Stirling engine - nagtatrabaho prinsipyo. Ang mababang-temperatura Stirling engine (larawan)

Stirling engine, ang prinsipyo ng kung saan ay dapat sundin iba't ibang mula sa karaniwan para sa lahat ng panloob na pagkasunog engine, sa sandaling ang huling upang makipagkumpetensya. Gayunpaman, sa ilang panahon nakalimutan ang tungkol dito. Tulad ng motor na ito ay ginagamit sa araw na ito, ano ang prinsipyo ng operasyon nito (sa artikulo ay maaari ding matagpuan ang motor Stirling guhit na nagpapakita sa kanyang trabaho), at ano ang mga prospects para magamit sa hinaharap, tingnan sa ibaba.

kuwento

Noong 1816, Robert Stirling sa Scotland ay patented init engine, pinangalanan ngayon sa karangalan ng kanyang manlilikha. Ang unang hot air engine ay imbento sa harap niya. Ngunit Stirling idinagdag sa aparato cleaner na sa mga teknikal na literatura ay tinatawag na isang regenerator o isang init Exchanger. Salamat sa kanya, nadagdagan engine pagganap habang hawak ang yunit sa init.

Engine kinikilala pinaka-matibay steam engine na magagamit sa oras, dahil hindi siya sumabog. Sa harap niya, ang ibang mga Motors tulad ng isang problema ay nangyayari madalas. Sa kabila ng maagang tagumpay, sa unang bahagi ng ikadalawampu siglo, mula sa kanyang pag-unlad tinanggihan, tulad ng ito ay maging mas cost-effective na sa paghahambing sa ang umuusbong na pagkatapos ay iba pang mga panloob na combustion engine at electric Motors. Gayunman, Stirling ay ginagamit pa rin sa ilang mga industriya.

External combustion engine

Ang prinsipyo ng operasyon ng lahat ng init engine ay na ang malaking makina pwersa kaysa sa isang malamig na compression sa pinalawak na estado para sa gas kinakailangan. Upang ipakita ay maaaring natupad sa karanasang ito na may dalawang kaldero na puno ng malamig at mainit na tubig pati na rin ang isang bote. Ang huli ay dipped sa malamig na tubig, plug tube, at pagkatapos ay inilipat sa isang mainit. Kapag ang gas sa bote ay simulang gumanap ng mechanical trabaho at ejects ang plug. Una panlabas na combustion engine batay sa mga proseso ng ganap. Gayunman, sa ibang pagkakataon imbentor natanto na ang init ay maaaring gamitin para sa pagpainit. Sa gayon, ang pagganap ay nadagdagan malaki. Ngunit kahit na ito ay hindi makakatulong sa mga engine upang maging laganap.

Mamaya Erickson, isang inhinyero mula sa Sweden, pinahusay na disenyo na nag-aalok cooled at heated gas sa pare-pareho ang presyon sa halip ng dami. Bilang isang resulta, ang isang pulutong ng mga kopya ay nagsimula na gagamitin para sa trabaho sa mga mina, sa barko at sa pag-print. Ngunit para sa mga crews, sila ay masyadong mabigat.

Panlabas na Combustion Engine mula sa Philips

Ang mga Motors ay sa mga sumusunod na uri:

• steam;
• steam turbine;
• Stirling.

Ang huli uri ay hindi bumuo ng dahil sa mababa ang pagiging maaasahan at ang iba ay hindi ang pinakamataas na mga rate kumpara sa iba pang uri ng mga yunit lumitaw. Gayunman, sa 1938, Philips ay may resumed trabaho. Engine ay naging ginagamit upang magdala ng generators sa neelektrofitsirovannyh lugar. Noong 1945, mga inhinyero ng kumpanya ay natagpuan ang mga ito man ay gamitin: kung ang katawan ng poste sa magsulid isang electric motor, ang paglamig ng silindro ulo pagdating sa minus isang daan siyamnapung degrees Celsius. Pagkatapos ito ay nagpasya na gamitin sa mga sistema ng pagpapalamig pinabuting Stirling engine.

prinsipyo ng operasyon

Ang aksyon ng motor ay upang gumana sa ang thermodynamic cycle, kung saan ay nangyayari sa iiba-iba ng temperatura compression at pagpapalawak. Kaya ang nagtatrabaho fluid flow regulasyon ay maisasakatuparan sa pamamagitan iiba-iba ang lakas ng tunog (o presyon - depende sa modelo). Ito ay ang prinsipyo ng ang karamihan ng mga machine, na kung saan ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga pag-andar at disenyo scheme. Engine ay maaaring umuurong-sulong o umiinog. Machine sa kanilang mga yunit gumana tulad ng sapatos na pangbabae init, coolers, presyon generators at iba pa.

Sa karagdagan, may mga open-cycle engine, kung saan ang daloy ng regulasyon ay maisasakatuparan sa pamamagitan ng valves. Na sila ay tinatawag na engine Erickson, bukod sa karaniwang pangalan ang pangalan ng Stirling. Ang ICE kapaki-pakinabang na trabaho ay natupad matapos ang pre-pigain ang air at fuel injection, pag-init ang mga nagresultang pinaghalong ay may halong pagkasunog at expansion.

Ang Stirling engine nagtatrabaho prinsipyo ay pareho: sa mababang temperatura ay compressed, at sa mataas na - expansion. Gayunpaman, iba't ibang heating ay isinasagawa out: ang init ay ibinibigay mula sa labas sa pamamagitan ng silindro pader. Samakatuwid, siya ay tinatawag na isang panlabas na combustion engine. Stirling ginamit ang mga pana-panahong pagbabago ng temperatura sa ang pag-aalis piston. Huling gas gumagalaw mula sa isang silindro silid sa isa pa. Sa isang banda, patuloy na mababang temperatura, at sa kabilang - mataas. Kapag gumagalaw ang piston paitaas gas gumagalaw mula sa mainit na malamig lukab at pababa - sa likod ng mainit. Una gas ay nagbibigay ng isang pulutong ng init ng refrigerator, at pagkatapos ay mula sa initan na natatanggap ng mas maraming bilang siya ay nagbigay. Sa pagitan ng heater at refrigerator matatagpuan regenerator - isang lukab napuno ng isang materyal na gas ay nagbibigay sa off init. Sa reverse daloy regenerator nagbalik ito.

propellant sistema ay konektado sa isang piston pigain ang gas sa malamig at nagbibigay-daan upang palawakin sa init. Sa pamamagitan ng compression sa isang mas mababang temperatura ng kapaki-pakinabang na gawain. Ang buong sistema ay tumatakbo sa apat na mga cycles na may pasulput-sulpot na paggalaw. Crank mekanismo sa gayon ay nagsisiguro continuity. Samakatuwid, matalas na hangganan sa pagitan ng mga yugto ng cycle ay hindi sinusunod, at ang Stirling engine kahusayan ay hindi bumaba.

Isinasaalang-alang sa itaas, ang konklusyon ay na ang engine ay isang piston engine na may isang panlabas na supply ng init, kung saan ang nagtatrabaho fluid ay hindi iwan ang bakod na espasyo at hindi mapapalitan. Stirling engine guhit ilarawan rin ang aparato at ang mga operating prinsipyo.

detalye ng trabaho

Sun, kuryente, nuclear enerhiya o anumang iba pang init pinagmulan ay maaaring supply ng enerhiya sa Stirling engine. Ang prinsipyo ng operasyon ng kanyang katawan ay nasa paggamit ng helium, hydrogen, o hangin. Perfect thermal cycle ay ang pinakamataas na posibleng kahusayan ng 30-40 porsyento. Ngunit sa isang epektibong regenerator maaari itong gumana at may mas mataas na kahusayan. Pagbabagong-buhay, heating at paglamig ng init exchangers ay nagbibigay ng binuo, nang hindi nagsusumikap oils. Dapat ito ay nabanggit na ang engine pagpapadulas kailangan napakakaunting. Ang average na presyon sa silindro ay karaniwang mula 10 hanggang 20 MPa. Samakatuwid, ito ay nangangailangan ng isang mahusay na sealing system at ang posibilidad ng langis ng pagpasok ng nagtatrabaho silid.

comparative katangian

Karamihan sa mga manggagawa sa araw na engine na may ganitong uri ng paggamit likido gasolina. Kaya tuloy-tuloy na presyon ng madaling kinokontrol, at dahil doon pagbabawas ng emissions. Ang kawalan ng valves ay nagbibigay ng tahimik na operasyon. Ang kapangyarihan ng mass maihahambing engine na may turbocharging, ang partikular na kapangyarihan na nakuha sa output ay katumbas ng index ng unit diesel. Ang bilis at metalikang kuwintas ay malayang ng bawat isa.

Ang gastos ng engine produksyon ay mas mataas kaysa sa panloob na combustion engine. Ngunit ito ay lumiliko out ang reverse rate sa operasyon.

pakinabang

Anumang modelo ng Stirling engine ay maraming kalamangan:

• Kahusayan sa modernong disenyo ay maaaring hanggang sa pitumpung porsyento.
• Sa engine ay may mataas na ignition system, isang camshaft at ang valves. Hindi nito kailangang ma-adjust sa panahon ng buong panahon ng operasyon.
• Stirling ay hindi magkaroon ng pagsabog sa panloob na combustion engine, na kung saan ay isang mabigat na load sa crankshaft, bearings at pagkonekta rods.
• Dahil hindi sila magkaroon ng na epekto, na nagsasabi na "ang engine stalled."
• Salamat sa pagiging simple nito ang aparato ay maaaring pinatatakbo para sa isang mahabang panahon.
• Maaari itong tumakbo sa kahoy, at nuclear at anumang iba pang uri ng gasolina.
• Combustion nagaganap sa labas ng motor.

pagkukulang

• Ang pangunahing kawalan ng disenyo ay ang pagkonsumo ng mga materyales.
• Ang nagtatrabaho fluid sa palamigin, dahil sa kung ano ang mga sukat ay malaki nadagdagan.
• Para sa ICE na may pantay na mga katangian na kinakailangan upang gumamit ng isang mataas na presyon.
• Sa pamamagitan ng pakikipagtulungan sa init ng katawan ay ibinibigay sa pamamagitan ng mga pader ng init Exchanger, kung saan ang limitadong thermal kondaktibiti.
• Upang palitan ang engine kapangyarihan, baguhin ang lakas ng tunog ng mga buffer tangke, ang average na presyon ng nagtatrabaho likido, ang phase anggulo sa pagitan ng mga displacer at piston.

application

Sa kasalukuyan, ang Stirling engine generator ginagamit sa maraming mga patlang. Ito ay isang maraming nalalaman pinagmulan ng mga de-koryenteng enerhiya sa refrigerators, sapatos na pangbabae, submarines at solar power halaman. Ito ay sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang uri ng gasolina may posibilidad ng nito laganap na paggamit.

bagong pagsilang

Ang mga ito engine ay muling nagsimulang lumago salamat sa Philips. Sa gitna ng ikadalawampu siglo ito ay nilagdaan ng isang kasunduan General Motors. Siya na humantong ang pag-unlad ng Stirling para gamitin sa espasyo at sa ilalim ng dagat na mga aparato, ships at mga kotse. Matapos ang mga ito sa iba pang mga kumpanya mula sa Sweden, United Stirling, naging kasangkot sa kanilang pag-unlad, kabilang ang mga posibleng paggamit sa mga kotse na pasahero.

Ngayon linear Stirling engine ay ginagamit sa subsea mga pag-install, cosmic at solar device. Ng mga dakilang interes sa mga ito ay sanhi dahil sa ang kaugnayan ng mga isyu ng kapaligiran marawal na kalagayan, pati na rin ang ingay control. Sa Canada at ang Estados Unidos, Germany at France, at Japan ay aktibong naghahanap upang bumuo at pagbutihin ang paggamit nito.

ang hinaharap

Obvious pakinabang na may isang piston at isang umiinog engine ng Stirling binubuo sa mahabang buhay ng serbisyo, ang paggamit ng iba't-ibang mga nagbibigay lakas, mababa ingay at mababang toxicity, ay ginagawang isang napaka-promising panloob na combustion engine para sa background. Gayunpaman, na ibinigay ang katunayan na ang panloob na pagkasunog engine sa lahat ng oras upang mapabuti, ito ay hindi maaaring madaling dismiss. Gayon pa man, ito ay ang engine ngayon sumasakop isang nangungunang posisyon, at magdadala sa mga ito sa malapit na hinaharap ay hindi sinadyang.