Động cơ Stirling - nguyên tắc làm việc. Các nhiệt độ thấp động cơ Stirling (ảnh)

động cơ Stirling, nguyên tắc đó là chất lượng khác so với thông thường cho tất cả các động cơ đốt trong, một khi là người cuối cùng để cạnh tranh. Tuy nhiên, tại một số thời gian quên về nó. Như động cơ này được sử dụng ngày hôm nay, nguyên tắc hoạt động của nó (trong bài viết cũng có thể được tìm thấy động cơ Stirling bản vẽ đó thể hiện công việc của mình) là gì, và những triển vọng để sử dụng trong tương lai là gì, xem dưới đây.

câu chuyện

Năm 1816, Robert Stirling ở Scotland đã được cấp bằng sáng chế động cơ nhiệt, tên hiện nay để vinh danh nhà phát minh của mình. Các công cụ khí nóng đầu tiên đã được phát minh trước mặt Ngài. Nhưng Stirling thêm vào sạch thiết bị mà trong các tài liệu kỹ thuật được gọi là một bộ tái tạo hoặc thiết bị trao đổi nhiệt. Nhờ ông, tăng hiệu suất động cơ trong khi giữ các đơn vị trong nhiệt.

Động cơ thừa nhận động cơ hơi nước bền nhất hiện có vào thời điểm đó, vì ông không bao giờ phát nổ. Trước ông, động cơ khác một vấn đề như vậy xảy ra thường xuyên. Mặc dù thành công ban đầu, vào đầu thế kỷ XX, từ sự phát triển của nó đã từ chối, vì nó đã trở nên ít hiệu quả chi phí so với sau đó khác đang nổi lên động cơ đốt trong và động cơ điện. Tuy nhiên, Stirling vẫn còn được sử dụng trong một số ngành công nghiệp.

động cơ đốt ngoài

Nguyên tắc hoạt động của tất cả các động cơ nhiệt là các lực lượng cơ khí lớn hơn với một nén lạnh trong trạng thái mở rộng cho khí cần thiết. Để chứng minh kinh nghiệm này có thể được thực hiện với hai chậu chứa đầy nước lạnh và nóng cũng như một chai. Loại thứ hai được nhúng vào nước lạnh, ống cắm, sau đó chuyển giao cho một nóng. Khi khí trong chai bắt đầu thực hiện công việc cơ khí và đẩy các plug. động cơ đốt ngoài đầu tiên dựa trên quá trình này hoàn toàn. Tuy nhiên, sau đó các nhà phát minh nhận ra rằng nhiệt có thể được sử dụng để sưởi ấm. Do đó, hiệu suất đã tăng lên đáng kể. Nhưng ngay cả điều này không giúp động cơ để trở thành phổ biến.

Sau đó Erickson, một kỹ sư từ Thụy Điển, cải thiện cung cấp thiết kế làm mát bằng khí nóng ở áp suất không đổi thay vì âm lượng. Kết quả là, rất nhiều bản bắt đầu được sử dụng để làm việc trong các mỏ, trên tàu và trong in ấn. Nhưng đối với phi hành đoàn, họ đã quá nặng.

Động cơ đốt bên ngoài từ Philips

Những động cơ là các loại sau đây:

• hơi nước;
• tuabin hơi nước;
• Stirling.

Loại thứ hai đã không phát triển do độ tin cậy thấp và những người khác không phải là tỷ lệ cao nhất so với các loại khác của các đơn vị xuất hiện. Tuy nhiên, vào năm 1938, Philips đã tiếp tục làm việc. Động cơ đã trở thành dùng để điều khiển máy phát điện tại các khu vực neelektrofitsirovannyh. Năm 1945, các kỹ sư của công ty đã tìm thấy chúng nếu không sử dụng: nếu trục quay một động cơ điện, hệ thống lạnh của các đầu xi-lanh nói đến trừ 190 độ C. Sau đó, nó đã được quyết định sẽ được sử dụng trong các hệ thống làm lạnh được cải thiện động cơ Stirling.

nguyên tắc hoạt động

Hành động của động cơ là để hoạt động trên các chu kỳ nhiệt động lực học, trong đó xảy ra ở nhiệt độ nén và mở rộng khác nhau. Do đó, điều tiết dòng chảy chất lỏng làm việc được thực hiện bằng cách thay đổi khối lượng (hoặc áp lực - tùy thuộc vào mô hình). Đây là nguyên tắc của đa số các máy này, có thể có chức năng khác nhau và phương án thiết kế. Động cơ có thể được qua lại hoặc quay. Máy móc với các đơn vị của họ hoạt động như máy bơm nhiệt, làm mát, máy phát điện áp và vân vân.

Bên cạnh đó, có những động cơ mở chu kỳ, nơi điều tiết dòng chảy được thực hiện thông qua các van. Rằng họ được gọi là động cơ Erickson, bên cạnh tên gọi chung tên của Stirling. ICE công việc hữu ích được thực hiện sau khi tiền nén phun không khí và nhiên liệu, làm nóng hỗn hợp kết quả được trộn với đốt và mở rộng.

Nguyên tắc cơ làm việc Stirling là như nhau: ở nhiệt độ thấp được nén, và tại cao - mở rộng. Tuy nhiên, sưởi ấm khác nhau được thực hiện: nhiệt được cung cấp từ bên ngoài thông qua các bức tường xi lanh. Do đó, ông được gọi là động cơ đốt bên ngoài. Stirling sử dụng sự thay đổi nhiệt độ định kỳ với các piston dịch chuyển. xăng cuối cùng di chuyển từ một buồng xi lanh khác. Một mặt, liên tục ở nhiệt độ thấp, và mặt khác - cao. Khi di chuyển piston đi lên di chuyển khí từ nóng để khoang lạnh và xuống - trở lại nóng. khí đầu tiên cung cấp cho rất nhiều nhiệt trong tủ lạnh, và sau đó từ nóng nhận được càng nhiều càng tốt, ông đã đưa ra. Giữa nóng và một regenerator tủ lạnh nằm - một khoang chứa đầy một loại vật liệu mà khí phát ra nhiệt. Trong regenerator dòng chảy ngược trở lại nó.

hệ thống đẩy được kết nối với một piston nén khí trong thời tiết lạnh và cho phép mở rộng trong cái nóng. Bằng cách nén ở nhiệt độ thấp hơn công việc hữu ích. Toàn bộ hệ thống chạy bốn chu kỳ với chuyển động liên tục. cơ cấu tay quay do đó đảm bảo tính liên tục. Do đó, ranh giới rõ ràng giữa các giai đoạn của chu kỳ là không quan sát, và hiệu suất động cơ Stirling không giảm.

Xét trên, kết luận là động cơ là động cơ piston với một nguồn cung cấp nhiệt bên ngoài, trong đó chất lỏng làm việc không rời khỏi không gian khép kín và không được thay thế. Stirling bản vẽ cơ minh họa tốt các thiết bị và nguyên tắc hoạt động của nó.

chi tiết công việc

Sun, điện, năng lượng hạt nhân hoặc bất kỳ nguồn nhiệt khác có thể cung cấp năng lượng vào cơ Stirling. Nguyên tắc hoạt động của cơ thể của mình là trong việc sử dụng helium, hydrogen, hoặc không khí. chu kỳ nhiệt hoàn hảo có hiệu quả tối đa có thể của 30-40 phần trăm. Nhưng với một regenerator hiệu quả nó có thể làm việc và có hiệu quả cao hơn. Tái sinh, sưởi ấm và làm mát nhiệt trao đổi cung cấp xây dựng, mà không loại dầu làm việc. Cần lưu ý rằng động cơ bôi trơn cần rất ít. Áp lực trung bình trong xi lanh thường là từ 10 đến 20 MPa. Vì vậy, nó đòi hỏi một hệ thống niêm phong tuyệt vời và khả năng dầu vào buồng làm việc.

đặc điểm so sánh

Hầu hết các công nhân cơ hiện nay của loại hình này sử dụng nhiên liệu lỏng. Do đó áp lực liên tục dễ dàng kiểm soát, do đó làm giảm lượng khí thải. Sự vắng mặt của van cung cấp hoạt động êm ái. Sức mạnh của động cơ có thể so sánh khối lượng với tăng áp, công suất cụ thể thu được tại đầu ra là bằng với chỉ số của các đơn vị cơ diesel. Tốc độ và mô-men xoắn là độc lập với nhau.

Chi phí sản xuất động cơ là cao hơn nhiều so với động cơ đốt trong. Nhưng nó quay ra tỷ lệ ngược lại trong hoạt động.

lợi thế

Bất kỳ mô hình của động cơ Stirling có nhiều ưu điểm:

• Hiệu quả ở thiết kế hiện đại có thể lên đến bảy mươi phần trăm.
• Trong động cơ có hệ thống đánh lửa cao, trục cam và các van. Nó không cần phải được điều chỉnh trong suốt thời gian hoạt động.
• Stirling không có sự bùng nổ trong động cơ đốt trong, mà là một tải nặng trên trục khuỷu, vòng bi và que kết nối.
• Khi họ không có hiệu lực thi hành mà, nói rằng "động cơ bị đình trệ."
• Nhờ sự đơn giản của nó thiết bị có thể hoạt động trong một thời gian dài.
• Nó có thể chạy trên gỗ, và hạt nhân và bất kỳ loại khác của nhiên liệu.
• Quá trình cháy diễn ra bên ngoài của động cơ.

thiếu sót

• Nhược điểm chính của thiết kế là tiêu thụ của vật liệu.
• Chất lỏng hoạt động để được làm lạnh, vì những gì kích thước được tăng lên đáng kể.
• Đối với ICE với các đặc tính tương đương cần thiết để sử dụng một áp suất cao.
• Bằng cách làm việc nhiệt độ cơ thể được cung cấp thông qua các bức tường của các thiết bị trao đổi nhiệt, trong đó dẫn nhiệt hạn chế.
• Để thay đổi công suất động cơ, thay đổi âm lượng của bể đệm, áp lực trung bình của chất lỏng làm việc, góc pha giữa displacer và piston.

ứng dụng

Hiện nay, các máy phát điện động cơ Stirling được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Nó là một nguồn đa năng của năng lượng điện trong tủ lạnh, máy bơm, tàu ngầm và các nhà máy điện năng lượng mặt trời. Nó là thông qua việc sử dụng các loại nhiên liệu có khả năng sử dụng rộng rãi của nó.

tái sinh

Những động cơ một lần nữa bắt đầu phát triển nhờ vào Philips. Vào giữa thế kỷ XX nó đã ký một thỏa thuận General Motors. Cô dẫn sự phát triển của Stirling để sử dụng trong không gian và các thiết bị dưới nước, tàu và xe hơi. Sau đó công ty khác từ Thụy Điển, Hoa Stirling, đã tham gia vào sự phát triển của họ, bao gồm cả khả năng sử dụng trong xe ô tô chở.

Hôm nay tuyến tính động cơ Stirling được sử dụng trên cài đặt dưới biển, vũ trụ và các thiết bị năng lượng mặt trời. Quan tâm tuyệt vời để nó được gây ra do sự liên quan của các vấn đề về suy thoái môi trường, cũng như kiểm soát tiếng ồn. Tại Canada và Hoa Kỳ, Đức và Pháp, và Nhật Bản đang tích cực tìm cách phát triển và cải thiện việc sử dụng nó.

tương lai

lợi thế rõ ràng trong đó có một piston và một động cơ quay của Stirling gồm trong cuộc sống phục vụ lâu dài, việc sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau, tiếng ồn thấp và độc tính thấp, làm cho nó một động cơ đốt trong rất hứa hẹn cho nền. Tuy nhiên, do thực tế là các động cơ đốt trong bất cứ lúc nào để cải thiện, nó không thể dễ dàng bỏ qua. Dù sao, đây là động cơ hiện nay chiếm một vị trí hàng đầu, và đưa họ trong tương lai gần không có ý định.