Stirling gépek - azt

A XIX században mérnökök volna létrehozni egy biztonságosabb alternatívája gőzgépekhez az idő, amelynek a kazánok gyakran robbant a magas nyomású gőz és nem alkalmas anyagokról szerkezetükben. Egy jó alternatíva gőzgépekhez megjelent létrehozása Stirling motor, ami átalakítható dolgozni bármilyen hőmérséklet különbség. Az alapelv az Stirling motor folyamatosan váltakozik melegítését és hűtését a munkaközeg egy zárt hengerben. Jellemzően a levegő szolgál a szerepe a munkaközeg. hanem használja a hidrogén és a hélium. Számos kísérleti minták teszteltek freonok, a nitrogén-dioxid, cseppfolyós propán-bután és víz. Az utóbbi esetben, a víz marad folyékony állapotban minden területén a termodinamikai ciklus. Stirling jellemzője a folyékony munkaközeg kis méret, nagy teljesítmény sűrűségű és nagy üzemi nyomásokat.

Tól termodinamika ismert, hogy a nyomás. hőmérséklet és gáz mennyisége összekapcsolódnak, és kövesse a törvény ideális gázok.
ahol P - Gáznyomás
V - gáz térfogata
N - móljainak száma a gáz
R - egyetemes gázállandó
T - gáz hőmérséklete Kelvin

Ez azt jelenti, hogy a fűtés a gáz térfogata megnövekszik, és a hűtés során - csökken. Ez a gáz tulajdonság alapján működését Stirling motort.

A Stirling motor egy Stirling ciklust. ami nem rosszabb, mint a termodinamikai hatásfoka Carnot-ciklus. és még az az előnye. Az a tény, hogy a Carnot ciklus egy pár különböző izotermák és melegíti. Gyakorlati végrehajtása ebben a ciklusban ígérő. Stirling ciklus fogadhat gyakorlatilag a motor működtetése elfogadható méreteket. Stirling ciklus négy fázisból áll, és elosztottuk a két átmeneti fázisok: fűtés, expanzió, átmenet a hideg hőforrás hűtés, tömörítés és átjárás a hőforrás. Így, az átmenet során a meleg forrástól a hideg hőforrás bővül, és gáz sűrítésére a hengerben. A különbség mennyiségű gázt át lehet alakítani a munka, pontosan mi a Stirling-motor. Az alábbiakban egy üzemi ciklus a motor β-típusú Stirling

ahol: a - a dugattyús; b - a dolgozó dugattyú; A - lendkerék; d - a tűz (fűtési régió); e - hűtőbordák (hűtés terület);

1) külső hőforrás melegíti a gáz az alsó része a hőcserélő henger. A létrehozott nyomás kitolja a dolgozó dugattyút felfelé (vegye figyelembe, hogy a dugattyús lazán van illesztve, hogy a falak).
2) egy elmozdulás lendkerék tolja a dugattyút lefelé, ezáltal mozgatja a felmelegített levegőt az alján a hűtőkamrába.
3) A levegő lehűl és összehúzódik, a dugattyú lefelé mozog.
4) elmozdítjuk a dugattyú felemelkedik, és ezáltal mozgatja a hűtött levegőt az alsó részén. És a ciklus ismétlődik.

A Stirling gép mozgását a munkadugattyúk eltoljuk 90 fokkal képest az utazási a kiszorító dugattyú. Attól függően, hogy a jel a váltás a gép lehet egy motor vagy hőszivattyú. Amikor a váltás 0 készülék nem végez munkát (kivéve a súrlódási veszteségeket), és nem termel meg.

konfiguráció

Mérnökök Stirling motorok vannak osztva három különböző típusa van:

• Alpha Stirling tartalmaz két különböző teljesítmény dugattyú hengerbe. Egy dugattyú - forró, a másik - cool. Henger a dugattyúval van a forró hőcserélő magasabb hőmérsékleten, míg a hideg henger-dugattyú a hideg hőcserélő. Az ilyen típusú motor teljesítménye térfogat arány elég nagy, de sajnos, Alpha Stirling számos technikai problémák által okozott magas hőmérséklet „forró” dugattyút és annak szigetelés.
  

A vázlatos metszete egy rombusz mechanizmus Beta stirlinga
Rózsaszín - forró hengeres üreg, Dark Grey - hideg hengertér (sárga kijelzők ellátó és kisütés hűtőfolyadék csövek) Sötétzöld - hőszigetelő bélés a különböző a henger végeihez, Sötétzöld - kinyomó Blue - munkadugattyúk, Blue - lendkerekek
Nem látható: a külső fűtő és egy külső hűvösebb. Ebben a szerkezetben, a dugattyú-kinyomó konfigurált nélkül regenerátor.

• Beta Stirling-motor van béta-típusú palack csak egy forró egyik végén, a másik hideg. A henger belsejében vannak mozgó dugattyú (amelyből teljesítmény eltávolítjuk), és a „kiszorító”, hogy megváltoztatja a mennyiségű forró üreg. Gáz szivattyúzzák a hideg végén a hengerbe a forró regenerátor. A regenerátor lehet egy külső része a hőcserélő, vagy kombinálható egy dugattyús-kiszorító.

• Gamma Stirling Y gamma-típusú is van egy dugattyú, és „hajtóanyag”, de ebben az esetben a két henger - egy hideg (van mozgatja a dugattyút, amelyből eltávolítottuk a teljesítmény), és a második forró az egyik végén, és a hideg, a másik ( „kinyomó” ott mozog) . Regenerátor összeköti a meleg oldalán a második henger lehűlni, és egyidejűleg az első (hideg) henger.

hiányosságokat

A fő hátránya a motor - az anyagfelhasználás.

Általában a külső égésű motor, és különösen Stirling motor munkaközeg hűtendő és ez vezet jelentős növekedése a súly és a méret paramétereit az erőmű miatt megnövekedett radiátorok.

A teljesítmény, versenyképes, összehasonlítva a ICE szükséges alkalmazni a magas nyomású (100 feletti atm), és a speciális típusú a munkaközeg - a hidrogén, hélium. A hő nem adják át a munkafolyadék közvetlenül, hanem csak a hőcserélő fala. A falak korlátozott hővezető, ezért a hatékonysága alacsonyabb a vártnál. Hot teplobmennik dolgozik egy nagyon intenzív hő feltételek, valamint nagyon nagy nyomáson, amely megkívánja a magas minőségű és drága anyagokat. A hőcserélő, ami eleget ellentmondó követelmények nagyon nehéz. Minél nagyobb hőcserélő terület, annál kisebb a hőveszteség. Így növeli a méretét és mennyiségét a hőcserélő munkaközeg nem vesznek részt a munkában.

Mivel a hőforrás kívül van elrendezve a motor lassan reagál a változások a hőáramlás szállított egy henger és nem azonnal, így a kívánt teljesítmény indításkor. Ahhoz, hogy gyorsan változik a motor teljesítményét által használt eltérő módszereket használjuk a belső égésű motorok: puffertartály változtatható térfogatú, a változás a munkaközeg közegben nyomókamrák, a változás a fázisszöget a dolgozó dugattyú és a kiszorító. Az utóbbi esetben a motort válasz a vezető ellenőrzési tevékenység gyakorlatilag azonnal.

előnyök

Azonban a Stirling-motor előnye, hogy kényszerítik a fejlődését.

• Motor Pantophagy Mint minden külső égésű motor (vagy inkább - külső hőbevitel) Stirling működhet a hőmérséklet-különbség a különböző rétegek az óceán, a nap, a nukleáris és izotópos fűtés, szén, vagy fatüzelésű kályha, stb Ez a tényező közvetlenül kapcsolódó .. a motor hatékonyságát a széles értelemben vett - lehetővé teszi, hogy a drága üzemanyag olaj olcsóbb.
• egyszerű szerkezet Stirling hiányzik sok az elemek a hagyományos motorok: gyújtási rendszer, a szikra, a karburátor, szelepek, kipufogócső. Ez függetlenül fut, és nincs szükség a kezdő. Ennek jellemzői lehetővé teszik, hogy megszabaduljon a sebességváltó.
• A hiányzó források növekedése sok „szelíd” egységek biztosítják példátlan lehetővé Stirling motorok más erőforrás a tíz és több száz ezer órányi folyamatos működést.
• Abban az esetben, konverziós hatékonyságot napenergia Stirling néha így nagyobb hatékonyságot (31,25%), mint a hő motorok egy pár. [1]
• Stirling környezetbarát lehet használni, mint hőforrás hőtárolók olvadt sók. Ezek az akkumulátorok felülmúlják az állomány energia kémiai elemek és olcsóbb, mint nekik. A teljesítmény-szabályozás megváltoztatására közötti fázisszög dugattyúk, felhalmozódhat mechanikai energiát, fékezéskor a motor. Ebben az esetben a motor fordul a hőszivattyú.
• Csendes Stirling-motor nincs kipufogó, így - nincs zaj. Béta-Stirling motor rombusz alakú eszköz tökéletesen kiegyensúlyozott, és, elegendően magas minőségű gyártási, nem is kell, hogy rezgéseket (rezgési amplitúdó kisebb, mint 0,0038 mm).

kérelem

Stirling motort egy lineáris generátor AC

Univerzális áramforrások

Stirling motorok lehet használni a árammá történő átalakításhoz bármilyen hőt. Ezek fűznek a reményeket létrehozására napenergia berendezések. Ezeket használják önállóan generátorok turisták számára. Néhány cég gyárt generátorok futó gázégőkön a kemence. A NASA azt fontolgatja lehetőség generátorok alapuló Stirling dolgozik a nukleáris és radioaktív izotóppal hőforrás.

A hatékonysága fűtés vagy hűtés alkalmazása megnöveli, ha a szivattyú van szerelve a hurok kényszerített ellátás hűtőközeg. Az elektromos áram szivattyú csökkenti a túlélést a rendszer és az otthoni kellemetlen, hogy Electric „szelek” legalább egy kicsi, de jelentős mennyiségben. A pumpa egy Stirling-motor elvileg megoldja ezt a problémát.

Stirling folyadékok is sokkal könnyebb a szokásos séma „motor-szivattyú”. A Stirling-motor munkadugattyúk helyett a szivattyúzott folyadék alkalmazható, amely egyidejűleg szolgálja lehűlni a munkaközeg.

stirlinga alapú szivattyú használható a szivattyú a vizet a öntözőcsatornák által napenergia, táplálására forró vizet a napkollektor a házba (a fűtési hőtároló próbálja beállítani a lehető legkisebb, úgy, hogy a víz a radiátorok a gravitáció).

Stirling-pumpa alkalmazható szivattyúzására vegyszerek miatt teljesen tömören.

A hőszivattyúk jelentősen menteni a fűtés. Általánosan használt hőszivattyúk által vezérelt áram. De néhány országban termelt villamos hőerőművek, hogy éget a földgáz, a szén, fűtőolaj, és a kapott kalória kapott ebben a hőszivattyú nem kevesebb, mint amit akkor kapunk, égő gáz. Egység, ahol a kombinált Stirling motort és Stirling hőszivattyú, hogy a helyzet kedvezőbb. Stirling-motor ad egy fűtési rendszer hulladék hő egy „hideg” henger, és a kapott mechanikai energiát használnak fel a swap részei járulékos hőt, amely venni a környezetet. Hibrid hőszivattyú „Stirling-Stirling” egyszerűbb, mint az összetétele a két Stirling motor. A készülék teljesen hiányzik a munkadugattyúk. Nyomás csökken, hogy előfordulnak a motor közvetlenül felhasználhatja a hőátadást a hőszivattyú. Belső prostaranstvo lezárt egységet, és lehetővé teszi a használatát a munkaközeg nagyon nagy nyomáson.

A számítások azt mutatják, hogy az ideális hőszivattyú „Stirling-Stirling” minden kalória égett gáz újabb 3-10 kalóriát a környezetet. A gyakorlatban ez az érték alacsonyabb. Kísérletek az ilyen készülékek már megszűnt.

Szinte minden hűtőgépek ugyanazt hőszivattyúk. Ami a hűtőrendszerek sorsuk több volt, mint boldog. Számos gyártó a háztartási hűtőszekrények fog kell telepíteni a modellt Stirling. Ők lesznek a nagyobb hatékonyságot, és fel fogja használni közönséges levegőben, mint a munkaközeg.

Stirling arra efektivnost cseppfolyósító gáz. Ha nem kell nagy mennyiségű Stirling jövedelmezőbb, mint a turbina telepítését.

Stirling előnyösen alkalmazható hűtés a nagy pontosságú érzékelő eszközök.

Előnyök Stirling vezetett arra a tényre, hogy az első felében a 1960-as haditengerészeti könyvtárak mutatott a telepítés lehetőségét tengeralattjáró-típus „Shourmen” által termelt svéd Stirling levegő-független meghajtás. Azonban sem a „Shourmeny” sem követte őket „Nacka” és „Vesterotlandy” ezek az erőművek nem kaptak. Csak 1988-ban, egy tengeralattjáró-típusú fejfájás „Nacka” alakították át Stirling motort. Velük haladt a víz alatt több mint 10 000 óra. Más szóval, ez a svédek fedezték fel a víz alatti hajóépítő korszak kiegészítő anaerob meghajtására. És ha „Nacka” - az első prototípus hajó ezen alosztály, a tengeralattjáró „Gotland” típusú lett az első sorozatgyártású hajók Stirling motor, amely lehetővé teszi számukra, hogy maradjon a víz alatt, akár 20 napig folyamatosan. Jelenleg minden Navy tengeralattjárók felszerelt Stirling motorok Svédország és svéd hajóépítők már jól bevált technológiák felállítja ezek a motorok tengeralattjárók további behelyezés rekesszel, amelyben található az új meghajtási rendszer.

jegyzetek