsiębiorstw Obronnych na temat:„ Opracowanie i stworzenie produkcji przyjaznych dla środowiska silników z zewnętrznymi zaopatrzenie w ciepło, lodówki, pompy ciepła i elektrownie beztlenowe oparte na cyklu Stirlinga”. Projekt nie przewidywał dodatkowych prac budowlanych, gdyż wypuszczenie nowych produktów miało być realizowane poprzez załadowanie mocy produkcyjnych zakładu uwolnionych po przebudowie. Na udane wdrożenie z powyższego projektu do 2004 r. zaplanowano uruchomienie na małą skalę produkcji silników Stirlinga i lodówek o mocy do 100 kW. Prace te jednak nie zostały jeszcze zrealizowane z powodu braku środków finansowych.

Obecnie rozwinęła się dość paradoksalna sytuacja, która polega na tym, że Rosja ma wieloletnie doświadczenie i technologię do produkcji maszyn Stirlinga, ale nie ma doświadczenia własne opracowania, masowo produkowane maszyny Stirlinga. Sytuacja ta wynika głównie z faktu, że w Rosji w ciągu ostatnich 15 lat w związku z kryzysem gospodarczym wytworzyła się wyjątkowo niekorzystna atmosfera innowacji, w wielu rosyjskich organizacjach naukowych, w których wcześniej prowadzono prace na temat tworzenia maszyn Stirlinga, na przykład MVTU im. Bauman, VNIIGT, OMPI (TU), Państwowy Uniwersytet Techniczny w Petersburgu (Politechnika), TsNIDI itp. Badania zostały całkowicie wstrzymane z powodu trudności finansowych. Jednocześnie najbardziej znaczące wyniki w tworzeniu wysokowydajnych maszyn Stirlinga osiągnięto za granicą w ciągu ostatnich 15 lat.

„Centrum Innowacji i Badań „Technologie Stirlinga”.

Biorąc pod uwagę perspektywy maszyn Stirlinga, specjaliści z LLC Innovation Research Center Stirling - Technologies in ostatnie lata przeprowadzono szereg badań teoretycznych i eksperymentalnych, w wyniku których opracowano nową metodologię projektowania i obliczeń maszyn tego cyklu. Metodologia ta obejmuje kilka „know-how”, w tym: unikalną metodę dwupoziomowej wieloparametrowej optymalizacji maszyn Stirlinga; synteza strukturalna maszyn Stirlinga w oparciu o metodę funkcjonalnej analizy egzergii złożonych urządzeń cieplno-mechanicznych; optymalny projekt oparty na TRIZ (podświetlona KP)... Opracowana metodologia projektowania i obliczania maszyn Stirlinga pozwala skrócić czas tworzenia nowych typów maszyn Stirlinga do 1,5-2 lat, z wydajnością odpowiadającą najlepszym analogom na świecie.

Na podstawie proponowanych rozwiązań technicznych specjaliści LLC „Centrum innowacji i badań„ Stirling - Technologie ”w latach 1994-2003 złożyli ponad 150 wniosków dotyczących rzekomych wynalazków. Szczególną uwagę zwrócono na rozwój poszczególnych jednostek maszyn Stirlinga i ich konstrukcję, a także tworzenie nowych schematy ideowe instalacje różnych cel funkcjonalny... Praktyka pokazała, że ​​optymalny projekt znacznie obniży całkowity koszt jednostkowy maszyn podczas ich produkcji pilotażowej i produkcji seryjnej. Zaproponowane rozwiązania techniczne, biorąc pod uwagę fakt, że maszyny Stirlinga są tańsze w eksploatacji, pozwalają na zwiększenie ich opłacalności ekonomicznej w porównaniu z tradycyjnymi przekształtnikami energii. Dalsze powszechne stosowanie maszyn Stirlinga będzie wiązało się z rozwojem teorii projektowania maszyn wielocylindrowych tego cyklu, co umożliwi tworzenie silników i lodówek o mocy do 1000 kW.

Instalacje kogeneracyjne z wielopaliwowymi silnikami Stirlinga.

Kogeneracja Stirlinga to nowa technologia skojarzonej produkcji energii elektrycznej i ciepła, oparta na silnikach Stirlinga, w której energia wody chłodzącej i gazów odlotowych wykorzystywana jest na potrzeby zaopatrzenia odbiorców w ciepło. Efektywność wykorzystania silnika Stirlinga w elektrociepłowniach, w porównaniu z silnikiem spalinowym, wynika ze specyfiki jego bilansu cieplnego. Straty ciepła ze spalinami i do wody chłodzącej dla silnika Stirlinga wynoszą odpowiednio 10% i 40%, co przy uwzględnieniu wyższej sprawności. sam silnik, pozwala na tworzenie kompaktowych i wysokosprawnych jednostek kogeneracyjnych.

Elektrociepłownia o mocy 9,5 kW energii elektrycznej i 30 kW energii cieplnej.

Zalety stosowania jednostek kogeneracyjnych z silnikami Stirlinga na paliwie lokalnym w regionach Federacji Rosyjskiej:

Niezależność od koniunktury na rynku ropy i gazu ziemnego.
--- Możliwość załadunku lokalnych przedsiębiorstw do produkcji sprzętu do pozyskiwania i przetwarzania lokalnego paliwa.
--- Brak konieczności tworzenia magazynów zapasów paliwa węglowodorowego i jego transportu.
--- Nie ma potrzeby układania i konserwacji sieci energetycznych podczas elektryzowania odległych obszarów.
--- Znaczące ograniczenie wydatków budżetów regionalnych na zakup paliwa z importu.
--- Znaczące obniżenie kosztów spółek naftowych i gazowych na zakup paliwa z importu dzięki wykorzystaniu towarzyszącego gazu ropopochodnego jako paliwa silnikowego.

1..Koszt 1 kW/h energii elektrycznej wytworzonej przez jednostkę kogeneracyjną wyniesie od 30 do 50 kopiejek, czyli 2-3 razy taniej niż obowiązujące taryfy. (KP wyróżniony)
2. Zasoby konwertera obiegu bezpośredniego elektrociepłowni zwiększają się około 2 razy w porównaniu z silnikiem spalinowym.
3 .. Podczas spalania paliw zawartość CO w oczyszczonych gazach jest 3 razy niższa, a zawartość NO i CH jest znacznie niższa, co spełnia najbardziej rygorystyczne światowe normy środowiskowe.
4 .. Okres zwrotu elektrociepłowni wynosi 2,5 roku.

Modernizacja zespołów kotłowych w mini - elektrociepłowniach w oparciu o wykorzystanie silnika Stirlinga.

LLC "Centrum Badawczo-Rozwojowe" Stirling-technologie "jest firmą działającą w dziedzinie tworzenia wysoce efektywnych innowacji dla kompleksu ciepłowniczego i energetycznego Federacji Rosyjskiej. Specjaliści firmy opracowali nową, niezrównaną technologię przenoszenia istniejących kotłowni dostarczanie ciepła do mini-CHP za pomocą silników Stirlinga.

Przykładowy układ urządzeń do modernizacji bloku kotłowego w mini-elektrociepłowni w oparciu o wykorzystanie zakładu recyklingu z silnikiem Stirlinga.

Instalacja podgrzewacza silnika Stirlinga w kominie bloku kotłowego bez zmiany dotychczasowego projektu kotłowni węzła cieplnego umożliwia zamianę ciepła spalin na użyteczną energię mechaniczną i elektryczną. Wykorzystywanie ciepła spalin za pomocą silnika Stirlinga jest najbardziej obiecującym kierunkiem zwiększenia sprawności zespołu kotłowego. Proponowana technologia może być z powodzeniem wykorzystana w modernizacji kotłowni o różnej mocy. Powstała energia elektryczna może być wykorzystana zarówno do pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną na potrzeby własne kotłowni, jak i do produkcji energii elektrycznej dla zewnętrznej sieci energetycznej. Efektywność ekonomiczna wykorzystania instalacji recyklingu z silnikami Stirlinga w modernizacji kotłowni:
1. Koszt 1 kWh energii elektrycznej wytworzonej w instalacji recyklingu z silnikiem Stirlinga jest 8 razy tańszy niż obowiązujące taryfy dla centralnego zasilania.
2. Okres zwrotu kosztów modernizacji kotłowni w minielektrowniach w oparciu o wykorzystanie instalacji utylizacyjnych z silnikiem Stirlinga nie przekracza 3 lat, w zależności od wstępnych danych techniczno-ekonomicznych.

Wykorzystanie biomasy przy zastosowaniu silnika Stirlinga.

Przykład układu instalacji na paliwo stałe z silnikiem Stirlinga, LLC „IIC” Stirling-technologies ”.

Niemiecka firma „SOLO Stirling Engine” opracowuje układy kogeneracyjne Stirlinga z bezpośrednim wykorzystaniem paliwa stałego, głównie drewna, ale napotyka pewne trudności, takie jak usuwanie żużla z komory spalania czy zapobieganie spiekaniu cząstek paliwa. Badania z generatorem gazu latem 1998 roku wykazały, że wytwarzany tam gaz drzewny poprawia spalanie paliw stałych i żywic. Połączenie gazyfikatora z Stirlingiem - kogeneracja jest wysoce skuteczne urządzenie ponieważ gorący gaz wytwarzany z gazyfikatora nie wymaga chłodzenia do wykorzystania w kogeneracji Stirlinga.
Specjaliści LLC „Centrum innowacji i badań„ Stirling - Technologie ”w Rosji są również aktywnie zaangażowani w rozwój podobnych systemów, na przykład projektowanie zasilania dla wiejskiego miasteczka za pomocą silników Stirlinga pracujących na gazie generatorowym z torfu. Jednocześnie rozwój instalacji na paliwo stałe z silnikiem Stirlinga, działających na zrębki drzewne, węgiel i pył węglowy, torf, łupek, odpady rolnicze i obornik, odpady z gospodarstw domowych itp.

Systemy energii słonecznej.

Solarna wersja silnika Stirling 161, niemieckiej firmy SOLO system (EURODISH).

Solarna wersja silnika Stirling 161 jest używana przez kilku producentów w różnych konstrukcjach. Od 1997 roku na hiszpańskim płaskowyżu słonecznym de Almeria działa 6 systemów. W ramach projektu wspieranego przez UE we współpracy z firmą Schlaich Bergermann und Partner und MERO Raumsysteme GmbH budowana jest między innymi nowa generacja systemu Dish Stirling o mocy 10 kW. Celem projektu jest obniżenie kosztów inwestycji do 5 000 EUR/kW. W tym samym czasie ponownie wchodzi w życie Stirling 161 z modyfikacjami odbiornika, komory i kadłuba. Charakterystyka nowego systemu Dish/Stirling (EURODISH): moc nominalna Stirling 161 SOLO 10,0 kW brutto, średnica lustra słonecznego 8,5 m. W Alanyi tureckie centrum badań nad energią słoneczną utworzyło Kombassan Holding, firmę, która opiera się na pracach przygotowawczych Cummins. Praca jest bardzo intensywna i przynosi dobre efekty.

Posłowie WYDZIAŁU PROGNOZ

Pytania, które mam, są naturalne dla wybranego kontekstu przeglądu historii motoryzacji.

Czy to techniczne rozwiązanie można powtórzyć w warunkach obecnych realiów kryzysu gospodarczego, kiedy wszyscy starają się „oszczędzić”?

Rozważ opcje:

1. Silnik Stirlinga jako jedyny silnik do samochodu. Rozwój scenariusza - "wszystkożerny samochód".

Moja odpowiedź brzmi nie. Na świecie wciąż jest wystarczająco dużo ropy i gazu. Przy produkcji i konserwacji silników benzynowo-dieslowskich zaangażowanych jest tak wiele osób i kapitału, że nie widzę poważnego powodu, aby mówić o zjawisku „podważania”.

2. Czy można zbudować hybrydę według schematu „KAŻDE paliwo – Silnik – Stirling – silnik elektryczny”?

Bardzo podobny scenariusz wypróbowano w 1965 roku w lotnictwie.

Sam samolot IL-18P to tajemnica. Wychodzę z założenia, że ​​był to jakiś żart lub specjalnie stworzona dezinformacja, której wyciek mógłby skierować zasoby finansowe konkurentów w nieefektywnym kierunku.

Takie przykłady były w historii techniki. Na przykład na początku lat 70. postanowiono rozwijać technologię komputerową w ZSRR na ścieżce dużej wirtualne maszyny Seria WE. Wciąż pamiętam wielki aforyzm mojego nauczyciela programowania w asemblerze: „Maszyny z serii EU są najlepszym przykładem sabotażu naukowego i technicznego USA przeciwko ZSRR”.

Była to ślepa zaułek dla rozwoju technologii obliczeniowej, która m.in Zachodnie media i umiejętne działania służb specjalnych stały się dla nas głównym i przyczyniły się do naszego opóźnienia w rozwoju produkcji komputerowej. Ogromne pieniądze wydano „w niewłaściwym miejscu”.

Może sytuacja z samolotem parowym jest podobna.

Odpowiedź KP na wariant 2 brzmi „prawie”. Uzasadnienie jest takie samo jak w Opcji 1.

3. Czy można zbudować hybrydę według schematu „ICE + odzysk ciepła przy użyciu silnika Stirlinga”? Silniki spalinowe benzynowo-dieslowskie mają 70-75%

energia paliwa zamienia się w ciepło i tarcie.

Widelec natychmiast powstaje podwariant A: weź na pokład dwa rodzaje energii mechanicznej: z silnika spalinowego i ze Stirlinga? podwariant B: Wejdź na pokład mechanika z silnika spalinowego i prądu dla silnika elektrycznego.

Jeśli opcja B pasuje do ogólnej koncepcji projektowej wielu nowoczesnych samochody hybrydowe, gdzie procesy rekonwalescencji uważa się za wyznaczanie celów, opcja A nie może podać wielu przykładów trwałego sukcesu.

W tych sterowcach z lat 1958 i 1966 zastosowano DWA typy siła podnoszenia: Archimedes iz efektu Magnusa. Jak widać, te rozwiązania techniczne pojawiły się po schyłku ery aeronautyki. A o ich prawdziwych właściwościach nic nie wiemy. Tylko fakty dotyczące prowadzonych prac B+R.

Można oczywiście powiedzieć, że statek o napędzie śmigłowym lub parowiec z kołami łopatkowymi i żaglami są jednocześnie takimi przykładami, ale nadal nie są do końca poprawne, ponieważ energia wiatru w tych systemach nadal znajduje się w supersystemie i może być wykorzystywana niezależnie, a opcja A oznacza jednak wykorzystanie energii cieplnej, która powstaje wewnątrz pojazdu podczas pracy.

Mówiąc o silnikach Stirlinga, można mieć nadzieję, że z kryzysu dostaną impuls do rozwoju jako wszystkożerne małe elektrownie, ale raczej nie „przenikną” do samochodu. Okluzja wodoru i helu, przenikanie tych substancji przez metalowe ściany, ich rozpuszczanie w metalu nie jest zjawiskiem akademickim, ale całkowicie technicznym. Ogromne ciśnienie robocze w połączeniu z drganiami podczas transportu sugeruje również duże obejście: „grube ściany są potrzebne do zwiększenia trwałości, ale zmniejsza to możliwości wymiany ciepła przez ściany i zwiększa wagę silnika”.

W ogóle nie rozmawialiśmy o innej ich właściwości niesamowite samochody... Możliwość wykorzystania ich jako pomp ciepła. To uderzające przejawy zasady inwersji, która obfituje w historię wszystkich maszyn, w których jest ogrzewanie, ale można o tym mówić godzinami. Zróbmy jakoś osobny problem.