Motor Stirling - principio de funcionamento. O motor Stirling de baixa temperatura (foto)

Stirling motor, cuxo principio é cualitativamente diferente do habitual para todos os motores de combustión interna, xa que foi o último en competencia. Con todo, nalgún momento esquezo o asunto. Como este motor é usado hoxe, o que é o principio da súa operación (o artigo tamén se pode atopar os motores Stirling debuxos que demostran o seu traballo), e cales son as perspectivas para o seu uso futuro, vexa abaixo.

historia

En 1816, Robert Stirling, en Escocia, foi patentado motor de calor, chamado hoxe en homenaxe ao seu inventor. Os primeiros motores de aire quente foron inventados antes del. Pero Stirling engadido ao líquido de limpeza dispositivo que na literatura técnica chámase un regenerador ou un trocador de calor. Grazas a el, aumentou o rendemento do motor, mantendo a unidade no cio.

Motor recoñeceu máquina de vapor máis duradeiro dispoñible neste momento, xa que el nunca estourou. Antes del, outros motores como un problema ocorre con frecuencia. A pesar do éxito inicial, a principios do século XX, a partir do seu desenvolvemento diminuíu, como se fixo menos rendible en comparación cos emerxentes, a continuación, outros motores de combustión interna e motores eléctricos. Con todo, Stirling aínda era usado nalgunhas industrias.

motor de combustión externa

O principio de funcionamento de todos os motores de calor é que as grandes forzas mecánicas que cunha compresión en frío no estado expandido para o gas necesario. Para demostrar esta experiencia pode ser realizada con dous vasos con auga fría e quente, así como unha botella. Este último é inmerso en auga fría, o tubo de encaixe, logo trasladada a un quente. Cando o gas na botella comeza a realizar traballo mecánico e ejeta o complemento. Primeiro motor de combustión externa con base no proceso completo. Con todo, máis tarde, o inventor entender que a calor pode ser usado para o quecemento. Así, o rendemento aumentou considerablemente. Pero aínda que non axuda o motor para facer xeneralizada.

Posteriormente, Erickson, un enxeñeiro de Suecia, a mellora da oferta de creación arrefecida e gas Calefacción a unha presión constante, en vez de volume. Como resultado, unha gran cantidade de copias comezou a ser usado para o traballo nas minas, en barcos e na impresión. Pero para as tripulacións, eran moi pesadas.

Motores de combustión externa de Philips

Estes motores son dos seguintes tipos:

• vapor;
• a turbina de vapor;
• Stirling.

O último tipo non se desenvolveu debido á baixa fiabilidade e os outros non son as maiores taxas en comparación con outros tipos de unidades apareceron. Con todo, en 1938, Philips retomou o traballo. Motores tornar-se usar para accionar xeradores en áreas neelektrofitsirovannyh. En 1945, os enxeñeiros da compañía atopáronse los doutra forma usar: o eixe de rotación dun motor eléctrico, o arrefriamento da cabeza do cilindro ven menos cento noventa graos Celsius. Logo decidiu-se ser usado en sistemas de refrixeración mellorada do motor Stirling.

principio de funcionamento

A acción do motor é a operar sobre os ciclos termodinâmicos, no que se produce a compresión variando a temperatura e expansión. Así, a regulación do fluxo de fluído de traballo se realiza facendo variar o volume (ou presión - dependendo do modelo). Este é o principio da maioría destas máquinas, que pode ter diferentes funcións e esquemas de deseño. Os motores poden alternado ou quenda. As máquinas coas súas unidades operan como bombas de calor, refrixeradores, xeradores de presión e así por diante.

Ademais, existen motores de ciclo aberto, no que a regulación de fluxo se realiza a través das válvulas. Que son chamados de motores Erickson, ademais do nome común o nome de Stirling. O traballo útil ICE é levada a cabo tras a condición compresión inxección de aire e combustible, quentando a mestura resultante foi mesturada coa combustión e expansión.

O principio de funcionamento do motor de Stirling é o mesmo: a baixa temperatura é a presión, e en alto - expansión. Con todo, diferente de calefacción é levado a cabo: a calor é subministrado a partir do exterior a través da parede do cilindro. Polo tanto, é chamado un motor de combustión externa. Stirling utilizado o cambio de temperatura periódica co pistón de desprazamento. Última gas móvese desde unha cámara do cilindro para o outro. Por unha banda, sempre baixa temperatura, e, por outra - alta. Ao mover o pistón cara arriba gas móvese dende a cavidade quente ao frío e abaixo - para atrás para a quente. Primeiro gas de unha gran cantidade de calor a neveira, e despois do aquecedor recibe tanto como el deu. Entre o aquecedor e un regenerador situado frigorífico - unha cavidade rechea con un material do cal o gas emite calor. No regenerador fluxo inverso retorna.

sistema propulsor está conectado cun émbolo comprimir o gas no frío e permitindo a expandir-se na calor. Por compresión a unha temperatura inferior a un traballo útil. Todo o sistema se executa catro ciclos con movemento intermitente. mecanismo de manivela garante así a continuidade. Polo tanto, fronteiras nítidas entre as fases do ciclo non é observado, ea eficiencia do motor Stirling non diminúe.

Tendo en conta o anteriormente exposto, conclúese que o motor é un motor de pistón cun subministración de calor externo, en que o fluído de traballo non deixar o espazo pechado e non é substituída. debuxos de motores Stirling ilustran ben o dispositivo eo seu principio de funcionamento.

detalles do traballo

Sun, electricidade, enerxía nuclear ou de calquera outra fonte de calor pode proporcionar enerxía para o motor Stirling. O principio de funcionamento do seu corpo e na utilización do helio, hidróxeno, ou aire. ciclo térmico perfecto ten a máxima eficiencia posible de trinta a corenta por cento. Pero cun regenerador eficaz pode traballar e con maior eficiencia. Rexeneración, de calefacción e intercambiadores de calor de refrixeración proporcionar construído, sen aceites de traballo. Débese notar que a lubricación do motor necesita moi pouco. A presión media no interior do cilindro é xeralmente de 10 a 20 MPa. Polo tanto, é necesario un sistema de selado excelente ea posibilidade de aceite que entra na cámara de traballo.

características comparativas

A maioría dos motores actuais traballadores deste tipo usando combustible líquido. Así presión continua facilmente controlada, reducindo así as emisións. A ausencia de chaves proporciona un funcionamento silencioso. A potencia do motor de masa comparable con turbocompresor, a potencia específica obtida na saída é igual ao índice da unidade diésel. A velocidade e de par son independentes uns dos outros.

O custo de produción de motores é moito maior que o motor de combustión interna. Pero resulta que a taxa de reverso na operación.

vantaxes

Calquera modelo do motor Stirling ten moitas vantaxes:

• Eficiencia no deseño moderno pode ser de ata setenta por cento.
• No motor ten sistema de ignición de alta, unha árbore de levas e as chaves. Non ten que ser axustada ao longo do período de funcionamento.
• O Stirling non ten a explosión do motor de combustión interna, que é unha carga pesada no cambota, rodamentos e bielas.
• Como eles non teñen ese efecto, dicindo que "o motor parado."
• Grazas a súa sinxeleza, o dispositivo pode ser operado por un longo tempo.
• Pode ser executado en madeira, e nuclear e calquera outro tipo de combustible.
• Combustión ocorre exterior do motor.

deficiencias

• A principal desvantaxe do deseño é o seu consumo de materiais.
• O fluído de traballo a ser arrefecido, por mor do que as dimensións son substancialmente aumentados.
• Á ICE, con características iguais necesarias para utilizar unha presión elevada.
• Ao traballar a calor do corpo subministrado a través da parede do intercambiador de calor, en que a condutividade térmica limitada.
• Para cambiar o potencia do motor, cambiar o volume de depósito intermedio, a presión media do fluído de traballo, o ángulo de fase entre a boia eo pistón.

aplicación

Actualmente, o xerador do motor Stirling utilizado en moitos campos. É unha fonte versátil de enerxía eléctrica en refrixeradores, bombas, submarinos e centrais de enerxía solar. É a través da utilización de varios tipos de combustible existe a posibilidade do seu uso xeneralizado.

renacemento

Estes motores de novo comezou a crecer grazas á Philips. A mediados do século XX que asinou un acordo General Motors. Ela liderou o desenvolvemento de Stirling para uso no espazo e dispositivos submarinos, barcos e coches. Despois deles, outra empresa de Suecia, Reino Stirling, envolveuse en seu desenvolvemento, incluíndo o posible uso en automóbiles de pasaxeiros.

Hoxe motor lineal Stirling é usado en instalacións submarinas, cósmica e dispositivos solares. De gran interese para ela é causada debido á relevancia dos temas da degradación ambiental, así como control de ruído. En Canadá e nos Estados Unidos, Alemaña e Francia e Xapón están a buscar activamente para desenvolver e mellorar o seu uso.

o futuro

vantaxes obvias que ten un pistón e un motor rotativo do Stirling que consiste nunha longa vida útil, a utilización de diferentes combustibles, baixo ruído e baixa toxicidade, o fai un motor de combustión interna moi prometedor para o fondo. Con todo, dado o feito de que o motor de combustión interna en todo momento para mellorar, non pode ser facilmente descartado. En fin, que é o motor ocupa hoxe unha posición de liderado, e leva-los no futuro próximo non pretende.