Motor Stirling - principi de funcionament. El motor Stirling de baixa temperatura (foto)

motor Stirling, el principi que és qualitativament diferent de l'habitual per a tots els motors de combustió interna, una vegada que va ser l'últim a competir. No obstant això, en algun moment es va oblidar d'ell. Com s'utilitza aquest motor avui dia, el que és el principi del seu funcionament (en l'article també es poden trobar els dibuixos de motor Stirling que demostren la seva obra), i quines són les perspectives de futur ús, vegeu més endavant.

història

En 1816, Robert Stirling a Escòcia va ser patentat motor tèrmic, avui nomenat en honor al seu inventor. Els primers motors d'aire calent es van inventar abans que ell. Però Stirling va afegir al filtre de dispositiu que en la literatura tècnica es diu un regenerador o un intercanviador de calor. Gràcies a ell, l'augment de rendiment del motor mentre sosté la unitat en calor.

va reconèixer màquina de vapor més durador disponible en el moment del motor, ja que mai va explotar. Abans d'ell, altres motors tal problema es produeix amb freqüència. Malgrat l'èxit inicial, a principis del segle XX, a partir del seu desenvolupament es va reduir, ja que és cada volta més rendible en comparació amb els altres emergents, llavors els motors de combustió interna i motors elèctrics. No obstant això, Stirling se segueix utilitzant en algunes indústries.

motor de combustió externa

El principi de funcionament de tots els motors tèrmics és que les grans forces mecàniques que amb una compressió freda a l'estat expandit per al gas necessari. Per demostrar aquesta experiència es pot dur a terme amb dues olles plenes d'aigua freda i calenta, així com una ampolla. Aquest últim es submergeix en aigua freda, el tub d'endoll, després es va transferir a un calent. Quan el gas a l'ampolla comença a realitzar un treball mecànic i expulsa el tap. En primer motor de combustió externa basa en el procés complet. No obstant això, més tard, l'inventor es va adonar que la calor es pot utilitzar per a la calefacció. Per tant, el rendiment ha augmentat considerablement. Però fins i tot això no va ajudar al fet que el motor s'ha generalitzat.

Més tard Erickson, un enginyer de Suècia, amb un disseny millorat refreda i s'escalfa el gas a pressió constant en lloc de volum. Com a resultat, una gran quantitat de còpies es va començar a utilitzar per al treball en les mines, en els vaixells i en la impressió. No obstant això, per a les tripulacions, que eren massa pesats.

Motors de combustió externa de Philips

Aquests motors són dels següents tipus:

• vapor;
• la turbina de vapor;
• Stirling.

L'últim tipus no es va desenvolupar a causa de la baixa fiabilitat i els altres no són les taxes més altes en comparació amb altres tipus d'unitats aparegut. No obstant això, en 1938, Philips ha reprès la feina. Els motors s'han acostumat a conduir generadors en àrees neelektrofitsirovannyh. El 1945, els enginyers de la companyia han trobat que utilitzen d'alguna manera: si l'eix per fer girar un motor elèctric, la refrigeració de la culata ve a menys cent noranta graus Celsius. Llavors es va decidir a ser utilitzat en sistemes de refrigeració millorat motor Stirling.

principi de funcionament

L'acció del motor és per operar en els cicles termodinàmics, en la qual es produeix en diferents compressió temperatura i expansió. Així, la regulació del flux de fluid de treball es realitza mitjançant la variació del volum (o pressió - depenent del model). Aquest és el principi de la majoria d'aquestes màquines, que pot tenir diferents funcions i esquemes de disseny. Els motors poden ser alternatiu o rotatiu. Les màquines amb les seves unitats funcionen com bombes de calor, refrigeradors, generadors de pressió i així successivament.

A més, hi motors de cicle obert, on la regulació de flux es realitza a través de les vàlvules. Que estan cridats motors d'Erickson, a més del nom comú del nom de Stirling. El treball útil ICE es porta a terme després de la pre-compressió de la injecció d'aire i combustible, escalfant la barreja resultant es va barrejar amb la combustió i expansió.

El principi de funcionament del motor Stirling és el mateix: a baixa temperatura es comprimeix, i a alta - expansió. No obstant això, calefacció diferent es porta a terme: la calor es subministra des de fora a través de la paret del cilindre. Per tant, se li diu un motor de combustió externa. Stirling utilitza el canvi periòdic de la temperatura amb el pistó de desplaçament. Darrera gas es mou d'una càmera del cilindre a un altre. D'una banda, constantment baixa temperatura, i per l'altre - alta. Quan es mou el pistó cap amunt mou de gas de la calenta a la cavitat freda i cap avall - de nou en el calent. Primer gas dóna una gran quantitat de calor de la nevera, i després des de l'escalfador rep tot el que donava. Entre l'escalfador i un regenerador nevera situat - una cavitat plena amb un material que gas emet calor. Al regenerador de flux invers retorna.

sistema propulsor està connectat amb un pistó de compressió del gas al fred i permetent la seva expansió en la calor. Per compressió a una temperatura inferior el treball útil. Tot el sistema s'executa quatre cicles amb moviment intermitent. per tant mecanisme de maneta garanteix la continuïtat. Per tant, no s'observa límits definits entre les etapes del cicle, i l'eficiència del motor Stirling no disminueix.

Atès l'anterior, la conclusió és que el motor és un motor de pistó amb un subministrament de calor extern, en el qual el fluid de treball no deixa l'espai tancat i no se substitueix. dibuixos motor Stirling il·lustren bé el dispositiu i el seu principi de funcionament.

detalls de l'obra

Sol, electricitat, energia nuclear o qualsevol altra font de calor pot subministrar energia al motor Stirling. El principi de funcionament del seu cos està en l'ús d'heli, hidrogen, o aire. cicle tèrmic perfecte té la màxima eficiència possible de des de trenta a quaranta per cent. Però amb un regenerador efectiu que pot treballar i amb major eficiència. Regeneració, de calefacció i de calor de refredament intercanviadors proporcionen construïdes, sense olis de treball. Cal assenyalar que la lubricació del motor necessita molt poc. La pressió mitjana en el cilindre és en general de 10 a 20 MPa. Per tant, es requereix un sistema de segellat excel·lent i la possibilitat d'oli que entra a la cambra de treball.

característiques comparatives

La majoria dels motors d'avui en dia els treballadors d'aquest tipus utilitzant combustible líquid. Per tant la pressió contínua controlar fàcilment, el que redueix les emissions. L'absència de vàlvules proporciona un funcionament silenciós. El poder de motor comparable massa amb turbocompressor, la potència específica obtinguda a la sortida és igual a l'índex de la unitat dièsel. La velocitat i el parell són independents l'un de l'altre.

El cost de producció del motor és molt més gran que el motor de combustió interna. Però resulta que la velocitat inversa a l'operació.

avantatges

Qualsevol model del motor Stirling té molts avantatges:

• Eficiència en el disseny modern pot ser de fins al setanta per cent.
• En el motor amb sistema d'encesa d'alta, un arbre de lleves i les vàlvules. No necessita ser ajustat durant tot el període de funcionament.
• Stirling no té l'explosió en el motor de combustió interna, que és una càrrega pesada en el cigonyal, els coixinets i bieles.
• Ja que no tenen aquest efecte, dient que "el motor es va parar."
• Gràcies a la seva simplicitat, el dispositiu pot funcionar durant molt de temps.
• Pot funcionar en la fusta, i amb nuclear i qualsevol altre tipus de combustible.
• La combustió té lloc fora del motor.

deficiències

• El principal desavantatge del disseny és el seu consum de materials.
• El fluid de treball a ser refredat, de manera que les dimensions s'augmenten substancialment.
• Per ICE amb les mateixes característiques necessàries per utilitzar una alta pressió.
• En treballar la calor del cos es subministra a través de la paret de l'intercanviador de calor, en què la conductivitat tèrmica limitada.
• Per canviar la potència del motor, canviar el volum del tanc buffer, la pressió mitjana del fluid de treball, l'angle de fase entre el desplaçador i el pistó.

sol·licitud

Actualment, el generador motor Stirling s'utilitza en molts camps. És una font versàtil d'energia elèctrica en els refrigeradors, les bombes, submarins i plantes d'energia solar. És a través de l'ús de diferents tipus de combustible que hi ha la possibilitat del seu ús generalitzat.

renaixement

Aquests motors van començar a créixer de nou gràcies a Philips. A mitjans del segle XX que ha signat un acord de General Motors. Ella va dirigir el desenvolupament de Stirling per al seu ús en l'espai i dispositius submarins, vaixells i cotxes. Després d'ells una altra companyia de Suècia, Estats Stirling, es va involucrar en el seu desenvolupament, incloent el possible ús en vehicles de passatgers.

Avui motor Stirling lineal s'utilitza en instal·lacions submarines, còsmica i dispositius solars. De gran interès per a ell és causat a causa de la rellevància de les qüestions de la degradació del medi ambient, així com el control del soroll. Al Canadà i els Estats Units, Alemanya i França, i el Japó estan buscant activament a desenvolupar i millorar el seu ús.

el futur

Els avantatges òbvies que té un pistó i un motor rotatiu de la Stirling que consisteix en una llarga vida útil, l'ús de diferents combustibles, baix soroll i baixa toxicitat, fa que sigui un motor de combustió interna molt prometedor per al fons. No obstant això, donat el fet que el motor de combustió interna en tot moment per millorar, no es pot ignorar fàcilment. De totes maneres, aquest és el motor de l'actualitat ocupa una posició de lideratge, i portar-los en un futur pròxim no té la intenció.