Что такое регенератор в двигателе стирлинга

РЕГЕНЕРАТОР | Двигатели Стирлинга

На мощность и экономичность двигателя Стирлинга большое влияние оказывает регенератор. Он действует как тепловой аккумулятор, то принимая теплоту от рабочего тела при прямом его течении, то отдавая ее при обратном течении рабочего тела между горячим и холодным пространствами.

Эффективность регенератора определяется как отношение количества передаваемой теплоты к тому количеству теплоты, которое могло бы быть передано рабочим телом к насадке регенератора в идеальном случае (бесконечно большой коэффициент теплопередачи, идеальный рабочий газ, отсутствие тепловых п’отерь и т. д.).

Конструктивно регенератор может быть выполнен концентрическим (рис. 65), когда он монтируется непосредственно на гильзе цилиндра, либо цилиндрическим (см. рис. 59 и 60), когда несколько таких регенераторов, приходящихся на один цилиндр, монтируется вокруг цилиндра или на части его окружности.

Регенератор, изображенный на рис. 65, состоит из двух концентрических втулок 2 и 4 и насадки 5. Эти детали изготовлены из материала с низкой теплопроводностью (нержавеющая сталь, титан, металлокерамика и т. п.) во избежание «теплового замыкания», при котором теплота от нагревателя по втулкам регенератора непосредственно передается охладителю, увеличивая тем самым потери в цикле. Материал насадки должен иметь высокую теплоемкость, незначительную теплопроводность, высокую термостойкость, а также быть химически нейтральным к рабочему телу. С целью уменьшения температурного напора геометрическая форма насадки должна обладать наибольшей поверхностью теплообмена, приходящейся на единицу объема. В то же время мертвые объемы регенератора и их гидравлическое сопротивление должны быть возможно малыми.

В качестве насадки для регенератора двигателя Стирлинга в настоящее время наиболее часто используются «галеты», спрессованные из тонкой проволочной путанки диаметром 20— 60 мкм. Набором таких галет, толщиной 3—5 мм, заполняется рабочее пространство регенератора. Однако наиболее полно приведенным выше требованиям отвечают сетчатые насадки, представляющие собой диски, вырубленные из плетеных металлических сеток. Возможно также применение комбинированной насадки, когда «галеты» из проволочной путарп<и чередуются с дисками из металлической сетки.

Наиболее подходящим материалом для насадки регенераторов двигателя Стирлинга являются хромоиикелевые (нержаве-
юшис) стали, чистый пике ль, вольфрам, молибден, металлокерамика в виде пористых структур и т. п. Применение насадки из этих материалов позволяет поднять температуру в горячей полости до 1200° С и тем самым увеличить эффективность двигателя.

Рис. 65. Регенератор концентрической формы:

] — с> )и ипмнтельная сетки; 5 — Пару жми я нтулкл; 3 — диета шиюняое

Кольцо; 4 — внутренняя птулка; 5 — насп. члп (матрица)

При конструировании регенератора приходится искать компромиссные решения для удовлетворения противоречивых требований. Так. при одной и той же массе для обеспечения минимальных 1нлраилпчеекнх потерь насадка регенератора должна иметь высокую пористость (отношение свободного объема пор ко всему объему регенератора), небольшую длину и большое сечение потока. С другой стороны, для улучшения теплообмена

Между насадкой и рабочим телом, уменьшения теплового потока по стенке корпуса регенератора и по насадке в осевом направлении следует увеличить длину и уменьшить сечение потока (диаметр), а также пористость насадки.

В виду такого противоположного влияния геометрических размеров на тепловую и гидравлическую эффективность регенератора существуют вполне определенные рациональные соотношения между длиной регенератора и его диаметром а также между его мертвым объемом 17рв, т. е. объемом регенератора, заполненным рабочим телом, и рабочим объемом цилиндра т/;(, которые обеспечивают наилучшую эффективность регенератора в двигателе Стирлинга. Для заданной массы насадки можно рекомендовать /,р/£15= 1,3-^2,0 и У^Уь — = 0,6-0,9.

Как работают двигатели Стирлинга?

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 10 апреля 2020 г.

Двигатели приводят в действие наш мир с Промышленная революция: сначала грязные угольные паровые машины, затем более чистые и эффективные бензиновые двигатели, а в последнее время реактивные двигатели в самолетах. Основная концепция двигателя - то, что использует разницу между высокой температурой и низкой один - не изменился за пару сотен лет, хотя иногда люди все еще придумывают небольшие улучшения, которые сделать процесс немного быстрее или эффективнее.Один двигатель у тебя возможно, много слышал о недавно появившемся двигателе Стирлинга, который немного похож на паровой двигатель, который не использует пар! Вместо этого он нагревает, охлаждает и перерабатывает один и тот же воздух или газ и снова, чтобы произвести полезную силу, которая может вести машину. объединился Благодаря солнечной энергии и другим новым технологиям двигатели Стирлинга звучат как передовые технологии, но на самом деле они были рядом с 1816 года. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: двигатели Стирлинга становятся все более популярными для использования Возобновляемая энергия.На этом фото вы можете увидеть массив зеркал концентрируя солнечное тепло на двигатель Стирлинга, который вырабатывает электричество. Двигатель Стирлинга установлен на рычаге справа. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США.

Что такое двигатель?

Двигатели, которые приводят в движение транспортные средства или заводские машины примеры того, что ученые называют тепловыми двигателями. Они горят богатое энергией топливо (уголь, бензин или что-то еще), чтобы выпустить тепловая энергия, которая используется для газ расширяется и охлаждается, нажимаем поршень, поверните колесо и ведите машину.Двигатели бывают двух основных типов: двигатели внешнего сгорания (например, паровые двигатели) горят топливо в одном месте и производить энергию в другой части та же машина; двигатели внутреннего сгорания (например, автомобильные двигатели) сожгите топливо и включите питание в одном и том же месте (в автомобиле все это происходит в сверхпрочных металлических цилиндрах). Обе типы двигателей полагаются на тепловую энергию, заставляя газ расширяться, а затем остывать. Чем больше разница температур (между газом при чем горячее и холоднее), тем лучше работает двигатель.Теория о том, как двигатель работает на основе науки о термодинамике (буквально «как движется тепло») и на теоретической модели того, как идеальные двигатели расширяются, сжимаются, нагреваются и охлаждаются газ в серии шагов, называемых циклом.

Хорошие и плохие двигатели

Прежде чем мы сможем узнать, что хорошего в Двигатели Стирлинга помогают, если мы знаем, что в этом плохого Паровые двигатели. Как они работают? У вас есть угольный огонь, который нагревает вода до кипения и приготовления пара. Пар идет по трубе в цилиндр через открытый входной клапан, где он толкает поршень и водит колесо.Входной клапан затем закрывается и выходной клапан открывается. Импульс колеса заставляет поршень возвращаться в цилиндр, где он выталкивает охлажденный, нежелательный пар через выход и прочь вверх по дымовой трубе (дымоход).

Фото: паровые двигатели, такие как в этом локомотиве, являются примерами двигателей внешнего сгорания. Огонь, который обеспечивает энергию сгоранием (1), находится снаружи (вне) цилиндр, в котором тепловая энергия превращается в механическую энергию (3).Между ними есть котел (2), который превращает тепловую энергию в пар. Пар действует как теплоноситель, толкая поршень (4), который перемещает колеса с помощью кривошипа (5) и приводит в движение поезд (6). Пар и тепловая энергия постоянно выталкивается из дымовой трубы (7), что делает его особенно неэффективным и неудобным способом питания движущейся машины. Но было хорошо в те дни, когда угля было много, и никто не заботился о том, чтобы повредить планету.

Есть много проблем с паром двигатели, но вот четыре из более очевидных.Во-первых, котел что делает пар работает при высоком давлении и есть риск чтобы он мог взорваться (взрывы котла были основные проблемы с очень ранним паром двигатели). Во-вторых, котел вообще какой-то расстояние от цилиндра, поэтому энергия теряется при получении тепла от один к другому. В-третьих, пар, выходящий из дымовой трубы, все еще довольно горячий, поэтому он содержит потерянную энергию. В-четвертых, потому что пар выбрасывается из цилиндр каждый раз, когда поршень нажимает, двигатель должен потреблять огромные количество воды, а также топлива.(Вот почему паровозы имеют продолжать останавливаться у резервуаров для воды на стороне пути.)

Что такое двигатель Стирлинга?

Можем ли мы разработать двигатель, который преодолевает эти проблемы? Предположим, мы избавились от котла (который решит риск взрыва) и использовать тепло от огня для питания двигатель напрямую. Затем вместо использования пара для перемещения тепловой энергии от огня до цилиндра, почему бы не поставить цилиндр ближе к огонь и использовать обычный воздух (или другой простой газ) для перемещения тепла энергия между ними? (Вот почему двигатели Стирлинга иногда называются воздушными двигателями .) Если мы закроем этот воздух в закрытой трубе, то один и тот же воздух движется вперед и назад снова и снова, собирая энергию от огня и выпуская его в цилиндр, мы решаем проблему двигателя, нуждающегося в постоянной подаче воды. Наконец, почему бы и нет добавить какой-то теплообменник так, чтобы горячий воздух проходил обратно и далее, это энергия сохраняется внутри машины и перерабатывается в улучшить общую эффективность. Это основные способы, которыми двигатель Стирлинга улучшается на паровом двигателе.Вы иногда увидите Двигатели Стирлинга, описанные как «замкнутый цикл, регенеративное тепло» двигатели ", который является очень кратким способом сказать то, что мы только что сказали: замкнутый цикл означает, что они используют запечатанный объем газа для возврата тепла и далее, снова и снова, через серию бесконечно повторяющихся шагов; регенеративный просто означает, что они использовать теплообменники, чтобы сохранить часть тепла, которое в противном случае быть потерянным на каждом цикле (бесполезно взорвать дымовую трубу, как в паровом двигателе).

просто или сложно?

Некоторые люди говорят, что двигатели Стирлинга просты.Если это правда, то это так же, как великие уравнения физики (например, E = mc2) просты: они просты на поверхности, но более богатый, более сложный и потенциально очень запутанный, пока вы действительно не поймете их. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: много очень плохих видео на YouTube покажите, как легко «объяснить» их очень неполным и неудовлетворительным образом. На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто создав его или наблюдая за работой извне: вам нужно серьезно подумать о цикле шагов, через которые он проходит, что происходит с газом внутри, и как это отличается из того, что происходит в обычном паровом двигателе.

В любом случае, давайте посмотрим, сможем ли мы правильно объяснить двигатель Стирлинга, сначала посмотрев на содержащиеся в нем части, затем подумав о том, что они делают, и, наконец, рассмотрев немного более сложную (термодинамическую) теорию.

Фото: маленькие компактные двигатели Стирлинга, подобные этому, могут работать от крошечных перепады тепла - даже если вы отдыхаете на чьих-то руках и убегаете от тепла, которое они содержат. Фото любезно предоставлено NASA Glenn Research Center.

Каковы основные части двигателя Стирлинга?

Существует довольно много различных конструкций двигателей Стирлинга, и мы рассмотрим один конкретный тип, известный как вытеснитель (или вытеснение) двигателя Стирлинга (также известный как бета-двигатель Стирлинга).Это ключевые части:

Источник тепла

Источник тепла - это то, откуда двигатель получает всю свою энергию, а это может быть что угодно из угля. огонь в солнечное зеркало, концентрирующее тепло Солнца (как на нашей главной фотографии). Хотя двигатели Стирлинга описываются как двигатели внешнего сгорания, использовать сжигание (фактическое сжигание топлива) вообще: они просто нужна разница в температуре между источником тепла (откуда берется энергия) и радиатор (там, где он заканчивается).

Вы можете управлять маленьким двигателем Стирлинга с теплом от чашки кофе, теплая ладонь чьей-то руки или даже (к удивлению многих людей) кубик льда: энергия, выделяемая двигателем, происходит от любой разницы в температуре между источником тепла и теплом тонуть. Сказав это, стоит помнить, что с крошечным двигателем Стирлинга, работающим на что-то вроде чашки кофе, просто потому, что в ней содержится сравнительно небольшое количество энергии, которая очень быстро расходуется.

Работа: Основные детали двигателя вытеснителя Стирлинга.

Газ

Внутри машины в закрытом баллоне постоянно находится объем газа. Это может быть обычный воздух, водород, гелий или другое легкодоступное вещество, которое остается газом, так как он нагревается и охлаждается в течение полного цикла двигателя (повторяющиеся серии операции это проходит). Его единственная цель - перемещать тепловую энергию. от источника тепла к радиатору, приводя в действие поршень, который приводит в движение машину, и затем снова возвращаться к подбери еще.Газ, который перемещает тепло, иногда называют рабочей жидкостью.

Радиатор

Место, где горячий газ охлаждается перед возвратом к источнику тепла. Это обычно какой-то радиатор (кусок металла с прикрепленными ребрами), который отводит отработанное тепло в атмосферу.

Поршни

Существуют различные типы двигателей Стирлинга, но я считаю, что у всех них есть два поршня - это один из более очевидных вещей, которые отличают их от других двигателей.В общем дизайне под названием двухпоршневой (или альфа) двигатель Стирлинга, есть два одинаковых поршня и цилиндры и газовые шаттлы назад и далее между ними, нагрев и расширение, затем охлаждение и сжатие, прежде чем цикл повторяется.

В другой конструкции, показанной здесь, называемой вытесняющим (или бета) двигателем Стирлинга, есть один полностью внутренний поршень, называемый вытеснителем (окрашен в зеленый цвет), задача которого - перемещать газ между источником тепла и радиатором. В отличие от обычного поршня в паровом двигателе, вытеснитель устанавливается очень свободно (с небольшим пространством между край поршня и стенка цилиндра), и газ течет вокруг него снаружи, когда он движется вперед и назад.Также есть рабочий поршень (темно-синего цвета), который плотно прилегает к цилиндру и превращает расширение газа в полезную работу, которая приводит в движение какой бы двигатель ни работал. В больших двигателях Стирлинга рабочий поршень обычно имеет тяжелый маховик прикреплен для наращивания импульс и поддерживать машину в рабочем состоянии. Рабочий поршень и поршень вытеснителя постоянно движутся, но они не совпадают (одна четверть цикла или 90 ° против фазы) друг с другом; они приводятся в действие одним и тем же колесом, но поршень вытеснителя всегда на четверть цикла (90 °) впереди рабочего поршня.

Теплообменник

Также известный как регенератор, теплообменник находится в закрытой камере между источником тепла и радиатором. Когда горячий газ проходит мимо регенератора, он отдает часть своего тепла, который регенератор держит на. Когда газ возвращается назад, он снова улавливает это тепло. Без регенератора это тепло будет потеряно в атмосферу и впустую. Теплообменник значительно повышает эффективность и мощность двигателя. Некоторые двигатели Стирлинга есть несколько теплообменников.

Как работает двигатель Стирлинга?

Итого

Как паровой двигатель или двигатель автомобиля внутреннего сгорания, Стирлинг двигатель преобразует тепловую энергию в механическую энергию (работа), повторяя серия основных операций, известных как его цикл. Рассмотрим упрощенный двигатель Стирлинга типа вытеснителя. Это на самом деле довольно запутанно и трудно понять, пока вы не поймете, что происходит то, что газ внутри поочередно расширяется и сжимается, а между ними перемещается от горячей стороны цилиндра к холодной стороне и обратно.Работа темно-синего рабочего поршня состоит в том, чтобы использовать энергию от расширения газа, чтобы привести машину в действие двигателем, затем сжать газ, чтобы цикл мог повториться. Работа поршня зеленого вытеснителя заключается в перемещении газа с горячей стороны баллона (слева) на холодную сторону (справа) и обратно. Работая в команде, два поршня гарантируют, что тепловая энергия многократно перемещается от источника к раковине и превращается в полезную механическую работу.

Подробнее

Охлаждение и сжатие: большая часть газа (показана синим квадратом) находится справа на более холодном конце цилиндра.Когда он охлаждается и сжимается, отдавая часть тепла, которое отводится радиатором, оба поршня движутся внутрь (к центру).
Перекачка и регенерация: поршень вытеснителя перемещается вправо, а охлажденный газ перемещается вокруг него в более горячую часть цилиндра слева. Объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор (теплообменник), чтобы собрать часть тепла, которое он ранее откладывал.
Нагрев и расширение: большая часть газа (показана красными квадратами) теперь находится слева в горячем конце цилиндра.Он нагревается огнем (или другим источником тепла), поэтому его давление повышается и расширяется, поглощая энергию. Когда газ расширяется, он толкает рабочий поршень вправо, который приводит в движение маховик и любой двигатель, который работает. В этой части цикла двигатель преобразует тепловую энергию в механическую энергию (и работает).
Передача и охлаждение: поршень вытеснителя перемещается влево, а горячий газ перемещается вокруг него в более прохладную часть цилиндра справа. Объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор (теплообменник), отдавая часть своей энергии на пути.Цикл завершен и готов к повторению.

Несмотря на то, что двигатель проходит цикл, заканчивая тем же, где и начал, это не симметричный процесс: энергия постоянно отводится от источника и откладывается в раковине. Это происходит потому, что горячий газ делает определенный Объем работы над рабочим поршнем при его расширении, но поршень выполняет меньше работы, сжимая охлажденный газ и возвращая его на старт.

В теории

Теперь вы можете подумать: «Это все очень сложно! Зачем возиться с двумя поршнями, когда простой паровой двигатель может обойтись только одним? Почему все эти отдельные этапы? Почему бы не сделать все проще?» Чтобы правильно ответить на эти вопросы, вам нужно понять теорию двигателей: эффективный двигатель перемещает газ через цикл процессов в соответствии с газовыми законами (основными законами классической физики, которые описывают, как давление, объем и температура газа). относятся к).Самый известный идеализированный цикл называется циклом Карно и включает в себя повторение цикла изотермического (постоянная температура) и адиабатического (сохраняющего тепло) расширения с последующим изотермическим и адиабатическим сжатием.

Двигатель Стирлинга использует другой цикл, который (в идеале) состоит из:

Изотермическое (постоянная температура) сжатие: наша ступень (1) выше, где объем газа уменьшается, а давление увеличивается, поскольку он отдает тепло в раковину.
Изоволюметрический (постоянный объем) нагрев: наша ступень (2) выше, в которой объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор и восстанавливает часть своего предыдущего тепла.
Изотермическое (постоянная температура) расширение: наша ступень (3) выше, в которой газ поглощает энергию от источника, его объем увеличивается, а его давление уменьшается, а температура остается постоянной.
Изоволюметрическое (постоянный объем) охлаждение: наша ступень (4) выше, в которой объем газа остается постоянным, поскольку он проходит через регенератор и охлаждается.

Настоящий двигатель Стирлинга работает через более сложную, менее идеальную версию этого цикла, которая выходит за рамки данной статьи. Достаточно просто отметить, что четыре стадии не жестко разделены, а смешиваются друг с другом. Если вам интересно, в статье из Википедии о цикле Стирлинга есть гораздо больше об этом.

Некоторые альтернативные анимации

В Википедии есть еще одна анимация двигателя Стирлинга бета-типа (хотя красиво нарисовано, трудно следовать, потому что человек этапы не объясняются рядом).
MIT также имеет хорошую небольшую анимацию, но сопутствующее объяснение довольно минимально.
Лучший из множества: отличная анимация и объяснение на Анимированные двигатели, превосходный веб-сайт с множеством понятных и понятных страниц обо всех видах других движков, которые стоит изучить. Мне нравится, что все двигатели нарисованы в одинаковом, простом стиле, так что вы можете легко сравнить их.

Для чего можно использовать двигатели Стирлинга?

Фото: хотя инженеры пробовали приводить в движение автомобили с двигателями Стирлинга, эксперименты не были такими успешными.Двигателю Стирлинга требуется время, чтобы набрать скорость, и это не справляется с остановкой и пуском, что делает его менее подходящим для питания автомобиля чем обычный двигатель внутреннего сгорания. Мы вряд ли увидим дальнейший прогресс в этом направлении: будущие автомобили с большей вероятностью будут приводиться в действие электродвигателями или топливными элементами. Фото любезно предоставлено NASA Glenn Research Center.

Двигатели Стирлинга работают лучше всего на машинах, которые нуждаются производить энергию постоянно, используя разницу между чем-то жарко и холодноОни идеально подходят для солнечных электростанций, где солнечное тепло играет на зеркале, которое действует как источник тепла, и высокоэффективные теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые должны обеспечивать стабильные поставки электроэнергии. Недавно пионер Segway Дин Камен помог возродить интерес к двигателям Стирлинга используя их в качестве основы для компактного, домашнего электричества генератор, называемый маяком 10, примерно размер домашней стиральной машины.

В обычном двигателе Стирлинга вы помещаете тепло в горячий конец машины (источник тепла) и получить механическую работу и меньше тепла от другого, более холодного конца (радиатора).Как только Электродвигатели могут быть использованы в качестве генераторов в обратном направлении, так что вы можете поставить энергии в двигатель Стирлинга и эффективно запустить его назад отводят тепло от радиатора и отводят его на источник. Это превращает двигатель Стирлинга в «криокулер» - очень эффективное охлаждающее устройство. Охладители двигателя Стирлинга используются в сверхпроводимость и электронное исследование.

Преимущества и недостатки двигателей Стирлинга

Самым большим преимуществом двигателей Стирлинга является то, что они намного эффективнее паровых двигателей (в основном из-за замкнутый цикл и регенеративный теплообменник).У них нет котлы, которые могут взорваться, не нуждаются в запасах воды и не иметь сложную систему открытия и закрытия клапанов, которые пар Двигатели требуют. Это одна из причин, почему они намного тише, чем паровые машины, и, потому что они не обязательно включают сжигание топлива, могут быть намного чище. В отличие от паровых двигателей, которые обычно сжигают уголь для кипячения воды, двигатели Стирлинга могут работать от всех видов разные виды топлива.

С другой стороны, двигатели Стирлинга не запускаются мгновенно (это требуется время для прогрева важного теплообменника и маховика разогнаться до скорости), и они не так хорошо работают в режиме остановки и запуска (в отличие от внутреннего сгорания двигатели).Им также нужны большие радиаторы, которые могут отводить отработанное тепло, что делает их непригодными для некоторых приложений.

Кто изобрел двигатели Стирлинга?

Artwork: Эта иллюстрация оригинального двигателя Роберта Стирлинга (на основе его патента 1827 года) напоминает обычный паровой двигатель, но он более сложный. Два больших чугунные «воздушные сосуды» слева горячие внизу и холодные вверху (источник тепла и радиатор) и поршни вытеснителя перемещаются вперед и назад внутри них.Сзади можно увидеть рабочий поршень и маховик. Произведение из истории и развития парового двигателя Галлоуэя и Хеберта. Томас Келли, 1832, с667.

Неудивительно, что Стерлинг двигатели были изобретены шотландским священнослужителем по имени Роберт Стерлинг, в 1816 году. Он надеялся сделать двигатель более безопасным и более эффективнее, чем паровые двигатели, которые были разработаны около века назад Томасом Ньюкоменом (а затем улучшил Джеймсом Уаттом и др.) Подъем внутреннего сгорания (бензиновые и дизельные двигатели) увидел Двигатели Стирлинга на обочине, хотя они были заново открыты Компания Philips в середине 20 века.Совсем недавно они стать популярным на солнечных электростанциях и других формах возобновляемых источников энергии энергия, где их высокая эффективность ценится. Технология получил еще один импульс в 1980-х годах, когда Иво Колин из университета Загреба и Джеймс Сенфт из университета Висконсина разработали новый, очень компактный дизайн двигателя Стирлинга, который может производить мощность только с небольшими различиями между источник тепла и раковина.

современных применений двигателей Стирлинга

Современное Использование Двигателей Стирлинга

их практическое применение сегодня

Комбинированный теплоэлектростанционный двигатель производства Wudag в Германии. Двигатели Стирлинга зеленые, а топки синие.

Вы, вероятно, говорите что-то подобное себе: «Если двигатели Стирлинга такие крутые, что они используют сегодня?»

Сегодняшние виды применения двигателей Стирлинга варьируются от игрушек и дровяных вентиляторов до комбинированных теплоэлектростанций для предприятий и до самых тихих и смертоносных подводных лодок в море.

Итак, что используется в этой статье?

Эта страница содержит ТОЛЬКО доступные двигатели Стирлинга. Он не включает исследовательский проект или исторические двигатели Стирлинга.

Я также писал о том, почему некоторые конкретные виды применения двигателей Стирлинга, таких как двигатели для вашего автомобиля и эффективные солнечные двигатели Стирлинга, вряд ли будут популярны.

Нажмите или нажмите на ссылку ниже, чтобы перейти к этому разделу:

Игрушки
Обучающие инструменты
дровяных вентиляторов
Комбинированные тепло и мощность
Пример прохладной 3D-печати
Подводная Лодка
Кондиционирование и Охлаждение
Криокулеры
Благосостояние для ученых и инженеров
инвестиционных мошенников
Двигатели Стирлинга для легковых автомобилей - Никогда
Генераторы солнечной энергии - эффективные и с завышенной ценой
Атомные электростимуляторы Deep Space

игрушки

Игрушки двигателя Стирлинга могут быть очаровательными, и это было правдой с тех пор, как их изобрел Роберт Стерлинг.

До сих пор существуют старинные игрушки двигателей Стирлинга, которые были построены вскоре после того, как Роберт Стирлинг изобрел двигатель.

Старейший из существующих старинных двигателей Стирлинга

Античная игрушка модели двигателя Стирлинга, около 1910 года.

Как правило, они работают на спиртовом пламени, и существуют тысячи вариантов возможных конструкций двигателей.

Мои личные фавориты с визуальной точки зрения - это те, которые просто содержат много движущихся частей.

Разностные игрушки низкой температуры

Я также большой поклонник низкотемпературных двигателей Стирлинга, которые могут работать как на чашке горячей воды, так и на руке.

Eco Power Двигатель Стирлинга

Цены начинаются с $ 30 и доходят до того, сколько вы хотите заплатить.

Обучающие инструменты

двигателей Стирлинга помогают безопасным образом вовлечь студентов

MM-7 Двигатель Стирлинга

Двигатели Стирлинга занимают особое место в университетских и школьных классах.

Это особенно верно для низкотемпературных двигателей Стирлинга, которые могут работать, не заполняя ваш класс парами угарного газа.

Есть что-то от вдохновляющего взгляда на двигатель, работающий на стакане горячей воды или на вашей руке. Эти двигатели заставляют студентов, изучающих науку и технику, глубже интересоваться и понимать все типы двигателей.

Физические и инженерные лаборатории особенно могут извлечь выгоду из оснащенного оборудованием лабораторного двигателя Стерлинга, который может работать без вытяжного шкафа и без риска утечки угарного газа.

фанатов дровяной печи

Одна из больших проблем, связанных с использованием дровяной печи для отопления дома, заключается в том, что возле печи обычно слишком жарко, а в других частях комнаты - слишком холодно.

Очевидно, вам нужен способ перемещать воздух вокруг дома, и в некоторых случаях вы будете использовать дровяную печь в районе, где нет электричества, или вы просто не хотите его использовать по какой-то причине.

Вот где горят дровяные вентиляторы двигателя Стирлинга. У нас есть подробная страница об античных и современных фанатах Стирлинга, которые вам могут понравиться.

Воздух без электричества

Вы можете купить дровяные вентиляторы, чтобы аккуратно перемещать воздух по комнате без электричества.

Просто установите вентилятор на дровяной печи, подождите, пока он нагреется, переверните лопасти вентилятора, и у вас будет вентилятор, который мягко и бесшумно перемещает воздух по комнате.

Не ожидайте, что это будет двигать воздух, как сильный электрический вентилятор. Но если у вас есть дровяная печь и вы читаете это, вам может понравиться использование вентилятора от двигателя Стирлинга, чтобы повысить температуру в вашей комнате.

комбинированных тепла и энергии

Комбинированный теплоэнергетический двигатель для дома, изготовленный Ökofen¹

Одна из проблем со всеми типами двигателей заключается в том, что они недостаточно эффективны.Каждый раз, когда у двигателя есть горячие газы, выходящие из выхлопной трубы, этот горячий поток выхлопных газов - это энергия, за которую вы заплатили, но не стали использовать.

Но что, если бы вы могли настроить двигатель так, чтобы вы делали две вещи, которые были ценны для вас одновременно? Например, вырабатывая электроэнергию, а также вырабатывая горячую воду для отопления вашего дома.

На сегодняшний день на рынке есть несколько компаний с продукцией, которая производит электричество, а также вырабатывает горячую воду для отопления домов и зданий или для бытовых или коммерческих нужд в горячей воде.

Вы можете прочитать о наших рекомендуемых двигателях комбинированного отопления и мощности.

Прохладный Пример 3D-печати

[фото 1]

Когда впервые появились 3D-принтеры, я сразу понял, что их можно использовать для создания двигателя Стирлинга. Многие другие тоже.

Единственный вопрос заключался в том, сколько двигателя вы могли бы распечатать? Очевидно, что самым интересным и самым трудным делом будет напечатать весь движок без непечатных деталей.

Двигатели с частичной печатью

Первые несколько напечатанных двигателей Стирлинга, которые я видел, были напечатаны лишь частично.

Они использовали шарикоподшипники для маховика и несколько металлических деталей вместе с очень гладким графитовым поршнем Airpot, работающим в стеклянном цилиндре.

В первых 3D-двигателях Стирлинга было много дорогих купленных компонентов.

Я знал, что было бы гораздо интереснее, если бы кто-нибудь смог найти способ напечатать весь двигатель.

Я также потратил много времени на разработку своих собственных 3D-печатных машин Стирлинга. Это было не легко.

Самый крутой пример 3D-печати Ever

Полностью 3D напечатанный двигатель Стирлинга, разработанный Доном Клукасом.

К счастью, Дон Клукас из Крайст-Черч, Новая Зеландия, понял, как напечатать весь двигатель Стирлинга без использования каких-либо купленных компонентов.

Дон ранее проектировал двигатель Стирлинга с комбинированным тепловым и энергетическим двигателем Whispergen, поэтому он был опытным разработчиком двигателя Стирлинга, и выяснить, как напечатать весь двигатель Стирлинга без необходимости покупать дополнительные компоненты, было почти чудом.

Распечатать движок для каждого студента

Теперь, если в вашей школе есть 3D-принтер, и вы хотите провести в классе эксперимент с двигателями Стирлинга, вы можете просто напечатать его для каждого ученика в классе.

Это гораздо интереснее, чем просто иметь несколько движков, на которые студенты могут смотреть.

Решение Доном проблемы печатающих поршней

Сложной частью печати всего двигателя 3D Стирлинга является поршень. Современные принтеры не позволяют печатать поршень малого диаметра достаточно точно, чтобы он работал.

Решением Дона было напечатать поршень, который работает как сильфон. На изображении выше поршень белый. Его веб-сайт называется Projects to Print, и здесь есть ссылка на нашу страницу со ссылками на движок Stirling.

Подводная Лодка

Подводная Лодка - Воздух Независимый Привод

ВМС США наняли шведские подводные лодки, созданные SAAB (ранее Kockums) для участия в военных играх. Их тихие подводные лодки, использующие двигатели Стирлинга, оказались «смертельными» в симуляции.

Двигатели Стирлинга превосходны в любых приложениях, где люди придают большое значение тишине.

Поскольку двигатели Стирлинга можно создавать практически бесшумно, они естественным образом подходят для питания подводных лодок.

Шведский строитель подводных лодок SAAB (ранее Kockums) добавил двигатель Стирлинга к своим подводным лодкам классов Готланд и Седерманланд.

Дизель + Аккумуляторы + Стирлинг

Двигатель Стирлинга SAAB использует для шведских подводных лодок класса Готланд.

На этих подводных лодках используется так называемая независимая от воздуха силовая установка, позволяющая им оставаться погруженными в полную боеспособность на срок до нескольких недель.

Это, по сути, дизель-электрические подводные лодки, которые могут просто продлить время своей работы (до двух недель) с помощью двигателя Стирлинга, заканчивающего батареи.

Двигатели Стирлинга также приводят в действие японскую подводную лодку класса Soryu и, по слухам, приводят в действие некоторые новые китайские подводные лодки2.

Кондиционер

Это не сразу очевидно, когда вы смотрите на двигатель Стирлинга, но каждый двигатель Стирлинга можно превратить в тепловой насос, подключив электродвигатель к выходному валу и запустив электродвигатель.

Конечно, разность низких температур Двигатели Стирлинга, которые были спроектированы для работы с небольшими перепадами температур, будут производить только небольшие перепады температур, когда они приводятся в движение двигателем.

Так что не пытайтесь делать это с двигателем Стирлинга с низкой разницей температур.

Попробуй двигать пламенный двигатель

Но если вы подключите электродвигатель к выходному валу любого двигателя Стирлинга, рассчитанного на более высокие перепады температур, и запустите электродвигатель, одна сторона нагревается, а другая - охлаждается.

Вы можете сделать это даже с очень простыми моделями, так что попробуйте.

Двигатели Стирлинга могут быть использованы в качестве кондиционеров

Очевидно, что специально созданные кулеры будут работать лучше, чем двигатели, которые были преобразованы в кулеры.

Если вы хотите построить такой дом, который будет кондиционировать дом, вы будете конкурировать с устоявшейся технологией охлаждения в паровом цикле, цена которой снизилась на протяжении многих поколений.

Таким образом, поскольку большинство людей принимают решения о покупке новых холодильников и кондиционеров в основном на основе первоначальной цены покупки, а новый кондиционер Стирлинга, вероятно, будет изначально дороже, это не то приложение, которое вы, вероятно, увидите в широком использовании. в ближайшее время.

Но двигатели Стирлинга кондиционеры и холодильники были построены.

Но где технология цикла Стирлинга действительно сияет, там, где другие технологии не могут легко конкурировать, например, в криокулерах.

Криокулеры

Криокулер производства Janis³, используемый в статическом обменном газе.

Если вы хотите достичь очень низких температур для охлаждающей электроники для достижения сверхпроводимости или для исследовательских целей, двигатели Стирлинга, специально разработанные для охлаждения, являются отличным выбором.

Подобные кулеры

были изначально разработаны в Phillips Electronics в 1950-х годах и продолжают продаваться и использоваться сегодня.

Если вам нужен один для вашего промышленного применения, они доступны.

Двухступенчатые охладители Стирлинга могут производить температуру примерно до 20 градусов Кельвина, которая является достаточно холодной, чтобы сжижать водород и неон.

Благосостояние для ученых и инженеров

В этом вопросе звучит так, будто я не серьезен, но на самом деле я такой.

Определенная сумма государственного бюджета на исследования ежегодно расходуется на проекты по разработке новых технологий. Это вопрос государственной политики.

В течение многих лет, когда я интересовался двигателями Стирлинга, я видел, как люди обращаются за государственными исследовательскими грантами и получают их для разработки двигателей Стирлинга.

Почему это проблема?

Проблема этого финансируемого правительством исследования заключается в том, что оно редко приводит к появлению новых продуктов для людей.Продукты часто проектируются с высокой эффективностью, сложностью и стоимостью, что делает их невозможными для производства и продажи на коммерческой основе.

Возьмем, к примеру, компанию Sunpower of Athens, штат Огайо.

За эти годы они разработали много интересных продуктов, но сегодня пытаются найти любой из них на рынке. Вы действительно не можете.

Заказчик - следующий государственный исследовательский грант

Sunpower провела так много лет, создавая интересные продукты, которые никогда не появлялись на рынке, поэтому я могу только предположить, что они действительно не собирались выводить продукты на рынок.

Вместо этого они создали эти продукты, чтобы получить следующий раунд государственных исследовательских денег.

В этом нет ничего плохого, просто помните, что государственные субсидии редко приводят к появлению новых продуктов.

Если вас интересует, почему исследовательские проекты часто не приводят к появлению новых продуктов, прочитайте мою страницу о том, почему двигатели Стирлинга не так популярны.

инвестиционных мошенников

Многие моторные компании Стирлинга пришли и ушли за эти годы.И технология, и рынки сложны, поэтому я полагаю, что чего-то из этого следует ожидать.

Но есть особый тип компаний, которые приходили и уходили, которые, кажется, никогда не имели намерения делать что-либо кроме сбора денег от инвесторов и выплаты высоких зарплат директорам.

У них всегда есть красивые сайты и красивые офисы. Часто у них даже есть прототип, который они купили у разработчика.

Но, похоже, не было реальной попытки вывести двигатели Стирлинга на рынок с некоторыми из этих мошенников / компаний.

Как они выглядят настоящими

Прототип обычно приобретается у инженера, который потратил огромное количество времени на его разработку.

Он продает мошенникам рассказ о том, что они собираются вывести его продукт на рынок с их превосходным маркетинговым опытом.

Они фотографируют его, создают красивый веб-сайт, публикуют глянцевые брошюры, собирают много денег от инвесторов и уходят в историю.

Цикл мошенничества и исчезновения, кажется, повторяется

Это случалось так много раз, что я просто впадаю в депрессию каждый раз, когда вижу новое.

Итак, мошенники, найдите другой технологический центр, где бы вы ни находились.

Очевидно, что нужны новые деньги инвестора, чтобы сделать правильный тип разработки двигателя Стирлинга, но компании с богатым маркетинговым персоналом и инженерным персоналом, вероятно, не являются теми, кто выводит на рынок новые продукты двигателя Стирлинга.

Почему двигатели Стирлинга в автомобилях маловероятны

Двигатели Стирлинга имеют смысл для многих применений, но питание автомобилей не является одним из них.

Почему?

Они медленно начинают
Сложно быстро изменить уровень мощности
Они не ускоряются быстро
Они тяжелее и дороже

Двигатели Стирлинга любят работать с постоянной скоростью

Двигатели Стирлинга не подходят тем, кто хочет быстро перейти от «0 до 60».

Они лучше на постоянной скорости, поэтому, если вам нужно ускориться, когда индикатор загорится зеленым, двигатели Стирлинга - не двигатель для вас.

Все эти вещи, а также тот факт, что они дороже, чем обычный двигатель внутреннего сгорания, делают их плохим сочетанием для автомобилей.

гибридных транспортных средств

Теперь, когда мы видим все больше гибридных автомобилей, все больше людей рассматривают, какое влияние может оказать двигатель Стирлинга.

Двигатели Стирлинга имеют смысл в качестве источника энергии в некоторых электрических гибридных транспортных средствах, но, опять же, они имеют тенденцию быть тяжелыми.

Если вам удастся решить проблему с весом, они могут подойти.

Генераторы солнечной энергии

Как насчет двигателей Стирлинга для солнечной энергетики?

Кажется довольно очевидным, что двигатели Стирлинга можно использовать для работы на концентрированной солнечной энергии.

Проблема с этим подходом состоит в том, что в инженерных программах для разработки этих двигателей обычно была высокая эффективность. Это означает, что будут использоваться дорогие жаропрочные сплавы, и к тому времени, когда двигатель заработает, как ожидается, станет слишком дорого конкурировать с солнечными элементами.

Concentrating Sunshine производит высокотемпературные двигатели, которые должны использовать дорогостоящие высокотемпературные металлы, и, хотя в этой области было проведено много исследований, на рынке сегодня нет коммерческих продуктов.

двигателей Стирлинга с ядерным двигателем глубокого космоса

Двигатели Стирлинга могут работать на любой форме тепла. Что касается двигателя, тепло от ядерного изотопа так же хорошо, как и любой другой вид тепла.

Это было хорошо исследовано в так называемых генераторах радиоизотопов Стирлинга для использования в космических исследованиях.

Важно, когда спутники не близки к Солнцу

Легко представить, что солнечные элементы могут использоваться везде в космосе, но они не могут.

Поскольку спутник летит дальше от орбиты Земли вокруг Солнца, солнечной плотности просто недостаточно для питания электроники на спутнике, и вам нужен другой метод для получения энергии.

двигателей Стирлинга были разработаны для этого применения с использованием радиоактивного изотопа в качестве источника тепла, соединенного с двигателем Стирлинга.

больше энергии от того же плутония

Двигатели Стирлинга, сконфигурированные таким образом, могут производить примерно в три раза больше электроэнергии, чем они получали бы с помощью термоэлектрического устройства⁴.

Двигатели могут быть разработаны для работы четыре года без технического обслуживания.

Sunpower of Athens, Огайо, строит их для НАСА.

Прокомментируйте, пожалуйста, ниже

Спасибо за чтение этой страницы.

Пожалуйста, оставьте свои вопросы, комментарии или предложения ниже.

Обязательно ознакомьтесь с другими нашими страницами о двигателях «Сделай сам» Стирлинга.

CreditФото Кредит: Ökofen

²Farley, R. (2018). «Воздушно-независимые силовые подводные лодки: скрытно, дешево и будущее?» Национальный интерес. Вашингтон, округ Колумбия, Центр национальных интересов. Получено с http://nationalinterest.org/blog/the-buzz/air-independent-propulsion-submarines-stealth-cheap-the-24245

³Фото Кредит: Янис

⁴Шрайбер, J.& Wong, W. (2007). Усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга для космических исследований и полетов НАСА. Кливленд, Огайо: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. Получено с: https://web.archive.org/web/20120929064709/http://www.grc.nasa.gov/WWW/TECB/RPS_ASRG_%20Handout.pdf

AdministrationНациональное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. (Апрель 2018 г.) NASA Центр исследований Гленна. Получено с https://tec.grc.nasa.gov/rps/stirling-research-lab/advanced-stirling-convertor/

[фото 1] изображение частично напечатанного двигателя Стирлинга с графитовым поршнем в стеклянном цилиндре.,

FAQ

Часто задаваемые вопросы:
Польский перевод

Как работают двигатели Стирлинга?
Являются ли двигатели Стирлинга действительно самыми эффективными двигателями из возможных?
Если двигатели Стирлинга настолько эффективны, почему у меня их нет в моей машине?
Кем был преподобный Роберт Стерлинг?
Какие двигатели Стирлинга используются сегодня?
Кто изобрел этот тип двигателя Стирлинга?
В мире есть тысячи низкотемпературных источников тепла, почему бы вам не создать полностью мощный двигатель, который их использует?
Американская компания Stirling строит какие-либо полноприводные двигатели Стирлинга? Если нет, то планируете ли вы их построить?
Где взять двигатель Стирлинга мощностью от 5 до 25 кВт для моего дома, автомобиля, лодки и т. Д.что будет работать на любом топливе от коровьего стружки до солнечного света и будет конкурентоспособной по цене с генератором Honda той же мощности?
Можно ли построить хороший двигатель Стирлинга, начав с небольшого блока Chevy V8 или, возможно, воздушного компрессора и превратив его в Стирлинг?
Могу ли я использовать некоторые из ваших фотографий или рисунков на моем веб-сайте или в печатном виде?
Я хотел бы узнать больше о двигателях Стирлинга, что мне делать?

Вопросы и ответы:

Q: Как работают двигатели Стирлинга? A: Двигатели Стирлинга трудно понять.Вот ключевые моменты. Каждый двигатель Стирлинга имеет герметичный цилиндр, одна часть которого горячая, а другая - холодная. Рабочий газ внутри двигателя (который часто является воздухом, гелием или водородом) перемещается механизмом от горячей стороны к холодной стороне. Когда газ находится на горячей стороне, он расширяется и толкает поршень вверх. Когда он возвращается на холодную сторону, он сжимается. Правильно спроектированные двигатели Стирлинга имеют два импульса мощности на оборот, что позволяет им работать очень плавно. Двумя наиболее распространенными типами являются два поршневых двигателя Стирлинга и двигатели Стирлинга вытеснительного типа.Двухпоршневой двигатель Стирлинга имеет два силовых поршня. Двигатель Стирлинга типа вытеснителя имеет один силовой поршень и поршень вытеснителя.
Тип вытеснителя:
Тип вытеснителя Двигатель Стирлинга показан здесь. Пространство под поршнем вытеснителя непрерывно нагревается источником тепла. Пространство над поршнем вытеснителя постоянно охлаждается. Поршень вытеснителя перемещает воздух (вытесняет воздух) с горячей стороны на холодную. ММ-1 Coffee Cup Двигатель Стирлинга - это двигатель такого типа.Тем не менее, MM-1 никогда не следует нагревать с помощью источника тепла, более горячего, чем кипящая вода.

Дополнительная информация:
Still Иллюстрации
Анимированные иллюстрации

Двухпоршневой тип:
Здесь показан двухпоршневой двигатель Стирлинга. Пространство над горячим поршнем непрерывно нагревается источником тепла. Пространство над холодным поршнем постоянно охлаждается.

Дополнительная информация:
Still Illustrations
Анимированные иллюстрации
Flash Animation
Q: Действительно ли двигатели Стирлинга являются самыми эффективными двигателями? A: В середине 1800-х годов очень яркий француз Сади Карно понял, насколько эффективен любой тепловой двигатель.Это формула, подобная этой (температура горячей стороны - температура холодной стороны) / температура горячей стороны x 100 равна максимальной теоретической эффективности. Конечно, температура должна измеряться в градусах Кельвина или Ранкина. Двигатели Стирлинга (с идеальной регенерацией) соответствуют этому циклу. Реальные двигатели Стирлинга могут достигать 50 процентов от максимального теоретического значения. Это невероятно высокий процент!
Q: Если двигатели Стирлинга настолько эффективны, почему у меня их нет в моей машине? A: Лучший ответ для этого - поднять двигатель ММ-1 после того, как он наберет обороты.Обратите внимание, что он продолжает работать в течение минуты или около того. Хотя очень легко создать двигатель Стирлинга, который мгновенно остановится, в мире нет ничего, что можно было бы сделать мгновенно. Когда я сажусь в свою машину, я хочу, чтобы она сразу же начала (если не раньше) и могла сжечь резину с шин, когда я покидаю парковку! Двигатели Стирлинга не могут этого сделать. Несмотря на эти ограничения, Ford, GM и American Motors Corp. потратили миллионы долларов на разработку двигателей Стирлинга для автомобилей еще в 1970-х годах.Форд даже создал «Стирлинг», который мог отъехать от обочины (с относительно малой мощностью) через двадцать секунд после того, как вы повернули ключ запуска! Многие прототипы были построены и испытаны. Затем цены на нефть снизились в 1980-х годах, и люди начали покупать более крупные автомобили. Внезапно не было убедительной причины для создания двигателя, который был бы значительно более эффективным, чем двигатели внутреннего сгорания, но не запустился бы мгновенно. Вот изображение духа AMC 1979 года. Он был оснащен экспериментальной силовой установкой двигателя Стерлинга под названием «P-40».Дух был способен сжигать бензин, дизель или газохол. Двигатель P-40 Stirling обещал меньше загрязнения, на 30% больший пробег и тот же уровень производительности, что и стандартный двигатель внутреннего сгорания автомобиля. [Из «Введение в двигатели Стирлинга»] Французская исследовательская Sub Saga оснащена двигателем Стирлинга. Двигатели Стирлинга также отлично работают в качестве вспомогательных генераторов / нагревателей на яхтах, где ценится их тишина и имеется хорошая охлаждающая вода. Они также будут очень хорошо работать в самолетах, где воздух становится холоднее, когда самолет поднимается на высоту.Не существует авиационной силовой установки (включая самолеты), которая бы улучшала любые условия эксплуатации при восхождении. Двигатели Стирлинга не будут терять столько мощности, сколько они набирают, как поршневые двигатели или реактивные двигатели. Также вы не хотели бы иметь тихие самолеты с очень эффективными двигателями, которые также имеют чрезвычайно низкий уровень вибрации?
Q: Кем был преподобный Роберт Стерлинг? A: Роберт Стерлинг был служителем Церкви Шотландии, который интересовался здоровьем своих прихожаных тел в дополнение к благополучию их душ.Он изобрел двигатель Стирлинга (он назвал его «воздушным двигателем»), потому что паровые двигатели его времени часто взрывали, убивая и калеча тех, кому не повезло находиться рядом. Двигатели Роберта Стирлинга не могли взорваться и производили больше энергии, чем используемые в то время паровые двигатели. В 1816 году он получил свой первый патент на новый тип «воздушного двигателя». Двигатели, которые он построил, и те, которые последовали за ним, в конце концов стали называться «двигателями горячего воздуха» и продолжали называться двигателями горячего воздуха до 1940-х годов, когда другие газы, такие как гелий и водород, использовались в качестве рабочей жидкости.Роберт Стерлинг был активным министром и изобретателем всю свою жизнь. Возможно, его самым важным изобретением был «регенератор» или «экономайзер», как он его назвал. Это сегодня используется в двигателях Стирлинга и многих других промышленных процессах для экономии тепла и повышения эффективности промышленности.
Q: Какие двигатели Стирлинга используются сегодня? A: Современное использование двигателей Стирлинга невидимо практически для всех. В последние годы было построено много исследовательских двигателей, но есть только три области, где двигатели Стирлинга оказали существенное влияние.На подводных лодках есть двигатели Стирлинга, машины для перемешивания, используемые в качестве криокулеров, и двигатели Стирлинга в классных комнатах. Криогеника - это наука о вещах, которые чрезвычайно холодны, а двигатели Стирлинга - это один из инструментов, который может быть использован для того, чтобы сделать вещи чрезвычайно холодными. Это не очевидно, но двигатель Стирлинга является обратимым устройством. Если вы нагреваете один конец и охлаждаете другой, вы получаете механическую работу, но если вы включаете механическую работу, подключая электродвигатель, один конец нагревается, а другой - охлаждается.Если вы спроектируете машину правильно, холодный конец станет очень холодным. На самом деле были созданы кулеры Стирлинга, которые будут охлаждать ниже 10 градусов Кельвина. Кулеры Micro Stirling выпускаются в большом количестве для охлаждения инфракрасных чипов до 80 градусов Кельвина для использования в приборах ночного видения.
Q: Кто изобрел этот тип двигателя Стирлинга? A: Немного истории. В 1983 году Иво Колин, профессор Загребского университета в тогдашней Югославии, продемонстрировал первый двигатель Стирлинга, работающий на небольших перепадах температур.После публикации того, что он сделал, доктор Джеймс Сенфт, профессор математики в университете Висконсин-Ривер-Фолс, создал первые двигатели, аналогичные MM-1. Модель ММ-1 была бы невозможна без работы этих двух человек. Концепция MM-1 пришла от инновационного мышления Дэррила Филлипса. Весь рабочий проект и инженерные работы для ММ-1 выполнял Брент Х. Ван Арсделл, президент американской компании Stirling.
Q: В мире есть тысячи низкотемпературных источников тепла с разной температурой. Почему бы вам не создать полноценный двигатель, который их использует? A: Двигатели Стирлинга, которые работают с небольшими перепадами температур, имеют тенденцию быть очень большими для количества вырабатываемой ими мощности.Хотя мы, очевидно, могли бы создавать двигатели, которые вырабатывают мощность и работают при небольшой разнице температур, вот почему мы не решили этого делать. По мере того, как разница температур, доступная для работы двигателя Стирлинга, уменьшается, размер двигателя, требуемого для данного количества мощности, увеличивается. Например, посмотрите нашу прекрасную модель MM-6. Этот двигатель работает на тепле вашей теплой руки и выдает неизмеримо небольшое количество энергии. Могут быть построены двигатели, которые вырабатывают мощность и работают с небольшими перепадами температур, но они будут большими (обычно непрактично большими) в зависимости от количества вырабатываемой ими мощности.Хорошим общим правилом является то, что если горячая сторона двигателя не меньше 500 град. F. (260 град. C) двигатель будет слишком громоздким для того количества энергии, которое он выдает.
Q: Американская компания Stirling строит какие-либо полноприводные двигатели Стирлинга? Если нет, то планируете ли вы их построить? A: В настоящее время мы производим только учебные и демонстрационные двигатели Стирлинга. Мы хотели бы создать двигатели Стирлинга, производящие электроэнергию, но в настоящее время у нас нет ресурсов для финансирования такого проекта.
Q: Где я могу получить двигатель Стирлинга мощностью от 5 до 25 кВт для моего дома, автомобиля, лодки и т. Д., Который будет работать на любом топливе от коровьего стружки до солнечного света и быть конкурентоспособным по цене с аналогичным генератором Honda? вместимость? A: Когда я пишу это в марте 2002 года, вы не можете получить такой двигатель. Есть несколько двигателей Стирлинга, доступных для тех, у кого есть военный или здоровенный коммерческий бюджет. Существует также один двигатель мощностью 750 Вт, предназначенный для отопления и питания яхт и удаленных жилых домов.Смотрите нашу страницу ссылок для деталей. Хотя было бы очень хорошо, если бы такой двигатель существовал по цене за кВт, который был бы конкурентоспособным с бензиновыми или дизельными двигателями, что, вероятно, на первый взгляд нереально. Бензиновые и дизельные генераторы производятся миллионами. Когда конструкция двигателя Стирлинга мощностью от 5 до 25 кВт впервые появится на рынке, он первоначально будет производиться в гораздо меньших количествах и, следовательно, будет стоить дороже, чем конкурентоспособные бензиновые и дизельные двигатели.
Q: Можно ли построить хороший двигатель Стирлинга, запустив небольшой блок Chevy V8 или, возможно, воздушный компрессор и превратив его в стерлинг? A: Это было много раз опробовано многими разными людьми, и вывод состоит в том, что на самом деле это не сильно помогает.В своей книге «Создание двигателей Стирлинга» Энди Росс описывает преобразование автомобильного фреонового компрессора в двигатель Стирлинга. Энди и другие пришли к выводу, что хотя этот подход может работать, слишком много компромиссов, когда вы начинаете с некоторых частей, которые были сделаны для какого-то другого использования. Вы могли бы также построить всю машину как специально созданный двигатель Стирлинга.
Q: Могу ли я использовать некоторые из ваших фотографий или рисунков на моем веб-сайте или в печатном виде? A: Да, большую часть времени.Вы всегда можете использовать изображения наших движков в Интернете, если добавите ссылку на нашу домашнюю страницу https://www.stirlingengine.com. В печати вы можете использовать наши фотографии, если вы печатаете кредитную фотографию с надписью «Используется с разрешения www.stirlingengine.com». Если вы хотите переиздавать наш контент другими способами, позвоните нам или напишите нам.
Q: Я хотел бы узнать больше о двигателях Стирлинга, что мне делать? A: Мы предлагаем приобрести копию «Вокруг света на двигателе Стирлинга» как очень хороший обзор двигателей Стирлинга.Но лучший способ по-настоящему понять двигатели Стирлинга - это держать в руках один из наших прозрачных двигателей и внимательно следить за его работой. Так что наслаждайтесь нашим веб-сайтом, но не забудьте вернуться и просмотреть наш магазин двигателей Stirling.