Stirlingmotor - werkingsprincipe. De lage temperatuur Stirlingmotor (foto)

Stirling-motor, waarvan het principe is kwalitatief anders dan de gebruikelijke voor alle van de interne verbrandingsmotor, een keer was de laatste om te concurreren. Echter, op een gegeven moment vergeten. Omdat deze motor vandaag de dag wordt gebruikt, wat is het principe van de werking ervan (in het artikel is ook te vinden de motor Stirling tekeningen die zijn werk te tonen), en wat zijn de vooruitzichten voor toekomstig gebruik, zie hieronder.

verhaal

In 1816, Robert Stirling in Schotland werd gepatenteerd warmte motor, genaamd vandaag ter ere van de uitvinder. De eerste hete lucht motoren werden uitgevonden voor hem. Maar Stirling toegevoegd aan het apparaat reiniger die in de technische literatuur een regenerator of een warmtewisselaar wordt genoemd. Dankzij hem, verhoogde prestaties van de motor terwijl het apparaat in de warmte.

Engine erkend meest duurzame stoommachine beschikbaar op het moment, omdat hij nooit ontplofte. Voor hem, andere motoren een dergelijk probleem komt vaak voor. Ondanks het vroege succes, in het begin van de twintigste eeuw, van de ontwikkeling ervan is afgenomen, evenals het is uitgegroeid tot minder kosten-effectief in vergelijking met de opkomende dan andere verbrandingsmotoren en elektrische motoren. Echter, Stirling was nog steeds gebruikt in sommige industrieën.

Externe verbrandingsmotor

Het werkingsprincipe van verbrandingsmotoren is dat de grote mechanische krachten dan bij een koude verdichting in de uitgezette toestand voor het gas nodig. Om aan te tonen deze ervaring kan met twee potten gevuld met koud en warm water, evenals een fles worden uitgevoerd. Deze wordt ondergedompeld in koud water, plug buis, vervolgens overgebracht naar een hete. Wanneer het gas in de fles begint aan mechanische werkzaamheden uit te voeren en werpt de plug. Eerste externe verbrandingsmotor op basis van het proces volledig. Echter, de uitvinder realiseerde later dat de warmte kan worden gebruikt voor verwarming. Aldus zijn de prestaties sterk toegenomen. Maar ook dit hielp niet de motor verder te verspreiden.

Later Erickson, een ingenieur uit Zweden, verbeterd ontwerp aanbieden gekoelde en verwarmde gas bij constante druk in plaats van volume. Als gevolg hiervan, veel exemplaren begon te worden gebruikt voor het werk in de mijnen, op schepen en in afdrukken. Maar voor de bemanning, waren ze te zwaar.

Externe verbrandingsmotoren van Philips

Deze motoren zijn van de volgende types:

• stoom;
• de stoomturbine;
• Stirling.

Het laatste type niet ontwikkelen als gevolg van de lage betrouwbaarheid en de anderen zijn niet de hoogste tarieven in vergelijking met andere soorten eenheden verscheen. Echter, in 1938, Philips heeft het werk hervat. Motoren hebben gebruikt om generatoren rijden in neelektrofitsirovannyh gebieden geworden. In 1945, hebben de ingenieurs van het bedrijf vond ze op een andere manier te gebruiken: als de as van een elektrische motor draaien, de koeling van de cilinderkop komt minus honderdnegentig graden Celsius. Vervolgens werd besloten om te worden gebruikt in koelsystemen verbeterd Stirlingmotor.

werkingsprincipe

De werking van de motor moet werken op de thermodynamische cycli zich heeft voorgedaan bij variërende temperatuur compressie en expansie. Waardoor de werkvloeistof stromingsregeling wordt gerealiseerd door het variëren van het volume (of de druk - afhankelijk van het model). Dit is het principe van de meeste van deze machines, die verschillende functies en ontwerpregelingen hebben. Motoren worden zuigermotor of roterend. Machines met hun eenheden werken als warmtepompen, koelers, drukgeneratoren enzovoort.

Daarnaast zijn er open bromfietsen, waarbij stromingsregeling wordt gerealiseerd door de kleppen. Dat ze zijn motoren Erickson genoemd, naast de gemeenschappelijke naam de naam van Stirling. De ICE nuttige arbeid wordt uitgevoerd na pre-comprimeren van de lucht en brandstofinjectie, het verkregen mengsel werd gemengd met verbranding en expansie uitgevoerd.

De motor Stirling werkingsprincipe is hetzelfde: bij lage temperatuur gecomprimeerd en bij hoge - expansie. Echter verschillende verwarmingssystemen uitgevoerd: de warmte wordt toegevoerd van buiten door de cilinderwand. Daarom wordt hij een externe verbrandingsmotor genoemd. Stirling gebruikt periodieke temperatuurverandering de verplaatsingszuiger. Laatste gas van de ene naar de andere cilinderkamer. Aan de ene kant, constant lage temperatuur, en aan de andere kant - hoog. Wanneer de zuiger omhoog beweegt gas uit de hete naar de koude ruimte en omlaag - terug in de hete. Eerste gas geeft een veel warmte de koelkast, en vervolgens uit de kachel ontvangt zo veel als hij gaf. Tussen de verwarmer en een koelkast gelegen regenerator - een holte gevuld met een materiaal dat gas warmte afgeeft. In de omgekeerde stroming regenerator stuurt het terug.

drijfgas is verbonden met een zuiger comprimeren van het gas in de koude en laten expanderen in de hitte. Door samenpersen bij een lagere temperatuur van de nuttige arbeid. Het gehele systeem werkt vier cycli met intermitterende beweging. Krukmechanisme zorgt zo voor continuïteit. Daarom is scherpe grenzen tussen de fasen van de cyclus niet waargenomen en de Stirlingmotor efficiëntie niet afneemt.

Gezien het bovenstaande wordt geconcludeerd dat de motor een zuigermotor met een externe warmtetoevoer, waarbij de werkvloeistof een ingesloten ruimte niet verlaat en wordt niet vervangen. Stirlingmotor tekeningen en de inrichting en werkingsprincipe.

details van het werk

Zon, elektriciteit, kernenergie of een andere warmtebron kan energie leveren in de Stirlingmotor. Het werkingsprincipe van zijn lichaam in het gebruik van helium, waterstof of lucht. Perfecte thermische cyclus de maximaal mogelijke efficiëntie van 30-40 procent. Maar met een effectieve regenerator het kan werken en met een hogere efficiency. Regeneratie, verwarming en koeling warmtewisselaars bieden gebouwd, zonder te werken oliën. Opgemerkt dient te worden dat de smering van de motor hebben erg weinig. De gemiddelde druk in de cilinder is gewoonlijk 10 tot 20 MPa. Daarom vereist een uitstekende afdichting systeem en de mogelijkheid van aardolie die de werkkamer.

vergelijkende kenmerken

De meeste werknemers vandaag motoren van dit type met behulp van vloeibare brandstof. Dus gemakkelijk geregelde constante druk, waardoor emissies verminderen. De afwezigheid van kleppen biedt stille werking. De kracht van de massa vergelijkbaar motor met drukvulling, de specifieke vermogen aan de uitgang gelijk is aan de index van de dieselmotor. De snelheid en koppel onafhankelijk van elkaar.

De kosten van de productie van motoren is veel hoger dan de interne verbrandingsmotor. Maar het blijkt het omgekeerde tarief in de operatie.

voordelen

Elk model van de Stirlingmotor heeft vele voordelen:

• Rendement bij modern design kan oplopen tot zeventig procent.
• In de motor hebben hoge ontstekingssysteem, een nokkenas en de kleppen. Het hoeft niet gedurende de gehele periode van de operatie moet worden aangepast.
• Stirling heeft niet de explosie in het inwendige verbrandingsmotor, die een zware belasting op de krukas, lagers en drijfstangen.
• Aangezien zij niet dat effect hebben, te zeggen dat "de motor tot stilstand gekomen."
• Dankzij de eenvoud van de inrichting kan worden gebruikt voor een lange tijd.
• Het kan draaien op hout, en nucleaire en elke andere vorm van brandstof.
• Verbranding plaatsvindt buiten de motor.

tekortkomingen

• Het belangrijkste nadeel van het ontwerp is het materiaalverbruik.
• Het werkfluïdum te koelen, om wat de afmetingen aanzienlijk zijn toegenomen.
• ICE met vergelijkbare eigenschappen noodzakelijk om een hoge druk te gebruiken.
• Door te werken het lichaam warmtetoevoer door de wand van de warmtewisselaar, waarbij de beperkte thermische geleidbaarheid.
• Het veranderen motorvermogen, wijzigt het volume van de buffertank, de gemiddelde druk van het werkfluïdum, de fasehoek tussen de verdringer en de zuiger.

toepassing

Momenteel is de Stirlingmotor generator gebruikt in vele gebieden. Het is een veelzijdige bron van elektrische energie in koelkasten, pompen, onderzeeërs en zonne-energiecentrales. Het is door het gebruik van verschillende soorten brandstof is er een mogelijkheid van het wijdverbreide gebruik ervan.

wedergeboorte

Deze motoren weer begon te groeien dankzij Philips. In het midden van de twintigste eeuw heeft het een overeenkomst General Motors ondertekend. Ze leidde de ontwikkeling van Stirling voor gebruik in de ruimte en onderwater-apparaten, schepen en auto's. Nadat ze ander bedrijf uit Zweden, het Verenigd Stirling, raakte betrokken in hun ontwikkeling, met inbegrip van het eventuele gebruik in personenauto's.

Vandaag lineaire stirlingmotor wordt gebruikt op onderzeese installaties, kosmische en zonne-energie-apparaten. Van groot belang voor het wordt veroorzaakt als gevolg van het belang van de problematiek van de aantasting van het milieu, alsmede van geluidhinder. In Canada en de Verenigde Staten, Duitsland en Frankrijk, en Japan zijn actief op zoek te ontwikkelen en het gebruik ervan te verbeteren.

de toekomst

Duidelijke voordelen die een zuiger heeft een rotatiemotor van de Stirling bestaande uit lange levensduur, het gebruik van verschillende brandstoffen, lage ruis en lage toxiciteit, is het een veelbelovende verbrandingsmotor voor achtergrond. Echter, gezien het feit dat de verbrandingsmotor te allen tijde te verbeteren, kan het niet gemakkelijk worden afgewezen. Hoe dan ook, dit is de motor vandaag neemt een leidende positie, en neem ze in de nabije toekomst niet van plan om.