Efikasiteti i një motori të djegies së jashtme të mprehtë. Pra, cilat janë problemet e prodhimit të një motori Stirling me efikasitet të lartë

Cikli Stirling konsiderohet një aksesor i domosdoshëm i motorit Stirling. Në të njëjtën kohë, një studim i hollësishëm i parimeve të funksionimit të shumë prej modeleve të krijuara deri më tani tregon se një pjesë e konsiderueshme e tyre kanë një cikël detyre të ndryshëm nga cikli Stirling. Për shembull, alpha-stirling me pistona me diametër të ndryshëm ka një cikël më të ngjashëm me ciklin Ericsson. Konfigurimet beta dhe gama që kanë një diametër mjaft të madh të rrjedhin në pistonin e zhvendosësit gjithashtu zënë një pozicion të caktuar të ndërmjetëm midis cikleve Stirling dhe Ericsson.

Kur zhvendosësi lëviz në konfigurimin beta, gjendja e lëngut që funksionon nuk ndryshon përgjatë izohores, por përgjatë një linje të prirur të ndërmjetme midis isochore dhe isobar. Me një raport të caktuar të diametrit të rrjedhin ndaj diametrit të përgjithshëm të zhvendosësit, mund të merret një izobar (ky raport varet nga temperaturat e funksionimit). Në këtë rast, pistoni, i cili më parë ishte punëtor, luan vetëm një rol ndihmës, dhe shufra zhvendosës bëhet një punëtor i vërtetë. Fuqia specifike e një motori të tillë është afërsisht 2 herë më e madhe se në stirlings konvencionale, më e ulët se humbja e fërkimit, pasi presioni në pistoni është më uniform. Një fotografi e ngjashme në alfa-sterling me diametër të ndryshëm pistoni. Një motor me një diagram të ndërmjetëm mund të ketë një ngarkesë të shpërndarë në mënyrë të barabartë midis pistoneve, d.m.th., midis pistonit të punës dhe shufrës së zhvendosësit.

Një avantazh i rëndësishëm i funksionimit të motorit në ciklin Ericsson ose afër tij është që izochora zëvendësohet nga një isobar ose një proces afër tij. Kur lëngu i punës zgjerohet përgjatë izobarit, nuk ka ndryshime të presionit, nuk ka transferim të nxehtësisë, përveç transferimit të nxehtësisë nga rekuperuesi në lëngun e punës. Dhe kjo ngrohje menjëherë bën punë të dobishme.Me kompresimin izobarik nxehtësia transferohet në shkëmbyesin e nxehtësisë.
  Në ciklin Stirling, kur lëngu i punës nxehet ose ftohet përgjatë izochores, humbjet e nxehtësisë ndodhin për shkak të proceseve izotermale në ngrohës dhe ftohës.

konfiguracion

Inxhinierët klasifikojnë motorët Stirling në tre lloje të ndryshme:

• Stirling alfa - përmban dy pistona të veçantë të energjisë në cilindra të veçantë. Njëra pistoni është e nxehtë, tjetra është e ftohtë. Një cilindër me një pistoni të nxehtë është vendosur në një shkëmbyes nxehtësie me një temperaturë më të lartë, ndërsa një cilindër me një pistoni të ftohtë është në një shkëmbyes nxehtësie më të freskët. Për këtë lloj motori, raporti i fuqisë ndaj vëllimit është mjaft i madh, por, për fat të keq, temperatura e lartë e pistonit "të nxehtë" krijon probleme teknike të caktuara.

Rigjeneruesi është midis pjesës së nxehtë të tubit lidhës dhe të ftohtit.

• Beta Stirling  - ka vetëm një cilindër, të nxehtë nga një skaj dhe i ftohtë nga tjetri. Brenda cilindrit, lëvizni një pistoni (nga i cili hiqet fuqia) dhe një "zhvendosës", i cili ndryshon vëllimin e zgavrës së nxehtë. Gazi pompohet nga pjesa e ftohtë e cilindrit në të nxehtë përmes regjeneruesit. Rigjeneruesi mund të jetë i jashtëm, si pjesë e një shkëmbyesi të nxehtësisë, ose mund të kombinohet me një pistoni zhvendosës.

• Gama Stirling  - ekziston gjithashtu një pistoni dhe një "zhvendosës", por dy cilindra janë një i ftohtë (një pistoni lëviz nga atje, nga e cila fuqia hiqet), dhe e dyta është e nxehtë nga njëra skaj dhe një e ftohtë nga tjetra (një "lëvizës" lëviz atje). Rigjeneruesi mund të jetë i jashtëm, në këtë rast lidh pjesën e nxehtë të cilindrit të dytë me të ftohtin dhe njëkohësisht me cilindrin e parë (të ftohtë). Rigjeneruesi i brendshëm është pjesë e zhvendosësit.

Ekzistojnë gjithashtu shumëllojshmëri të motorit Stirling që nuk bëjnë pjesë në tre llojet klasike të mësipërme:

• Motori rrotullues stirling  - u zgjidhën problemet e shtrëngimit (patenta e Mukhin për hyrjen në rrotullim hermetik (GVV), një medalje argjendi në ekspozitën ndërkombëtare Eureka-96 në Bruksel) dhe vështirësi (nuk ka mekanizëm fiksimi, sepse motori është rrotullues).

mangësi

• Konsumi i materialit  - Disavantazhi kryesor i motorit. Për motorët me djegie të jashtme në përgjithësi, dhe motorin Stirling në veçanti, lëngu i punës duhet të ftohet, dhe kjo çon në një rritje të konsiderueshme të parametrave dimensionale në masë të termocentralit për shkak të rritjes së radiatorëve.

• Për të marrë karakteristika të krahasueshme me karakteristikat e ICE, është e nevojshme të aplikoni presione të larta (mbi 100 atm) dhe lloje të veçanta të lëngut të punës  - hidrogjen, helium.

• Nxehtësia nuk furnizohet direkt me lëngun e punës, por vetëm përmes mureve të shkëmbyesve të nxehtësisë. Muret kanë një përçueshmëri të kufizuar termike, kjo është arsyeja pse efikasiteti është më i ulët se sa pritej. Një shkëmbyes i nxehtësisë funksionon në kushte shumë të nxehta të transferimit të nxehtësisë, dhe me presione shumë të larta, gjë që kërkon përdorimin e materialeve me cilësi të lartë dhe të shtrenjtë. Krijimi i një shkëmbyesi të nxehtësisë që plotëson kërkesat në kundërshtim është shumë i vështirë. Sa më i lartë zona e transferimit të nxehtësisë, aq më pak humbje e nxehtësisë. Në të njëjtën kohë, madhësia e shkëmbyesit të nxehtësisë dhe vëllimi i lëngut të punës që nuk merr pjesë në punë rritet. Meqenëse burimi i nxehtësisë është i vendosur jashtë, motori ngadalë i përgjigjet ndryshimeve në fluksin e nxehtësisë të furnizuar në cilindër, dhe mund të mos japë menjëherë fuqinë e kërkuar gjatë fillimit.

• Për të ndryshuar shpejt fuqinë e motorit, përdoren metoda të ndryshme nga ato të përdorura në motorët me djegie të brendshme:  kapaciteti tampon i një vëllimi të ndryshueshëm, një ndryshim në presionin mesatar të lëngut të punës në dhoma, një ndryshim në këndin e fazës midis pistonit të punës dhe zhvendosësit. Në rastin e fundit, reagimi i motorit ndaj veprimit të kontrollit të drejtuesit është pothuajse i menjëhershëm.

Përfitimet

Sidoqoftë, motori Stirling ka avantazhe që detyrojnë zhvillimin e tij.

• Motori i kudondodhur  - si të gjithë motorët me djegie të jashtme (ose më saktë, furnizimi i nxehtësisë së jashtme), motori Stirling mund të funksionojë nga pothuajse çdo ndryshim i temperaturës: për shembull, midis shtresave të ndryshme të ujit në oqean, nga dielli, nga një ngrohës bërthamor ose izotop, një qymyr ose sobë druri, etj. .
• Thjeshtësia e konstruksionit  - dizajni i motorit është shumë i thjeshtë, ai nuk kërkon sisteme shtesë, siç është një mekanizëm i shpërndarjes së gazit. Fillon në mënyrë të pavarur dhe nuk ka nevojë për një startues. Karakteristikat e saj ju lejojnë të heqni qafe kutinë e marsheve. Sidoqoftë, siç u përmend më lart, ajo ka një konsum më të madh material.
• Burim i rritur  - thjeshtësia e projektimit, mungesa e shumë njësive "delikate" lejon Stirling të sigurojë një burim të paparë për motorë të tjerë në dhjetëra dhe qindra mijëra orë funksionim të vazhdueshëm.
• ekonomi  - në rastin e shndërrimit të energjisë diellore në energji elektrike, stirlings ndonjëherë japin efikasitet më të madh (deri në 31.25%) sesa motorët me avull.
• Motori i qetë  - Stirling nuk ka shter, që do të thotë se nuk bën zhurmë. Beta-sprovimi me një mekanizëm rombik është një pajisje e ekuilibruar në mënyrë të përsosur dhe, me një prodhim mjaft të lartë, nuk ka as dridhje (amplituda e dridhjeve është më pak se 0.0038 mm).
• Mirësia e mjedisit  - Stirling në vetvete nuk ka ndonjë pjesë ose procese që mund të kontribuojnë në ndotjen e mjedisit. Nuk konsumon një lëng pune. Miqësia mjedisore e motorit është kryesisht për shkak të mirëdashjes mjedisore të burimit të nxehtësisë. Vlen gjithashtu të përmendet se është më e lehtë të sigurohet djegia e plotë e karburantit në një motor me djegie të jashtme sesa në një motor me djegie të brendshme.

kërkesë

Motori stirling me alternator linear

Motori Stirling është i zbatueshëm në rastet kur kërkohet një konvertues kompakt i energjisë termike, i thjeshtë në dizajn, ose kur efikasiteti i motorëve të tjerë të nxehtësisë është më i ulët: për shembull, nëse diferenca e temperaturës nuk është e mjaftueshme për funksionimin e një turbine me avull ose gaz.

Thermoacoustics - një seksion i fizikës mbi shndërrimin e ndërsjellë të energjisë termike dhe akustike.  Ajo u formua në kryqëzimin e termodinamikës dhe akustikës. Prandaj emri. Kjo shkencë është shumë e re. Si një disiplinë e pavarur, ajo u ngrit në fund të viteve 70 të shekullit të kaluar, kur zviceranët Nikalaus Rott përfunduan punën në themelet matematikore të termoakustikës lineare. E megjithatë ajo nuk lindi nga e para. Ndodhja e saj u paraprinë nga zbulimi i efekteve interesante, të cilat thjesht duhet t’i konsiderojmë.

FAR KA FILLUAR ME
  Thermoacoustics ka një histori të gjatë që daton më shumë se dy shekuj.

Regjistrimet e para zyrtare të dridhjeve të krijuara nga nxehtësia u bënë nga Higgins në 1777. Ai eksperimentoi me një tub qelqi të hapur, në të cilin dridhjet akustike janë ngacmuar me një ndezës hidrogjeni të vendosur në një mënyrë të caktuar. Kjo përvojë zbriti në histori si "Flaka e Këndimit të Higgins".

Figura 1. Flaka e kënduar Higgins

  Sidoqoftë, fizikantët modernë janë më të vetëdijshëm për një eksperiment tjetër të quajtur tub Rijke. Gjatë eksperimenteve të tij, Rijke krijoi një instrument të ri muzikor nga një tub organesh. Ai zëvendësoi flakën e hidrogjenit të Higgins me një ekran me tela të nxehtë dhe në mënyrë eksperimentale tregoi se tingulli më i fortë prodhohet kur ekrani ndodhet në një distancë prej një çerek tubi nga skaji i tij i poshtëm. Lëkundjet pushuan kur fundi i sipërm i tubit ishte i mbuluar. Kjo vërtetoi se tërheqja konvektive gjatësore kërkohet për të prodhuar tinguj. Puna e Higgins dhe Rijke më vonë shërbeu si bazë për shfaqjen e shkencës së djegies, e cila sot vlen kudo ku përdoret ky fenomen nga

Figura 2. Tub Rijke.

djegia e bombave pluhur tek motorët e raketave. Mijëra disertacione në të gjithë botën i kushtohen fenomeneve që ndodhin në tubin Rijke, por interesi për këtë pajisje nuk është zbehur deri më tani.

Në 1850, Sondhauss iu drejtua fenomenit të çuditshëm që bllokuesit e qelqit vëzhgojnë në punën e tyre. Kur një fryrje sferike e qelqit të nxehtë drejton ajrin në fundin e ftohtë të tubit të gazit të qelqit, krijohet një tingull i qartë. Duke analizuar fenomenin, Sondhauss zbuloi se tingulli gjenerohet duke ngrohur një trashje sferike në fund të tubit. Në këtë rast, tingulli ndryshon me gjatësinë e tubit. Për dallim nga tubi Rijke, tubi Sondhauss ishte i pavarur nga tërheqja konvektive.

Figura 3. Tubi i Sondhauss.

Një eksperiment i ngjashëm u krye më vonë nga Taconis. Për dallim nga Sondhauss, ai nuk e ngrohni fundin e tubit, por e ftohi atë me një lëng kogogjenik. Kjo vërtetoi që ndryshimi i temperaturës nuk është i rëndësishëm për gjenerimin e tingullit.
  Analiza e parë cilësore e lëkundjeve të shkaktuara nga nxehtësia u dha në 1887 nga Lord Rayleigh. Shpjegimi i fenomeneve të mësipërme të formuluar nga Rayleigh është i njohur për termoakustikën si parim Rayleigh. Kjo tingëllon diçka si kjo: "Nëse nxehtësia transferohet në gaz në momentin e ngjeshjes më të madhe ose nxehtësia hiqet në momentin e rrallimit më të madh, kjo stimulon lëkundjet. "Pavarësisht nga thjeshtësia e tij, kjo formulë përshkruan plotësisht efektin e drejtpërdrejtë termoakustik, domethënë shndërrimin e energjisë termike në energji të shëndoshë.

Efekt i lëkundjes

Efekt i lëkundjes  (Efekti Rank-Hills, Eng. Efekt Ranque-hilsch) - efekti i ndarjes së gazit ose të lëngut gjatë përdredhjes në një dhomë cilindrike ose konike në dy fraksione. Një rrjedhë e lëkundur me një temperaturë më të lartë formon në periferi, dhe një rrjedhë e ftohur e lëkundur në qendër, dhe rrotullimi në qendër ndodh në një drejtim tjetër se në periferi. Efekti u zbulua për herë të parë nga inxhinieri francez Joseph Rank në fund të viteve 1920 kur mati temperaturën në një ciklon industrial. Në fund të vitit 1931, J. Rank paraqiti një kërkesë për një pajisje të shpikur, të cilën e quajti "Tubi Whirlpool" (i gjetur në letërsi si Tubi Ranke). Isshtë e mundur të merret një patentë vetëm në vitin 1934 në Amerikë (Patenta e SHBA nr. 1952281). Aktualisht, janë zbatuar një numër i pajisjeve që përdorin efektin vorbull të pajisjeve vorbull. Këto janë "dhoma vorbullesh" për ndarjen kimike të substancave nën veprimin e forcave centrifugale dhe "tubave të vorbullave" të përdorura si burim i ftohjes.

Që nga vitet 1960, lëvizja e vorbullës ka qenë objekt i shumë studimeve shkencore. Konferenca të specializuara për efektin e vorbullës mbahen rregullisht, për shembull, në Universitetin Hapësinor Hapësinor.

Gjeneratorët e nxehtësisë dhe mikrokondicionuesit e vorbullave ekzistojnë dhe përdoren.

Ka gjëra brilante, të pakuptueshme dhe plotësisht joreale në këtë botë. Aq sa jorealiste sa duket se janë objekte nga ndonjë univers paralel. Në mesin e objekteve, së bashku me motorin Stirling, një tub vakum radio dhe sheshi i zi i Malevich, i ashtuquajturi Tesla Turbine.
  Në përgjithësi, shenja dalluese e të gjitha gjërave të tilla është thjeshtësia absolute. Jo thjeshtëzim, gjegjësisht thjeshtësi. Kjo do të thotë, si në krijimet e Michelangelo - gjithçka është e tepërt, disa "props" teknike ose semantike, një vetëdije e pastër e mishëruar "në hekur" ose e spërkatur në kanavacë. Dhe me gjithë këtë, mos qarkullim absolut. Sheshi i Zi është një lloj "orth" i artit. Nuk mund të jetë një i dytë i shkruar nga një artist tjetër.

E gjithë kjo vlen plotësisht për turbinën Tesla. Strukturisht, përbëhet nga disa (10-15) disqe të hollë të montuar në boshtin e turbinës në një distancë të vogël nga njëra-tjetra dhe të vendosura në një kuti të ngjashme me një bilbil policie.

Nuk ia vlen të shpjegohet se rotori i diskut është shumë më i përparuar teknologjikisht dhe më i besueshëm se sa edhe "rrota Laval"; Unë hesht për rotorët e turbinave të zakonshëm. Ky është avantazhi i parë i sistemit. E dyta është se, ndryshe nga llojet e tjera të turbinave, ku për laminarizimin e rrjedhës së lëngut të punës, duhet të merren masa speciale. Në turbinën Tesla, lëngu i punës (i cili mund të jetë ajër, avull apo edhe i lëngshëm) rrjedh rreptësisht në mënyrë laminare. Prandaj, humbja e fërkimit dinamik të gazit në të është reduktuar në zero: efikasiteti i turbinave është 95%.

E vërteta duhet të kihet parasysh se efikasiteti i turbinës dhe efikasiteti i ciklit termodinamik janë gjëra disi të ndryshme. Efikasiteti i turbinës mund të karakterizohet si raporti i energjisë së konvertuar në energji mekanike në boshtin e rotorit të turbinës me energjinë e ciklit të punës (domethënë ndryshimin midis energjisë fillestare dhe përfundimtare të lëngut që funksionon). Pra, efikasiteti i turbinave moderne me avull është gjithashtu shumë i lartë - 95-98%, por efikasiteti i ciklit termodinamik, për shkak të një numri kufizimesh, nuk tejkalon 40-50%.

Parimi i funksionimit të turbinës bazohet në faktin se lëngu i punës (për shembull, gazi), i ndrydhur në zorrë, për shkak të fërkimit, "mbart" rotorin së bashku me të. Në të njëjtën kohë, dhënia e një pjese të energjisë në rotor, gazi ngadalësohet, dhe për shkak të forcës së Coriolis që lind nga ndërveprimi me rotorin, ajo "rrotullohet" si gusha çaji në boshtin e rotorit, ku ka hapje speciale përmes të cilave hiqet lëngu i "punuar" i punuar.
  Turbina Tesla, si turbina Laval, konverton energjinë kinetike të lëngut që funksionon. Kjo do të thotë, shndërrimi i energjisë potenciale (për shembull, ajri i ngjeshur ose avulli i ngrohur) në energji kinetike duhet të bëhet përpara se turbina të ushqehet në rotor duke përdorur një hundë. Sidoqoftë, turbina Laval, duke pasur një efikasitet në përgjithësi të lartë, doli të ishte jashtëzakonisht joefektive me shpejtësi të ulët, gjë që detyroi hartimin e kutive të ingranazheve, dimensionet dhe masa e të cilave ishin shumë herë më të mëdha se dimensionet dhe masat e vetë turbinës. Dallimi thelbësor midis turbinës Tesla është fakti që funksionon mjaft efektivisht në një gamë të gjerë të shpejtësive rrotulluese, gjë që ju lejon të lidhni boshtin e saj direkt me gjeneratorin. Për më tepër, turbina Tesla është e lehtë për tu rikthyer.

Shtë interesante që Nikolla Tesla vetë e pozicionoi shpikjen e tij si një mënyrë për përdorim shumë efikas të energjisë gjeotermale, të cilën e konsideroi energjinë e së ardhmes. Përveç kësaj, një turbinë pa asnjë ndryshim mund të shndërrohet në një pompë vakumi shumë efikase - është e mjaftueshme për të lëshuar boshtin e saj nga një turbinë tjetër ose një motor elektrik.

Efektiviteti teknologjik i turbinës Tesla bën të mundur prodhimin e varianteve të tij nga fjalë për fjalë: ndonjë rotor i diskut mund të bëhet nga CD të vjetër ose “pancakes” nga një “hard disk” i dështuar i kompjuterit. Në të njëjtën kohë, fuqia e një motori të tillë, megjithë materialet dhe dimensionet e "lodrave", është shumë mbresëlënëse. Duke folur për dimensionet: motori 110 kf ishte jo më shumë se njësia e sistemit të kompjuterit personal aktual.

Renditni pajisjet

Efekti Rank tërhoqi shpikësit që nga fillimi nga thjeshtësia e dukshme e zbatimit teknik - në fakt, zbatimi më i thjeshtë tub vorbull është një pjesë e tubit më të zakonshëm, ku rrjedha fillestare futet në mënyrë tangjenciale në të nga njëra anë, dhe një diafragmë unazore është instaluar në skajin e kundërt, dhe pjesa e ftohur e rrjedhës del nga vrima e saj e brendshme, dhe pjesa e saj e nxehtë del nga hendeku midis skajit të jashtëm të diafragmës dhe sipërfaqes së brendshme të tubit. . Sidoqoftë, në realitet nuk është aq e thjeshtë - është larg nga gjithmonë e mundur të arrihet ndarje efektive, dhe efikasiteti i bimëve të tilla zakonisht është dukshëm inferior ndaj pompave të nxehtësisë së kompresorit të përhapur. Përveç kësaj, parametrat e instalimit bazuar në efektin Rank zakonisht llogariten për një fuqi specifike, të përcaktuar nga shpejtësia dhe shpejtësia e rrjedhës së substancës së rrjedhës fillestare, dhe kur parametrat e rrjedhës së hyrjes devijojnë nga vlerat optimale, efikasiteti i tubit të vorbullës përkeqësohet ndjeshëm. Sidoqoftë, duhet të theksohet se aftësitë e disa instalimeve bazuar në efektin Rank frymëzojnë respekt - për shembull, ftohja rekord që u arrit në një fazë është më shumë se 200 ° C!

Sidoqoftë, duke marrë parasysh klimën tonë, përdorimi i efektit Rank për ngrohje është me interes shumë më të madh, dhe gjithashtu do të doja të mos shkoja përtej qëllimit të "mjeteve të improvizuara".

Thelbi i efektit Rank

Kur një rrjedhë gazi ose lëngu lëviz përgjatë një sipërfaqe pa kthim të tubit, në murin e saj të jashtëm formohet një zonë me presion të rritur dhe temperaturë, dhe një zonë me temperaturë dhe presion të ulur formohet në pjesën e brendshme (ose në qendër të zgavrës, nëse gazi është i shtrembëruar përgjatë sipërfaqes së një anije cilindrike). Ky fenomen mjaft i njohur quhet rendit efektin  me emrin e inxhinierit francez Joseph Rank, i cili e zbuloi atë më 1931 (G.J. Ranque, ndonjëherë ata shkruajnë "Ranke"), ose efekt i Rank-Hills  (Gjermania Robert Hilsh vazhdoi ta studiojë këtë efekt në gjysmën e dytë të viteve 1940 dhe përmirësoi efikasitetin e tubit të vorbullave të Rank-it). Strukturat që përdorin efektin Rank janë një lloj pompë nxehtësie, energjia për funksionimin e së cilës merret nga supercharger, e cila krijon një rrjedhë të lëngut të punës në hyrjen e tubit.

Paradoksi i efektit Rank është se forcat centrifugale në rrjedhën rrotulluese drejtohen nga jashtë. Siç e dini, shtresat e ngrohta të gazit ose të lëngshme kanë një densitet më të ulët dhe duhet të rriten lart, dhe në rastin e forcave centrifugale ato duhet të priren për në qendër, ato më të ftohta kanë një densitet më të lartë dhe, në përputhje me rrethanat, duhet të priren në periferi. Ndërkohë, me një shpejtësi të lartë të një rryme rrotulluese, gjithçka ndodh saktësisht e kundërta!

Efekti Rank është manifestuar si për rrjedhën e gazit ashtu edhe për rrjedhën e lëngut, i cili, siç e dini, është praktikisht i papërshtatshëm dhe prandaj, faktori i kompresimit / zgjerimit adiabatic nuk është i zbatueshëm për të. Sidoqoftë, në rastin e një lëngu, efekti Rank është zakonisht shumë më pak i theksuar - mbase për këtë arsye, dhe rruga shumë e shkurtër mesatare e lirë e grimcave e vështirëson manifestimin. Por kjo është e vërtetë nëse qëndroni brenda kornizës së teorisë tradicionale molekulare kinetike, dhe efekti mund të ketë arsye krejt të ndryshme.

Sipas mendimit tim, për momentin përshkrimi shkencor më i plotë dhe i besueshëm i efektit Rank është paraqitur në një artikull nga A.F. Gutsola (në formatin pdf). Uditërisht, në thelb të saj, përfundimet e tij për thelbin e fenomenit përkojnë me ato që morëm "në gishta". Fatkeqësisht, ai injoron faktorin e parë (ngjeshja adiabatike e gazit në rrezen e jashtme dhe zgjerimi në pjesën e brendshme), i cili, për mendimin tim, është shumë domethënës kur përdorni gazra të kompresueshëm, edhe pse vepron vetëm brenda pajisjes. Dhe faktori i dytë A. F. Gutsol e quan "ndarjen e mikrovolumave të shpejtë dhe të ngadaltë".

Sot në lidhje me motorin Stirling.
  (shumë video interesante)
  Pjesa 1
  Për kaq shumë, nuk dihet se çfarë është, kështu që do të ketë shumë teori.
  Kjo shpikje e mrekullueshme quhet edhe një motor me djegie të jashtme.
  Pistoni i punës është i mbushur me ajër ose gaz, dhe jashtë tij ndikohet nga nxehtësia.
  Pra, benzina nuk është e nevojshme për një motor të tillë, ai mund të punojë në gjithçka që prodhon nxehtësi, diell, dru zjarri, qymyr, gaz, naftë, karburant bërthamor. Në të gjitha ku mund të merrni ndryshimin e temperaturës, ka modele që funksionojnë edhe nga nxehtësia e dorës.

  Funksionimi i motorit nga nxehtësia e kupës:

Mjafton të themi se frigoriferët, pompat e nxehtësisë dhe kondicionerët, në fakt, janë edhe motorë Stirling, që punojnë vetëm në drejtim të kundërt.

Instalimet industriale diellore ku rrezet e diellit janë të përqendruara në lëngun e punës të motorit duke krijuar një ndryshim të madh të temperaturës.
  Fuqia e instalimeve të tilla arrin 50-70 kW.

Efikasiteti i motorëve të tillë mund të jetë nga 5 për modelet e zakonshme deri në 70% për versionet industriale që veprojnë nën një presion prej 300 atmosferash, që është 50-70% më e lartë se motorët me djegie të brendshme. Mjafton të themi se në anije kozmike dhe nëndetëse të fundit, janë motorët Stirling që përdoren.

Ky është një motor i zhvilluar nga NASA për punë në hapësirë, fuqi 2500 kW.
  lëngu i punës në hidrogjen me një presion prej 300 atmosferash.

Pastaj lind pyetja, pse kjo mrekulli nuk është një shpikje që nuk ia vlen në çdo shtëpi dhe oborr,
  Kur është e mjaftueshme ta vendosni lëngun e punës në një zjarr të zakonshëm dhe të shijoni praninë e energjisë elektrike? Unë mendoj se përgjigjja është e qartë, për sa kohë që ka naftë dhe ata që e zotërojnë atë në përdorim normal, ne nuk do ta shohim atë.
  Për të kontrolluar rezervat e naftës, luftërat janë lëshuar dhe shtete të tëra janë fshirë.
  Unë mendoj se nuk e çudit askush që Shtetet e Bashkuara sjell demokracinë vetëm në ato vende ku ka prodhim nafte, Siria, Kuvajti, Iraku, Libia, Irani, Sudani, Pakistani etj.
  Dhe për disa arsye nuk ka interes për regjimet e tjera diktatoriale.

Kjo ishte teksti.
  Një motor Stirling i prodhuar industrialisht për qëllime shtëpiake është shitur, por çmimi i tij është absolutisht i paarsyeshëm në rajonin prej 20-25 mijë dollarë. Me një fuqi 5-7 kW.
  Ka të ngjarë që nuk janë ata që duan.

Vetëm kohët e fundit, një kompani gjermane që prodhon kaldaja për ngrohje shtëpiake mori një licencë për të instaluar motorë me gjenerator aktual linear në produktet e tij.
  Me një fuqi termike prej 16-20 kW. (kjo është afërsisht ngrohja e një shtëpie me një sipërfaqe prej 120-150 metra)
  e gjithë nxehtësia e tepërt nuk del në tub, por shndërrohet në energji elektrike prej rreth 2 kW.
  Madhësia e një konverteri të tillë është si një termos prej 3 litrash.
  Shtë e vështirë të thuash se sa do të kushtojnë kaldaja të tilla, por të kesh një konvertues të tillë,
  çështja e furnizimit me energji do të zgjidhej. Vendosni lëngun e punës në një zjarr ose kutinë e zjarrit dhe kjo është ajo!
  Dikush mund të imagjinohet se si varësia e energjisë do të ishte kthyer përmbys, nëse në çdo shtëpi kazan që furnizon nxehtësi për të ngrohur zona të tëra, Stirlings të mëdha me presion të lartë ishin në furrat. Ndoshta për të gjithë sezonin e ngrohjes ishte e mundur të mos vareshin nga termocentralet.
  Dhe në të vërtetë, kush do të sjellë fitime të mëdha për ndërmarrjet gjeneruese?

Në shitje mund të gjeni modele të bukura, të punuar Stirling,
  por modelet janë shumë të shtrenjta, për shembull, ajo në foto kushton 32,000 rubla.

Video e punës së tyre:

Fotografitë e modeleve shtëpiake

Video e punës së motorëve shtëpiak:

Ata punojnë edhe nga dielli:

Njësia më e përparuar dhe e fuqishme e ftohur me ujë:

Një video interesante e punës së modelit shkollor:

Ne nuk jemi të mërzitur me modelet industriale.
  Por askush nuk mund të ndalojë të bëjë një motor të tillë vetë, megjithëse do të jetë shumë më pak i besueshëm dhe produktiv sesa dizajni industrial, por do të jetë i kudondodhur, dhe kjo është vetëm ajo që na nevojitet.
  Për ata që kanë shpuar dhe kanë gjetur vaj në kopshtin e tyre, kjo temë nuk është për ju,
  kërkoni kube distilimi.)))

Histori.
Motori i Stirling u patentua për herë të parë nga prifti skocez Robert Stirling më 27 shtator 1816. Parimi themelor i motorit Stirling është që vazhdimisht të ngrohni alternative dhe ftohjen e lëngut të punës në një cilindër të mbyllur.
  Vlen të thuhet se Stirling i parë industrial ka punuar në një fabrikë mekanike, duke aktivizuar një çekiç mekanik për 80 vjet.
  Në 1843, James Stirling përdori këtë motor në një fabrikë ku ai punonte si inxhinier në atë kohë. Në 1938, Philips investoi në një motor Stirling me një kapacitet prej më shumë se dyqind kuaj-fuqi dhe kthim më shumë se 30%. Motori Stirling ka shumë përparësi dhe ishte i përhapur në epokën e motorëve me avull.
  Në thelb ka tre lloje të motorit stirling.

Alpha-Stirling - përmban dy pistona të energjisë të veçantë në cilindra të veçantë. Njëra pistoni është e nxehtë, tjetra është e ftohtë. Një cilindër me një pistoni të nxehtë është vendosur në një shkëmbyes nxehtësie me një temperaturë më të lartë, ndërsa një cilindër me një pistoni të ftohtë është në një shkëmbyes nxehtësie më të freskët. Për këtë lloj motori, raporti i fuqisë ndaj vëllimit është mjaft i madh, por, për fat të keq, temperatura e lartë e pistonit "të nxehtë" krijon probleme teknike të caktuara.

  Rigjeneruesi është midis pjesës së nxehtë të tubit lidhës dhe të ftohtit.

Beta-Stirling është vetëm një cilindër, i nxehtë në njërën anë dhe i ftohtë nga ana tjetër. Brenda cilindrit, lëvizni një pistoni (nga i cili hiqet fuqia) dhe një "zhvendosës", i cili ndryshon vëllimin e zgavrës së nxehtë. Gazi pompohet nga pjesa e ftohtë e cilindrit në të nxehtë përmes regjeneruesit. Rigjeneruesi mund të jetë i jashtëm, si pjesë e një shkëmbyesi të nxehtësisë, ose mund të kombinohet me një pistoni zhvendosës.

Gamma-Stirling gjithashtu ka një pistoni dhe një “zhvendosës”, por dy cilindra janë një i ftohtë (një pistoni lëviz nga atje, nga e cila fuqia hiqet), dhe tjetra është e nxehtë nga njëra skaj dhe e ftohtë nga tjetra (një “lëvizës” lëviz atje). Rigjeneruesi mund të jetë i jashtëm, në këtë rast lidh pjesën e nxehtë të cilindrit të dytë me të ftohtin dhe njëkohësisht me cilindrin e parë (të ftohtë). Rigjeneruesi i brendshëm është pjesë e zhvendosësit.

Disavantazhet stirling:
  Konsumi i materialit është disavantazhi kryesor i motorit. Për motorët me djegie të jashtme në përgjithësi, dhe motorin Stirling në veçanti, lëngu i punës duhet të ftohet, dhe kjo çon në një rritje të konsiderueshme të parametrave dimensionale në masë të termocentralit për shkak të rritjes së radiatorëve.
Për të marrë karakteristika të krahasueshme me karakteristikat e ICE, është e nevojshme të aplikoni presione të larta (mbi 100 atm) dhe lloje të veçanta të lëngut të punës - hidrogjen, helium.
  (këtu po, ne nuk do të lejohemi të nëndetësen ose një anije kozmike)
  Nxehtësia nuk furnizohet direkt me lëngun e punës, por vetëm përmes mureve të shkëmbyesve të nxehtësisë. Muret kanë një përçueshmëri të kufizuar termike, kjo është arsyeja pse efikasiteti është më i ulët se sa pritej. Një shkëmbyes i nxehtësisë funksionon në kushte shumë të nxehta të transferimit të nxehtësisë, dhe me presione shumë të larta, gjë që kërkon përdorimin e materialeve me cilësi të lartë dhe të shtrenjtë. Krijimi i një shkëmbyesi të nxehtësisë që plotëson kërkesat në kundërshtim është shumë i vështirë. Sa më i lartë zona e transferimit të nxehtësisë, aq më pak humbje e nxehtësisë. Në të njëjtën kohë, madhësia e shkëmbyesit të nxehtësisë dhe vëllimi i lëngut të punës që nuk merr pjesë në punë rritet. Meqenëse burimi i nxehtësisë është i vendosur jashtë, motori ngadalë i përgjigjet ndryshimeve në fluksin e nxehtësisë të furnizuar në cilindër, dhe mund të mos japë menjëherë fuqinë e kërkuar gjatë fillimit.
  Për të ndryshuar shpejt fuqinë e motorit, përdoren metoda të ndryshme nga ato të përdorura në motorët me djegie të brendshme: një kapacitet tampon i një vëllimi të ndryshueshëm, një ndryshim në presionin mesatar të lëngut të punës në dhoma, një ndryshim në këndin e fazës midis pistonit të punës dhe zhvendosësit. (inercia, dhe kjo është saktësisht ajo që na duhet për gjeneratorin.)

avantazhet:
  Sidoqoftë, motori Stirling ka avantazhe që detyrojnë zhvillimin e tij.
  Efikasiteti i motorit Stirling mund të arrijë në 65-70% të efikasitetit të ciklit Carnot me një nivel modern të dizajnit dhe teknologjisë së prodhimit. Përveç kësaj, çift rrotullimi i motorit është pothuajse i pavarur nga shpejtësia e boshtit të boshtit të boshtit të këmbëve. Në motorët me djegie të brendshme, përkundrazi, çift rrotullimi maksimal arrihet në një gamë të ngushtë të shpejtësive rrotulluese.
  "Gjithëpërfshirja" e motorit - si të gjithë motorët me djegie të jashtme (ose më saktë, furnizimi i nxehtësisë së jashtme), motori Stirling mund të funksionojë nga pothuajse çdo ndryshim i temperaturës: për shembull, midis shtresave të ndryshme të ujit në oqean, nga dielli, nga një ngrohës bërthamor ose izotop, qymyr ose sobë druri dhe t. d.
  Motori nuk do të jetë "kapriçioz" për shkak të humbjes së shkëndijës, karburatorit të bllokuar ose baterisë së ulët, sepse nuk ka këto njësi. Koncepti i "motorit të ngecur" nuk ka kuptim për Stirlings. Stirling mund të ndalojë nëse ngarkesa tejkalon atë të llogaritur. Rinisja kryhet me anë të një kthesë të vetme të rruazës së boshtit të gungës.
Thjeshtësia e projektimit - dizajni i motorit është shumë i thjeshtë, ai nuk kërkon sisteme shtesë, siç është një mekanizëm i shpërndarjes së gazit. Fillon në mënyrë të pavarur dhe nuk ka nevojë për një startues. Karakteristikat e saj ju lejojnë të heqni qafe kutinë e marsheve. Sidoqoftë, siç u përmend më lart, ajo ka një konsum më të madh material.
  Burimi i rritur - thjeshtësia e projektimit, mungesa e shumë njësive "delikate" lejon që stirling të sigurojë një burim të paparë për motorë të tjerë në dhjetëra dhe qindra mijëra orë funksionim të vazhdueshëm.
  Fitueshmëria - në rastin e shndërrimit të energjisë diellore në energji elektrike, stirlings ndonjëherë japin efikasitet më të madh (deri në 31.25%) sesa motorët me avull.
  Djegia e karburantit ndodh jashtë vëllimit të brendshëm të motorit (në dallim nga motori i djegies së brendshme), i cili lejon djegien uniforme të karburantit dhe pasojat e tij të plotë (d.m.th. zgjedhja e energjisë maksimale që përmbahet në karburant dhe minimizimi i emetimit të komponentëve toksikë).
  Dizajni i motorit i mungon një sistem i ndezjes së tensionit të lartë, një sistemi valvulash dhe, në përputhje me rrethanat, një bosht me gunga. Motori Stirling i dizajnuar dhe prodhuar si duhet nuk kërkon rregullim dhe akordim gjatë gjithë ciklit jetësor.
  Motori i heshtur - Stirling nuk ka shter, që do të thotë se nuk bën zhurmë. Beta-sprovimi me një mekanizëm rombik është një pajisje e ekuilibruar në mënyrë të përsosur dhe, me një prodhim mjaft të lartë, nuk ka as dridhje (amplituda e dridhjeve është më pak se 0.0038 mm).
  Mirësia e mjedisit - në vetvete, stuhimi nuk ka asnjë pjesë ose procese që mund të kontribuojnë në ndotjen e mjedisit. Nuk konsumon një lëng pune. Miqësia mjedisore e motorit është kryesisht për shkak të mirëdashjes mjedisore të burimit të nxehtësisë. Vlen gjithashtu të përmendet se është më e lehtë të sigurohet djegia e plotë e karburantit në një motor me djegie të jashtme sesa në një motor me djegie të brendshme.

nëndetëse
Përparësitë e Stirling çuan në faktin se edhe në gjysmën e parë të viteve 1960 drejtoritë detare treguan mundësinë e instalimit të motorëve jo të paqëndrueshëm Stirling në nëndetëse Sch Swedishrmen të bëra suedisht. Sidoqoftë, as Schörmen dhe as Nakken dhe Westerjötland pas tyre nuk morën termocentralet e përmendura. Dhe vetëm në 1988 nëndetësja e kokës e tipit Nakken u konvertua për motorët Stirling. Me ta ajo shkoi nën ujë për më shumë se 10,000 orë. Me fjalë të tjera, ishin suedezët ata që hapën epokën e sistemeve të shtytjes anaerobe ndihmëse në ndërtimin e anijeve nënujore. Dhe nëse Nakken është anija e parë eksperimentale e kësaj nënklase, nëndetëse të tipit Gotland u bënë varkat e para të prodhimit me motorë Stirling që i lejojnë ata të qëndrojnë nën ujë vazhdimisht deri në 20 ditë. Aktualisht, të gjitha nëndetësit e Marinës Suedeze janë të pajisura me motorë Stirling, dhe ndërtuesit e anijeve suedeze tashmë kanë përpunuar teknologjinë e pajisjes së nëndetëseve me këta motorë duke prerë një ndarje shtesë në të cilën ndodhet sistemi i ri i shtytjes. Motorë të ngjashëm janë instaluar edhe në nëndetësit më të fundit japoneze.

Një nga aplikimet jo-tradicionale të motorit Stirling është ilaçi. Përdoret në sistemet artificiale të zemrës. Si rregull, radioizotopët janë burimi i energjisë në sisteme të tilla.

Një shembull i përdorimit të një motori për të ftohur një procesor

Për ne, avantazhet e gjithë kësaj teknologjie është se një person kompetent do të jetë në gjendje të riprodhojë hartimin e atyre materialeve që do të jenë në dispozicion, por për një ndërtim me cilësi të lartë dhe të qëndrueshme, duhet të mendoni paraprakisht, sot.
  Për secilin person, një motor i tillë mund të jetë një burim energjie.
  Nëse vendbanimi është më shumë se 30-50 njerëz, atëherë mund të dilni me një stoker për gjithë orën
  marrja e energjisë elektrike. Dhe energjia elektrike është gjithçka.
  Pompat, prodhimi i ujit, ndriçimi, siguria rrethuese, funksionimi i veglave të energjisë, pajisjet shtëpiake, një kompjuter me të dhëna të mbledhura, në përgjithësi, një fortesë e civilizimit.
  Një video interesante nga entuziastët që rikthen motorët Stirling
  duke punuar me sukses në fillim të shekullit të kaluar.

Ajo që dua të them në përfundim.
  Me shumë mundësi, motori Stirling është një ilaç në periudhën e furnizimit me energji për energji,
  si elektrike, ashtu edhe mekanike.
  Sepse nuk është i lidhur me diellin, i cili shkëlqen gjatë ditës dhe energjia elektrike është e nevojshme gjatë natës,
  Për më tepër, kur drita është e nevojshme më së shumti në dimër, retë e pabesë varen me muaj në qiell.
Nuk jam i lidhur me erën, e cila fryn kur dëshiron dhe si dëshiron, nuk di për ju, kam mjaftueshëm erë që fryn 20 ditë në vit.
  Jo i lidhur me benzinë \u200b\u200bdhe vaj, ndoshta në Tyumen dhe nëse dëshiron, mund të arrish në fund të naftës,
  me ne vetëm nëse gërmoni drejt depozitave të Venezuelës.
  Nuk është e lidhur me presionin dhe rrjedhën e ujit, është mirë për dikë në fushat e lumenjve dhe përrenjve, uji më i afërt i madh nga unë është rreptësisht në veri përgjatë horizontit 12 km ose rreptësisht poshtë 40 metra.

Stirling na dha shpikjen e tij unike që mund dhe duhet të realizohet.
  Komoditet, besueshmëri, gjithëpërfshirje siç është një sobë konvencionale ose kutia e zjarrit.
  Gjëja kryesore është të hedhni dru zjarri në furrë, ose qymyr, dikush si ai.

Faleminderit për vëmendjen tuaj, që të vazhdoni ...

1. Efikasiteti teorik, duket se mund të jetë i barabartë me efikasitetin e ciklit ideal të Carnot (domethënë maksimumin e mundshëm, në një ndryshim të caktuar të temperaturës), por nën kushtin e një rigjeneruesi "ideal", me një koeficient të transferimit të nxehtësisë 1.0. Këtu është e paqartë. Disa burime shkruajnë se koeficienti maksimal është 0.5, duke justifikuar se nxehtësia do të transferojë nga një trup i nxehtë në një të ftohtë derisa temperatura e tyre të jetë e barabartë, domethënë, ata do të arrijnë gjysmën e diferencës së temperaturës midis trupave të nxehtë dhe të ftohtë (i njëjti koeficient është 0.5). Por disa burime përmendin koeficientin e transferimit të nxehtësisë së rigjeneruesit deri në 0,98, ndërsa nuk përshkruan se si arrihet kjo. Aty ku është e vërteta, nuk është e qartë.
  2. Alpha-Stirling (dy cilindra me pistona - të nxehtë dhe të ftohtë) ka probleme në lubrifikimin e pistonit të nxehtë. Atëherë pse saktësisht ky lloj është i njohur?
  3. Betta-stirlig (një cilindër, me një zhvendosës në pjesën e nxehtë dhe një pistoni në të ftohtë) dhe gama-stirling (dy cilindra - të nxehtë me një zhvendosës dhe të ftohtë me një pistoni) nuk kanë probleme të vajosjes, pasi fërkimi kundër mureve është vetëm në cilindrin e ftohtë dhe zhvendosësi ka një pastrim nga muret e cilindrit dhe nuk ka nevojë për vajosje. Kjo do të thotë, motorë të tillë mund të funksionojnë me një ndryshim të madh të temperaturës, që do të thotë me efikasitet të lartë. Por, për disa arsye, ato konsiderohen më pak premtuese sesa alfa-stirling.

Për më tepër, një tregues i rëndësishëm që ndikon në efikasitetin është koha e ciklit (numri i revolucioneve) - sa më i madh të jetë, aq më i mirë është transferimi i nxehtësisë dhe efikasiteti më i lartë. Por, në të njëjtën kohë, ekziston një "garë për shitje", e cila justifikohet me marketing, përveç interesave të marketingut, por mjaft të vështirë. Kjo do të thotë, një arsye e tillë si "humbjet në kutinë e ingranazheve me shpejtësi të ulët" nuk e mban ujin - humbjet e tilla llogariten vetëm si përqindje, dhe rritja e efikasitetit mund të jetë më e lartë se 10-30%. Prandaj, duket se zhvilluesit po ndjekin më shumë karakteristika të tilla si densiteti i energjisë dhe shpejtësia, në mënyrë që të kundërvihen "stirling" të motorit me djegie të brendshme, dhe efikasiteti është sakrifikuar.

Por ju mund të lini tani garën me motorin me djegie të brendshme në transport dhe të përqendroheni në motorët e palëvizshëm të Stirling, duke punuar për të rritur efikasitetin e tyre dhe për të zvogëluar koston e dizajnit. Duke funksionuar në çdo lloj karburanti, përfshirë energjinë diellore, këta motorë mund të konkurrojnë, në të ardhmen, me panelet diellore. Dhe ata kanë perspektivë të mirë në fushën e energjisë së rinovueshme, përfshirë karburantin e drurit, i cili është "rikthyer" për shkak të energjisë diellore në disa dekada. Dhe përsëri, natyra e kudogjendur e këtyre motorëve bën të mundur krijimin e termocentraleve (përfshirë ato shtëpiake) të një lloji të kombinuar - për sa kohë që ka diell, funksionon nga energjia diellore, kur jo, atëherë në karburant të ngurtë.

Vërtetë, arritja e efikasitetit të lartë nuk është drejtimi i vetëm që ia vlen të luftosh, motorët Stirling kanë një tjetër pengesë - pasi që burimi i nxehtësisë është jashtë vëllimit të motorit dhe lëngu i punës (gazi) ka përçueshmëri të ulët termike, rezulton se merr pjesë në punë vetëm gazi i vendosur në muret e cilindrit. Kjo do të thotë që raporti i rritjes së fuqisë ndaj rritjes së vëllimit të cilindrit është anasjelltas katror. Kjo do të thotë, për të rritur fuqinë me 5 herë, është e nevojshme të rritet vëllimi i cilindrit për 25 herë.
  Kjo është arsyeja pse, në agimin e "stirling", motorë pak a shumë të fuqishëm ishin edhe më masivë se motorët me avull me të njëjtën fuqi. Tani ky problem zgjidhet duke pompuar motorin me gaz nën presion të lartë, domethënë, masa e lëngut të punës rritet me të njëjtin vëllim. Por kjo mënyrë është gjithashtu një mbarim - në motorët më shumë se nja dy litra, përsëri, ekziston i njëjti problem, raporti kuadratik i rritjes së vëllimit ndaj rritjes së energjisë. Dhe problemet me rrjedhjen e lëngut punues në presione prej 100-200 atmosferash janë të vështira për t'u zgjidhur.

Në këtë sfond, një zgjidhje tjetër duket më premtuese - për të bërë të gjithë gazin brenda motorit, pavarësisht nga vëllimi. Një zgjidhje e tillë, megjithë thjeshtësinë e zbatimit, u propozua vetëm kohët e fundit (burimi - http://zayvka2016131416.blogspot.ru/) - të vendosni një pompë ose tifoz që do të krijojë prurje gazi brenda motorit. Dhe, në analogji me tifozin që fryn në radiator, shkalla e ftohjes së mureve të cilindrave me gazin e punës të motorit do të rritet dhe sigurimi i pjesëmarrjes maksimale të këtij gazi në punë, pavarësisht nga madhësia e cilindrit. Në teori, kjo duhet të japë shtysë në zhvillimin e motorëve Stirling, pasi kjo ju lejon të krijoni versione mjaft të thjeshtë dhe të fuqishëm të këtyre motorëve.
  Dhe nëse nuk i ndjekim dimensionet e përgjithshme të ICE të automobilave, atëherë së shpejti ndoshta do të dëgjojmë më në fund për motorët që përdorin dru ose energji diellore me një efikasitet prej 60-70%. Dhe edhe nëse ata nuk mund të konkurrojnë në madhësi me motorin e djegies së brendshme, por ato mund të sigurojnë gjenerimin e energjisë elektrike të lirë. Dhe kjo, nga ana tjetër, mund të kontribuojë në rritjen e fizibilitetit ekonomik të automjeteve elektrike. Epo, dhe në kombinim me kaldajat e pirolizës që fitojnë popullaritet, mund të çojë në një autonomi të plotë në furnizimin me energji të banesave (veçanërisht shtëpitë e reja, të cilat kërkojnë një sasi të konsiderueshme për t'u lidhur me tubacionet e energjisë elektrike dhe gazit).

Diqka e tillë. Do të jem i lumtur të dëgjoj kritikat për llogaritjet e mia.

Shumë janë të interesuar për parimin e funksionimit të motorit Stirling, dhe jo vetëm jashtë kureshtjes boshe, por edhe sepse nëse nuk e kuptoni bazën e veprimit të tij, është shumë e vështirë të bëni një model pune. Ky botim detajon dhe sa më shumë të jetë e mundur, në mënyrë të përmbledhur, jep një përgjigje për këtë pyetje. Dhe qartë gjithçka është paraqitur në tutorialin e videos me të gjitha skemat.

Në këtë dyqan kinez mund të gjeni një gjenerator të shkëlqyeshëm.

Konsideroni së pari

Vetë motori përbëhet nga një cilindër në të cilin lëvizësi lëvizës dhe nga një cilindër i dytë në të cilin drejton pistoni i punës. Muret anësore të një cilindri të madh nuk kryejnë nxehtësi. Pjesa e sipërme është e ftohtë, pjesa e poshtme është e nxehtë. Kur zhvendosësi zbret, duke bllokuar pllakën e nxehtë, ajri ftohet dhe kompresohet ashpër, duke tërhequr pistonin e punës (jeshil në video).

Kur zhvendosësi lëviz lart, bllokon pjatën e ftohtë, ajri nga pllaka e poshtme nxehet ashpër, zgjerohet (nga ngrohja) dhe zhvendos pistonin e gjelbër të punuar lart.

Parimi i funksionimit të motorit Stirling me temperaturë të lartë

Pjesët e majta dhe të djathta të cilindrit nuk prekin njëri-tjetrin. Midis tyre është një izolues i nxehtësisë. Kur zhvendosësi është në anën e majtë, ai zhvendos të gjithë ajrin e nxehtë në të djathtë, ajri ftohet, duke thithur pistonin e punës. Kur zhvendosësi shkon në të djathtë, nxjerr të gjithë ajrin në dhomën e nxehtë, ajri nxehet, zgjerohet dhe zhvendos pistonin e punës në të djathtë. Pistoni i punës dhe zhvendosësi janë të lidhur nga një bosht me gunga me një ndërrim prej 90 gradë. Tjetra, cikli përsëritet.

Në mënyrë që të kuptoni përfundimisht parimin e funksionimit të motorit Stirling, duhet të mbledhni strukturën e tij të punës dhe, në procesin e akordimit të rregullt, ta përmirësoni atë dhe ta provoni atë me konfigurime të ndryshme.
  Për kuptimin më të thjeshtë të ligjeve me të cilat punon motori, mjafton ta bëni këtë:
  - të bëjë një cilindër me një zhvendosës;
  - instaloni një tullumbace gome në vend të një pistoni pune;
  - Mos e vendosni akoma fluturuesin;
  - ngrohni pjesën e poshtme të pajisjes, ftohni pjesën e sipërme dhe filloni të ndryshoni pozicionin e zhvendosësit;
  - nëse përpiqeni të ngrini lartësuesin - topi do të fryhet ndjeshëm;
  - nëse ulni lëvizësin poshtë - topi do të shpjerë.
  Kështu, këto hapa të thjeshtë do të tregojnë qartë se si gjithçka ndodh në mekanizmin e motorit.
  - Tjetra, zëvendësoni balonën me një pistoni;
  - pistoni duhet të lëvizë lirshëm, por gjithçka duhet të rregullohet në mënyrë që të mos lejojë ajrin;
  - lyejmë pistonin me yndyrë silikoni;
  - të bëjë veprimet e njëjta që janë kryer më parë me top, por me pistonin;
  - vëzhgoni goditjen e pistonit, fiksojeni në shënimet në fletoren e punës, në mënyrë që të llogaritni goditjen (kthesën) e boshtit të gungës;
  - bëni një fluturues fluturues, shufër lidhës, bosht me gunga dhe gjithçka, motori Stirling është gati!
  - në fund provoni pajisjen e përfunduar.

Pika të rëndësishme nëse e bëni vetë motorin

1. Muret e cilindrit ku shkon zhvendosësi duhet të bëhen në mënyrë që të mos bëhet nxehtësia.
  2. Një skaj i cilindrit është i ftohtë, tjetri është i nxehtë. Sa më i madh ndryshimi i temperaturës, aq më i lartë është efikasiteti.
  3. Duhet të ketë një hendek midis mureve të cilindrit dhe zhvendosësit (3 mm është i mjaftueshëm) në mënyrë që ajri të mund të rrjedhë nga dhoma e ftohtë në dhomën e nxehtë.
  4. Nuk duhet të ketë rrjedhje ajri (minimizoni ato). Kjo është një nga arsyet kryesore që e mban motorin të mos funksionojë.
  5. Hiq të gjithë fërkimin në maksimum. Përdorni yndyrat silikoni - jep një rezultat shumë të mirë.
  Fat i mirë në krijimtarinë teknike!

Si të adaptoni një gjenerator aktual për këtë motor. Dhe këtu është një model tjetër që mund të mbledhësh në shtëpi.

Si funksionojnë motorët Stirling?

Për gati 200 vjet, motorët termikë, të njohur me emrin e shpikësit të tyre, njiheshin si motorë Stirling. Shpikësi i tyre punoi në ndërtimin e motorit të nxehtësisë më të efektshme ose optimale të punës. Stirling iu afrua problemit në një mënyrë mjaft shkencore. Kjo do të thotë, motori (qarkullimi i tij teorik) u analizua dhe u verifikua në mënyrë llogaritëse para se të ndërtohej prototipi. Gjithçka në teori dukej shumë premtuese. Në parim, akoma supozohej se ata duhet të ishin një nga motorët më të efektshëm të nxehtësisë. Atëherë, pse nuk udhëtojmë me makina që përdorin Stirling, megjithë përparësitë e tyre të shumta?

Një vizatim i një motori Stirling nga një patentë origjinale nga 1816. Burimi: Wikimedia Commons ,.

Për të marrë fuqi të dobishme nga një motor pistoni, duhet të zhvillojë një çift rrotullues mjaft të lartë ose të arrijë një shpejtësi të lartë të rrotullimit. Motorët e stirlingut nuk arrijnë shpejtësi të lartë rrotulluese, kështu që le të shohim pikën. Në thelb, kjo do të varet nga forca që vepron në pistoni, dhe kjo, nga ana tjetër, nga presioni i lëngut që funksionon në goditje dhe sipërfaqja e pistonit që funksionon. Këto konsiderata të thjeshtuara do të na ndihmojnë të kuptojmë problemet strukturore të motorëve Stirling. Në mënyrë që motori të jetë më i madh se modeli në tryezë, ai duhet të jetë i madh - të ketë një pistoni pune me diametër të madh, ose pistoni duhet të jetë nën presion të lartë gjatë goditjes.

Një model tipik “desktop” i një motori Stirling nga kthesa e shekujve 20 dhe 21. Diametri i avionit: rreth 30 mm. Ai duhet të përfshihet në grupin e të ashtuquajturave "Vegël".

Historia e motorit Stirling në shekullin XIX

Në fillim të shekullit XIX, motorët u përdorën kryesisht për të drejtuar makina (për shembull, pompa në miniera, disqet e makinave qendrore në fabrika), dhe motorët mund të ishin të mëdha. Në rendin e ditës u treguan cilindra pune me diametër më shumë se 0.5-1 m.Pavarësisht kësaj, motorët me avull të Watt fituan konkursin për motorët Stirling. Vërtetë, motorët Stirling ishin më të thjeshtë në dizajn dhe trajtim, por motorët me avull, duke përfshirë të gjithë sistemin (dhomën e bojlerit) dhe të gjitha mangësitë e tyre, megjithatë, ishin më efikase (lexo: më të lira për tu operuar) dhe siguruan më shumë fuqi. Edhe në sistemet e lëvizshme siç janë anijet dhe trenat (në Angli dhe Skoci në mesin e shekullit të 19-të, rrjeti hekurudhor ishte zhvilluar tashmë), motorët me avull ishin shumë më të mirë.

Stirling motor industrial që prej rreth 1860. Motori i paraqitur, i prodhuar nga Ericsson, zbatoi një cikël të modifikuar Stirling, të quajtur pas krijuesit të tij Eriksson  . Burimi: Wikimedia Commons, Vasárnapi Ujság, 1861/8 .

Sigurisht, motorët Stirling u përdorën këtu dhe atje, por ato nuk dominuan në treg. Për më tepër, motorët e instaluar Stirling shpesh zëvendësoheshin nga motorë me avull, dhe ato që mbeteshin tashmë konsideroheshin rrallë dhe aplikime të ngrohta. Në Evropë, ndoshta motorët më të famshëm Stirling nga kthesa e shekujve 19 dhe 20 ishin ato që përdoren në ... pompa akuariumi. Një nga prodhuesit më të famshëm të motorëve të tillë gjatë kësaj periudhe ishte kompania Louis heinrici .

Familja e motorit Stirling nga Louis Heinrici. Ilustrim nga katalogu i kompanisë që nga viti 1914. Burimi: Wikimedia Commons,

Por përsëri në temë. Në fund të shekullit të 19-të, motorët me djegie të brendshme u shfaqën, së pari me gaz, dhe më pas me karburant të lëngshëm. Përveç kësaj, motorët elektrikë u shfaqën edhe në disqet e automobilave. Teorikisht, motorët Stirling duhet të jenë më të mirët nga të gjithë (pavarësisht se çfarë do të thotë kjo), prandaj, gjatë gjithë kohës bota e shkencës dhe teknologjisë ka qenë e interesuar në mënyrë periodike për ta. Që nga ndërtimi i motorëve të mëdhenj Stirling në shekullin XIX humbi kuptimin e tij, u bënë përpjekje për të ndërtuar motorë të vegjël, por me një presion të lartë të lëngut të punës, në mënyrë që sistemet e motorit të krijuar të jenë konkurrues me motorët me djegie të brendshme. Kulmi i funksionimit në motorë të tillë ndodhi në vitet 1950 dhe 1960. Sigurisht, u shfaq një grup i konsiderueshëm problemesh që u zgjidhën pak a shumë me sukses.

Një gjenerator elektrik i disponueshëm komercial i drejtuar nga një motor Philips Stirling nga mesi i shekullit të 20-të (1953). Energjia elektrike: rreth 180 vat. Lartësia e çështjes: rreth 0.5 m Burimi: Wikimedia Commons, Norbert Schnitzler.

Përdorimi i heliumit

Në të njëjtën kohë, lindi ideja për të zëvendësuar faktorin e punës. Deri tani, nën moton "faktor pune" në motorët Stirling, ne e kuptuam ajrin e zakonshëm atmosferik. Në një pikë, inxhinierët dhe shkencëtarët shtruan një pyetje: a ka ndonjë gjë më të mirë përsa i përket vetive termodinamike? Po. Pak a shumë që nga vitet '30, ky gaz është shitur në sasi industriale. Ky është helium. Përdorimi i heliumit si një substancë pune rrit ndjeshëm efikasitetin e motorëve Stirling. Sidoqoftë, përdorimi i një faktori të ri shkaktoi probleme krejtësisht të reja. Heliumi ruhet dobët edhe në temperaturën e dhomës. Kjo është për shkak të grimcave shumë të vogla, ajo tenton të depërtojë në shumicën e materialeve të përdorura në teknologjinë e kokës së çelikut. Në vitet 60 dhe 70 u studiuan motorët helium. Karakteristika e tyre karakteristike, e dukshme në fotografi, ... është ngjitur me motorin e një cilindri helium të përdorur për të rimbushur gazin duke e lënë motorin nëpër pothuajse të gjithë elementët e tij. Problemi ishte serioz. Për të siguruar konkurrencën me sistemet e tjera të motorit (d.m.th., kryesisht motorët me djegie të brendshme), presioni mesatar i mediumit të punës në motorët Stirling ishte 20 ... 30 bar, dhe temperatura e pjesëve të nxehta të motorëve (ngrohës) shpesh tejkalonte 500 gradë Celsius (me ndryshim të temperaturës 400 gradë). Problemet e rrjedhjes së motorit në helium nuk janë zgjidhur ende praktikisht dhe ekonomikisht. Për të siguruar konkurrencën me sistemet e tjera të motorit (d.m.th., kryesisht motorët me djegie të brendshme), presioni mesatar i mediumit të punës në motorët Stirling ishte 20 ... 30 bar, dhe temperatura e pjesëve të nxehta të motorëve (ngrohës) shpesh tejkalonte 500 gradë Celsius (me ndryshim të temperaturës 400 gradë). Problemet e rrjedhjes së motorit në helium nuk janë zgjidhur ende praktikisht dhe ekonomikisht. Për të siguruar konkurrencën me sistemet e tjera të motorit (d.m.th., kryesisht motorët me djegie të brendshme), presioni mesatar i mediumit të punës në motorët Stirling ishte 20 ... 30 bar, dhe temperatura e pjesëve të nxehta të motorëve (ngrohës) shpesh tejkalonte 500 gradë Celsius (me ndryshim të temperaturës 400 gradë). Problemet e rrjedhjes së motorit në helium nuk janë zgjidhur ende praktikisht dhe ekonomikisht.

Motorë stirling, përdorimi i tyre në fund të shekullit të 20-të

Në fund të shekullit të 20-të, motorët e Stirling u kthyen përsëri. Të dyja NASA, Departamenti i Shtetit i SHBA dhe Bashkimi Evropian kanë investuar në hulumtimin e gjeneratave të reja të motorëve Stirling. Ato kryesisht ishin të destinuara për sistemet diellore (d.m.th., burimi i nxehtësisë supozohej të ishte rrezet e diellit të përqendruara në një pasqyrë të madhe parabolike në ngrohësin e motorit). Shumë prej këtyre motorëve kishin një dizajn të pabarabartë.

Një shembull i modelimit të motorit Stirling të propozuar nga Z. Maciej Zhukash në përputhje me patentën P.389415. Projekti u krye si pjesë e punës së masterit në fakultetin SiMR në Universitetin e Teknologjisë në Varshavë (mbikëqyrës: Prof. Vyaslav Ostapski, PhD, Eng.

Ideja e kësaj ideje ishte që i gjithë motori me një gjenerator elektrik të mbyllet në një rast të mbyllur (për helium) jo-heqës, duke besuar se ai nuk mund të përdoret gjatë gjithë jetës së tij. Sidoqoftë, këtë herë teknologjia dështoi. Nëse do të merreshin rezultate pozitive, ato shoqëroheshin me kosto shumë të larta. Epo, motorët më të zakonshëm Stirling në shekullin e njëzetë mbetën në Indi, tifozët e tavolinës, strukturisht të ngjashëm me pompat e lartpërmendura të akuariumit ...

Një shembull i një sistemi diellor me një gjenerator elektrik të drejtuar nga një motor Stirling.

Nga e kaluara në të ardhmen! Në 1817, prifti skocez Robert Stirling mori ... një patentë për një lloj të ri motori, të quajtur më vonë, si motorët me naftë, emrin e shpikësit - stirling. Famullia e një qyteti të vogël skocez ka shikuar gjatë dhe me dyshime të dukshme tek bariu i tyre shpirtëror. Sigurisht qe do! Zhurmimet dhe gjëmimet që depërtuan në muret e hambarit, ku babai i Stirling shpesh zhdukej, mund të ngatërronte jo vetëm mendjet e tyre nga frika e Zotit. Thashethemet e vazhdueshme qarkullonin se një dragua i tmerrshëm po mbahej në hambar, të cilin babai i shenjtë e zbuti dhe ushqehej me lakuriq dhe vajguri.

Por Robert Stirling, një nga njerëzit më të shkolluar në Skoci, nuk u hutua nga armiqësia e kopesë. Affairsështjet dhe përkujdesjet botërore e pushtuan atë gjithnjë e më shumë, në dëm të shërbimit të Zotit: pastori u mor me makinë ... me makina.

Ishujt Britanikë në atë kohë po pësuan një revolucion industrial: prodhuesit po zhvilloheshin me shpejtësi. Dhe ministrat e adhurimit nuk qëndrojnë indiferentë ndaj të ardhurave të mëdha që premton një mënyrë të re të prodhimit.

Me bekimin e kishës dhe me ndihmën e prodhuesve u ndërtuan disa makina Stirling, dhe më të mirat e tyre, në 45 litra. S., ka punuar tre vjet në një minierë në Dundi.

Zhvillimi i mëtutjeshëm i Stirlings u vonua: në vitet 60 të shekullit të kaluar, motori i ri Erickson hyri në arenë.

Të dyja modelet kishin shumë të përbashkëta. Këta ishin motorë me djegie të jashtme. Në të dy makinat, ajri ishte lëngu i punës, dhe në të dy motorët kryesorë ishte rigjeneruesi, duke kaluar nëpër të cilin ajri i nxehtë i shkarkimit lëshonte të gjithë nxehtësinë. Një pjesë e freskët e ajrit, duke përshkuar një rrjetë metalike të dendur, e largoi këtë nxehtësi para se të futej në cilindrin e punës.

Sipas skemës në figurën 1, është e mundur të gjurmoni se si ajri përmes tubit të thithjes 10 dhe valvulës 4 hyn në kompresor 3, është i ngjeshur dhe përmes valvulës 5 futet në rezervuarin e ndërmjetëm. Në këtë kohë, nuanca 8 mbyll tubin e shkarkimit 9, dhe ajri përmes regjeneratorit hyn në cilindrin e punës 1, të nxehur nga furra 11. Këtu ajri zgjerohet, duke bërë punë të dobishme, e cila është drejtuar pjesërisht në pistonin e rëndë që duhet të ngrihet, dhe pjesërisht të kompresojë ajrin e ftohtë në kompresor 3. Ndërsa zbret, pistoni e shtyn ajrin e shkarkimit përmes regjeneratorit 7 dhe dredhës 8 në tubin e shkarkimit. Kur ulni pistonin, një pjesë e freskët e ajrit thithet në kompresor.

1 - cilindër pune, 2 - pistoni; 3 - kompresor; 4 - valvula e thithjes; 5 - valvula e shkarkimit; 6 - rezervuari i ndërmjetëm; 7 - rigjenerues; 8 - valvula bypass; 9 - një tub shter; 10 - tub thithjeje; 11 është një zjarr.

Si ajo ashtu edhe modelet e tjera nuk ndryshonin në përfitueshmëri. Por për disa arsye kishte më shumë probleme me motorin e Skocezit dhe ishte më pak i besueshëm se motori i Erickson. Ndoshta kjo është arsyeja pse ata shikuan një detaj shumë të rëndësishëm: me fuqi të barabarta, motori Stirling ishte më kompakt. Përveç kësaj, ai kishte një avantazh të rëndësishëm në termodinamikën ...

Kompresimi, ngrohja, zgjerimi, ftohja - këto janë katër proceset kryesore të nevojshme për funksionimin e çdo motori të nxehtësisë. Secila prej tyre mund të kryhet në mënyra të ndryshme. Thuaj, ngrohja dhe ftohja e gazit mund të kryhet në një zgavër të mbyllur të vëllimit konstant (proces izokorik) ose nën një pistoni lëvizës nën presion të vazhdueshëm (procesi izobarik). Kompresimi i gazit ose zgjerimi mund të ndodhë në një temperaturë konstante (proces izotermik) ose pa shkëmbim të nxehtësisë me mjedisin (procesi adiabatic). Përbërja e zinxhirëve të mbyllur nga kombinime të ndryshme të proceseve të tilla, nuk është e vështirë të përftohen ciklet teorike me të cilat funksionojnë të gjithë motorët moderne të ngrohjes. Thuaj, një kombinim i dy adiabats dhe dy isochores formojnë ciklin teorik të një motor benzine. Nëse zëvendësoni izokoren në të, përgjatë së cilës gazi nxehet, me izobarin - merrni një cikël dizel. Dy adiabats dhe dy isobars do të japin ciklin teorik të një turbine me gaz. Ndër të gjitha ciklet e imagjinueshme, kombinimi i dy adiabats dhe dy izotermave luan një rol veçanërisht të rëndësishëm në termodinamikën, pasi motori me efikasitetin më të lartë duhet të funksionojë në një cikël të tillë - ciklin Carnot.

Nëse në motorin Stirling nxehtësia furnizohej përmes izochores, atëherë në Erickson ky proces ndodhi përgjatë izobarit, dhe proceset e ngjeshjes dhe zgjerimit kanë vazhduar përgjatë izotermave.

Në fillim të shekullit tonë, motorët Erickson me fuqi të vogël (rreth 10-20 hp.) Gjetën aplikim në vende të ndryshme. Mijëra instalime të tilla punuan në fabrika, shtypshkronja, miniera dhe miniera, shtrembëruan boshtet e makinave, pompuan ujin, ngritën ashensorët. Nën emrin "ngrohtësi dhe forcë" ata ishin të njohur në Rusi.

U bënë përpjekje për të bërë një motor të madh detar, por rezultatet e provës dekurajuan jo vetëm skeptikët, por edhe vetë Erickson. Përkundër profecive të së parës, anija “lëvizi” dhe madje kaloi Oqeanin Atlantik. Por pritjet e shpikësit gjithashtu u mashtruan: katër motorë gjigantë në vend të 1000 litrave. a. zhvilluar vetëm 300 litra. a. Konsumi i qymyrit doli të jetë i njëjtë me atë të motorëve me avull. Për më tepër, fundet e cilindrave të punës deri në fund të fluturimit u dogjën, dhe në Angli motorët duhej të hiqeshin dhe të zëvendësoheshin fshehurazi me një motor me avull konvencional. Mbi të gjitha fatkeqësitë gjatë kthimit për në Amerikë, anija u rrëzua dhe vdiq me gjithë ekuipazhin.

1 - pistoni i punës 2 - zhvendosës i pistonit; 3 - pije freskuese; 4 - ngrohës; 5 - rigjenerator; 6 - hapësirë \u200b\u200be ftohtë; 7 - hapësirë \u200b\u200be nxehtë.

Pasi braktisi idenë e ndërtimit të "makinave me kalori të lartë" me fuqi të lartë, Erickson organizoi prodhimin në masë të motorëve të vegjël. Fakti është se niveli i shkencës dhe teknologjisë së asaj kohe nuk lejoi të dizajnonte dhe ndërtonte një makinë të fortë dhe ekonomike.

Por goditja kryesore për Erickson u shkaktua nga shpikësit e motorit me djegie të brendshme. Zhvillimi i shpejtë i motorëve me naftë dhe motorëve karburatorë e bëri harresën një ide të mirë.

... Ka kaluar një shekull. Në vitet '30, një nga departamentet ushtarake udhëzoi Philips të krijojë një termocentral me një kapacitet 200-400 vat për një radio stacion marshues. Për më tepër, motori duhet të jetë i kudondodhur, domethënë të funksionojë në çdo lloj karburanti.

Specialistët e kompanisë janë plotësisht të vendosur për të punuar. Ne filluam me studime të cikleve të ndryshme termodinamike dhe, për habinë time, zbuluam se teorikisht më ekonomik është motori Stirling i harruar prej kohësh.

Lufta pezulloi kërkimet, por në fund të viteve 40, puna vazhdoi. Dhe pastaj, si rezultat i eksperimenteve dhe llogaritjeve të shumta, u bë një zbulim i ri - një lak i mbyllur në të cilin nën një presion prej rreth 200 atmosfere. lëngu i qarkullimit qarkullon (hidrogjen ose helium, pasi ka viskozitetin më të ulët dhe aftësinë më të lartë të nxehtësisë). Vërtetë, pasi e mbyllën ciklin, inxhinierët u detyruan të kujdesen për ftohjen artificiale të lëngut të punës. Pra, kishte një ftohës i cili nuk ishte në motorët e parë të djegies së jashtme. Dhe, megjithëse ngrohësi dhe ftohësi, pavarësisht sa janë kompakt, e bëjnë stirling më të rëndë, ata i thonë atij një cilësi shumë të rëndësishme.

Të izoluar nga mjedisi i jashtëm, ata janë praktikisht të pavarur prej tij. Stirling mund të funksionojë nga çdo burim i nxehtësisë kudo: nën ujë, nëntokë, në hapësirë \u200b\u200b- domethënë, kur motorët me djegie të brendshme që kanë nevojë për ajër nuk mund të funksionojnë. Në kushte të tilla, në parim, ngrohësit dhe ftohësit që transferojnë nxehtësinë përmes murit nuk mund të shpërndahen. Dhe pastaj Stirling mundi rivalët e tyre, madje edhe nga pesha. Në prototipat e parë, graviteti specifik për njësi të energjisë ishte rreth 6-7 kg për litër. me., si naftë me anije. Stirlings moderne kanë një raport edhe më të vogël - 1,5-2 kg për litër. a. Ato janë edhe më kompakte dhe të lehta.

Pra, qark është bërë qark i dyfishtë: një qark me një agjent pune dhe i dyti - furnizimi i nxehtësisë; kjo bëri të mundur që të çohej konsumi i energjisë në 200 litra. a. për litër vëllim pune, dhe efikasitet - deri në 38-40 përqind. Për krahasim: moderne

motorët dizelë kanë një efikasitet 34-38 përqind, dhe motorët karburator - 25-28. Për më tepër, procesi i djegies së karburantit në Stirling është i vazhdueshëm, dhe kjo ul ndjeshëm toksicitetin - nga prodhimi i monoksidit të karbonit me 200 herë, nga oksidi nitrik - me 1-2 urdhëra të madhësisë. Kjo është ajo ku, mbase, një nga zgjidhjet radikale të problemit të ndotjes së ajrit urban.

Pjesa e punës e Stirling moderne është një vëllim i mbyllur i mbushur me gaz pune (Fig. 2). Pjesa e sipërme e vëllimit është e nxehtë; nxehet vazhdimisht. E ulta është e ftohtë, ftohet vazhdimisht nga uji. Në të njëjtin vëllim - një cilindër me dy pistona: një zhvendosës dhe një punëtor. Kur pistoni rritet, gazi në vëllim është i ngjeshur; poshtë - duke u zgjeruar. Duke lëvizur lart dhe poshtë pistonin e lëvizësit, gazi i ndezur dhe i ftohur shpërndahen në mënyrë alternative. Kur pistoni i zhvendosësit është në pozicionin e sipërm (në një hapësirë \u200b\u200btë nxehtë), shumica e gazit zhvendoset në zonën e ftohtë. Në këtë kohë, pistoni i punës fillon të rritet lart dhe kompreson gazin e ftohtë. Tani pistoni i lëvizësit nxiton të kontaktojë me pistonin që punon, dhe gazi i ftohtë i ngjeshur pompohet në hapësirën e nxehtë. Zgjerimi i gazit të ndezur është një goditje. Një pjesë e energjisë së goditjes së punës ruhet për kompresimin pasues të gazit të ftohtë, dhe teprica shkon në boshtin e motorit.

Rigjeneruesi është midis hapësirave të ftohta dhe të nxehta. Kur gazi i nxehtë i zgjeruar pompohet në pjesën e ftohtë nga lëvizja e pistonit që zhvendoset, ai kalon nëpër një tufë të dendur telash bakri të hollë dhe u jep atyre nxehtësinë që përmbahen në të. Gjatë goditjes së kthimit, ajri i ftohtë i ngjeshur, para se të hyjë në pjesën e nxehtë, e rikthen këtë nxehtësi.

1 - injektor i karburantit; 2 - shter i gazrave të ftohur, 3 - ngrohës ajri; 4 - prizë e gazit të nxehtë; 5 - hapësirë \u200b\u200be nxehtë; 6 - rigjenerator; 7 - cilindër; 8 - tuba ftohës; 9 - hapësirë \u200b\u200be ftohtë; 10 - pistoni i punës; 11 - ngasje rombike; 12 - dhoma e djegies; 13 - tuba ngrohës; 14 - zhvendosës pistoni; 15 - marrja e ajrit për karburantet që digjen; 16 - zgavër tampon.

Sigurisht, në një makinë të vërtetë gjithçka nuk duket aq e thjeshtë (Fig. 3). Nuk është e mundur të nxehet shpejt gazi përmes një muri të trashë cilindri; për këtë, nevojitet një sipërfaqe shumë më e madhe e ngrohjes. Kjo është arsyeja pse pjesa e sipërme e vëllimit të mbyllur shndërrohet në një sistem tubash të hollë të ndezur nga flaka e hundës. Në mënyrë që të përdorim nxehtësinë e produkteve të djegies sa më plotësisht që të jetë e mundur, ajri i ftohtë i furnizuar në grykë është i paravendosur me gazrat e shkarkimit - shfaqet një qark mjaft i komplikuar i djegies.

Pjesa e ftohtë e vëllimit të punës është gjithashtu një sistem tubash në të cilin pompohet uji ftohës.

Nën pistonin e punës është një zgavër e mbyllur tampon e mbushur me gaz të kompresuar. Gjatë goditjes, presioni në këtë zgavër rritet. Energjia e ruajtur në këtë rast është e mjaftueshme për të kompresuar gazin e ftohtë në vëllimin e punës.

Ndërsa ato përmirësoheshin, temperatura dhe presioni u ngritën në mënyrë të pakontrollueshme. 800 ° Celsius dhe 250 atm. - Kjo është një detyrë shumë e vështirë për projektuesit, është kërkimi i materialeve veçanërisht të qëndrueshme dhe rezistente ndaj nxehtësisë, një problem i vështirë ftohjeje, pasi gjenerimi i nxehtësisë në krahasim me motorët klasikë është një e gjysmë deri në dy herë më shumë.

Rezultatet e këtyre eksperimenteve ndonjëherë çojnë në gjetjet më të papritura. Për shembull, specialistët e Philips, duke drejtuar motorin e tyre (pa ngrohje), vunë re se koka e cilindrit është shumë e ftohur. Rastësisht, efekti i zbuluar çoi në një seri të tërë zhvillimesh, dhe si rezultat, lindjen e një makinerie të re frigoriferike. Tani njësi të tilla frigoriferike me performancë të lartë dhe me madhësi të vogla përdoren gjerësisht në të gjithë botën. Por përsëri në motorët e nxehtësisë.

Ngjarjet pasuese rriten si një top dëbore. Në 1958, me marrjen e licencave nga firma të tjera, Stirling u largua jashtë shtetit. Ai filloi të testohet në fusha të ndryshme të teknologjisë. Projectshtë duke u zhvilluar një projekt për të përdorur një motor për të fuqizuar pajisjet e hapësirës hapësinore dhe satelitët. Për stacionet radiotelevizive në terren, po krijohen termocentralet që funksionojnë në çdo lloj karburanti (me një kapacitet prej rreth 10 hp), të cilat kanë një nivel kaq të ulët zhurmash sa nuk mund të dëgjohet në 20 hapa.

Një ndjesi e madhe u shkaktua nga një instalim demonstrimi që funksiononte në njëzet lloje të karburantit. Pa e fikur motorin, thjesht duke e kthyer rubinetën, benzina, nafta, nafta e papërpunuar, vaji i ullirit dhe gazi i djegshëm u futën në mënyrë alternative në dhomën e djegies, dhe makina "hëngri" në mënyrë të përkryer çdo "ushqim". Kishte raportime në shtypin e huaj për hartimin e një motori për 2.5 mijë litra. a. me një reaktor bërthamor. Efikasiteti i vlerësuar 48-50%. Të gjitha dimensionet e njësisë së energjisë zvogëlohen ndjeshëm, gjë që lejon që pesha e lëshuar dhe zona të jepet nën mbrojtjen biologjike të reaktorit.

Një zhvillim tjetër interesant është një lëvizje për një zemër artificiale që peshon 600 g dhe një fuqi prej 13 watts. Një izotop i dobët radioaktiv i siguron asaj një burim pothuajse të pashtershëm të energjisë.

Motori Stirling u testua në disa makina. Për sa i përket parametrave të tij të funksionimit, nuk ishte inferior ndaj karburatorit, dhe niveli i zhurmës dhe toksiciteti i shterit u ulën ndjeshëm.

Një makinë me stirling mund të punojë në çdo lloj karburanti, dhe nëse është e nevojshme - në një shkrirje. Imagjinoni: para se të hyni në qytet, shoferi ndizet një djegës dhe shkrin disa kilogramë oksid alumini ose hidride litiumi. Ai udhëton nëpër rrugët e qytetit "pa tym": motori funksionon në nxehtësinë e ruajtur nga shkrirja. Një prej kompanive prodhoi një skuter, në rezervuarin e së cilës derdhen rreth 10 litra fluorit të shkrirë litium. Kjo ngarkesë zgjat 5 orë me një fuqi të motorit 3 litra. a.

Puna për Stirling vazhdon. Në vitin 1967, u prodhua një prototip i një fabrike pilot 400 litra. a. në një cilindër. Po kryhet një program gjithëpërfshirës, \u200b\u200bsipas të cilit deri në vitin 1977 është planifikuar prodhimi masiv i motorëve me një rang energjie nga 20 në 380 litra. a. Në 1971, Philips nisi një motor industrial me katër litra me katër cilindra. a. me një peshë totale 800 kg. Arritja e saj është aq e lartë sa monedha e vendosur në buzën e kutisë (në madhësinë e një nikeli) po qëndron ende.

Përparësitë e një lloji të ri të motorit përfshijnë një jetë të madhe motori prej rreth 10 mijë orë. (ka të dhëna të ndara për 27 mijë), dhe funksionim i qetë, pasi presioni në cilindra rritet pa probleme (nga një sinusoid), dhe jo nga shpërthimet, si një motor nafte.

Zhvillimi premtues i modeleve të reja kryhet me ne. Shkencëtarët dhe inxhinierët janë duke punuar në kinematikën e opsioneve të ndryshme, duke përdorur kompjutera elektronikë llogaritin lloje të ndryshme të "zemrës", një rigjenerues mahnitës. Po bëhet një kërkim për zgjidhje të reja inxhinierike që do të formojnë bazën e motorëve ekonomikë dhe të fuqishëm që mund të zhvendosin motorët me naftë konvencionale dhe benzinë, duke korrigjuar kështu gabimin e padrejtë të historisë.

A. ALEKSEEV

A keni vërejtur një gabim? Zgjidhni atë dhe shtypni Ctrl + Enter të na tregoni.