Jis pakeitė kitų tipų elektrines, tačiau darbas, kurio tikslas buvo atsisakyti šių blokų, rodo, kad netrukus pasikeis lyderio pozicijos.

Nuo pat technologinės pažangos pradžios, kai tik buvo pradėti naudoti varikliai, deginantys viduje, jų pranašumas nebuvo akivaizdus. Garo variklis, kaip konkurentas, turi daug privalumų: kartu su traukos parametrais yra tylus, visaėdis, lengvai valdomas ir konfigūruojamas. Tačiau lengvumas, patikimumas ir efektyvumas leido vidaus degimo varikliui perimti garą.

Šiandien ekologijos, ekonomiškumo ir saugos klausimai yra svarbiausi. Tai verčia inžinierius mesti savo jėgas serijiniams blokams, dirbantiems naudojant atsinaujinančius kuro šaltinius. 16 XIX amžiaus metais Robertas Stirlingas užregistravo variklį, varomą iš išorinių šilumos šaltinių. Inžinieriai mano, kad šis padalinys gali pakeisti šiuolaikinį lyderį. Stirlingo variklis sujungia efektyvumą, patikimumą, veikia tyliai, bet kokiu kuru, todėl gaminys yra automobilių rinkos žaidėjas.

Robertas Stirlingas (1790–1878):

Stirlingo variklio istorija

Iš pradžių įrenginys buvo sukurtas siekiant pakeisti garu varomą mašiną. Slėgiui viršijus leistinas normas sprogo garo mechanizmų katilai. Šiuo požiūriu Stirling yra daug saugesnis, veikiantis naudojant temperatūros skirtumą.

Stirlingo variklio veikimo principas yra pakaitomis tiekti arba pašalinti šilumą iš medžiagos, su kuria atliekamas darbas. Pati medžiaga yra uždarame tūryje. Darbinės medžiagos vaidmenį atlieka dujos arba skysčiai. Yra medžiagų, kurios atlieka dviejų komponentų vaidmenį, dujos virsta skysčiu ir atvirkščiai. Skysčių stūmoklinis Stirlingo variklis turi: mažų matmenų, galingas, generuoja aukštą slėgį.

Dujų tūrio sumažėjimą ir padidėjimą atitinkamai aušinant ar kaitinant patvirtina termodinamikos dėsnis, pagal kurį visi komponentai: įkaitimo laipsnis, medžiagos užimamos erdvės kiekis, ploto vienetą veikianti jėga. , yra susiję ir apibūdinami pagal formulę:

P*V=n*R*T

• P – dujų jėga variklyje ploto vienetui;
• V – variklio skyriuje esančių dujų kiekybinė vertė;
• n – molinis dujų kiekis variklyje;
• R yra dujų konstanta;
• T yra dujų šildymo laipsnis variklyje K,

Stirlingo variklio modelis:

Dėl įrenginių nepretenzingumo varikliai skirstomi į: kietojo kuro, skystojo kuro, saulės energijos, cheminių reakcijų ir kitus šildymo tipus.

Ciklas

Stirlingo išorinio degimo variklis naudoja to paties pavadinimo reiškinių rinkinį. Vykdomo veiksmo mechanizme poveikis yra didelis. Dėl to galima suprojektuoti gerų charakteristikų variklį normalių matmenų ribose.

Reikėtų atsižvelgti į tai, kad mechanizmo konstrukcija numato šildytuvą, šaldytuvą ir regeneratorių, įrenginį, skirtą šilumos pašalinimui iš medžiagos ir šilumai grąžinti tinkamu laiku.

Idealus Stirlingo ciklas (diagrama „temperatūra-tūris“):

Idealūs žiediniai reiškiniai:

• 1-2 Pastovios temperatūros medžiagos linijinių matmenų pokytis;
• 2-3 Šilumos pašalinimas iš medžiagos į šilumokaitį, medžiagos užimama erdvė yra pastovi;
• 3-4 Priverstinis medžiagos užimamos erdvės sumažinimas, temperatūra pastovi, šiluma pašalinama į aušintuvą;
• 4-1 Priverstinis medžiagos temperatūros padidėjimas, užimama erdvė pastovi, šiluma tiekiama iš šilumokaičio.

Idealus Stirlingo ciklas (slėgio ir tūrio diagrama):

Pagal medžiagos apskaičiavimą (mol):

Šilumos įvadas:

Šiluma, kurią gauna aušintuvas:

Šilumokaitis gauna šilumą (2-3 procesas), šilumokaitis išskiria šilumą (4-1 procesas):

R – Universali dujų konstanta;

CV – idealių dujų gebėjimas išlaikyti šilumą esant pastoviam užimamo ploto kiekiui.

Dėl regeneratoriaus naudojimo lieka dalis šilumos, kaip mechanizmo energijos, kuri nesikeičia vykstant žiediniams reiškiniams. Šaldytuvas gauna mažiau šilumos, todėl šilumokaitis taupo šildytuvo šilumą. Tai padidina įrengimo efektyvumą.

Žiedinio reiškinio efektyvumas:

ɳ =

Pastebėtina, kad be šilumokaičio Stirlingo procesų rinkinys yra įmanomas, tačiau jo efektyvumas bus daug mažesnis. Vykdant procesų rinkinį atgal, pateikiamas aušinimo mechanizmo aprašymas. Šiuo atveju regeneratoriaus buvimas yra privaloma sąlyga, nes praeinant (3-2) neįmanoma pašildyti medžiagos iš aušintuvo, kurio temperatūra yra daug žemesnė. Taip pat negalima šilumos atiduoti šildytuvui (1-4), kurio temperatūra aukštesnė.

Variklio veikimo principas

Norėdami suprasti, kaip veikia Stirlingo variklis, pažvelkime į įrenginį ir įrenginio reiškinių dažnį. Mechanizmas šilumą, gautą iš šildytuvo, esančio už gaminio, paverčia jėga, veikiančia kūną. Visas procesas vyksta dėl temperatūros skirtumo darbinėje medžiagoje, kuri yra uždaroje grandinėje.

Mechanizmo veikimo principas pagrįstas plėtimu dėl šilumos. Prieš pat plėtimąsi medžiaga uždaroje grandinėje įkaista. Atitinkamai, prieš suspaudžiant, medžiaga atšaldoma. Pats cilindras (1) suvyniotas į vandens apvalkalą (3), šiluma tiekiama į dugną. Stūmoklis, kuris atlieka darbą (4), įdedamas į movą ir užsandarinamas žiedais. Tarp stūmoklio ir dugno yra poslinkio mechanizmas (2), kuris turi didelius tarpus ir laisvai juda. Medžiaga uždaroje grandinėje juda per kameros tūrį dėl išstūmiklio. Medžiagos judėjimas ribojamas dviem kryptimis: stūmoklio apačia, cilindro apačia. Stūmoklio judėjimą užtikrina strypas (5), kuris praeina per stūmoklį ir yra valdomas ekscentriniu 90° vėlesniu kampu, palyginti su stūmoklio pavara.

• „A“ padėtis:

Stūmoklis yra žemiausioje padėtyje, medžiaga aušinama sienelėmis.

• „B“ padėtis:

Išstūmiklis užima viršutinę padėtį, juda, perduoda medžiagą per galines plyšius į apačią ir atvėsina. Stūmoklis stovi.

• „C“ padėtis:

Medžiaga gauna šilumą, veikiant šilumai, jos tūris padidėja ir stūmokliu aukštyn pakelia plėtiklį. Atliekamas darbas, po kurio išstūmiklis nusileidžia į dugną, išstumdamas medžiagą ir atvėsdamas.

• „D“ padėtis:

Stūmoklis nusileidžia žemyn, suspaudžia atvėsusią medžiagą, atliekamas naudingas darbas. Smagratis projektuojant tarnauja kaip energijos akumuliatorius.

Nagrinėjamas modelis yra be regeneratoriaus, todėl mechanizmo efektyvumas nėra didelis. Medžiagos šiluma po darbo pašalinama į aušinimo skystį naudojant sienas. Temperatūra nespėja nukristi reikiamu kiekiu, todėl pailgėja aušinimo laikas, maži variklio sūkiai.

Variklių tipai

Struktūriškai yra keletas variantų, naudojant Stirlingo principą, pagrindiniai tipai yra šie:

Dizainas naudoja du skirtingus stūmoklius, išdėstytus skirtingais kontūrais. Pirmasis kontūras naudojamas šildymui, antrasis - vėsinimui. Atitinkamai, kiekvienas stūmoklis turi savo regeneratorių (karštą ir šaltą). Įrenginys turi gerą galios ir garsumo santykį. Trūkumas yra tas, kad karšto regeneratoriaus temperatūra sukuria projektavimo sunkumų.

• Variklis "β - Stirling":

Konstrukcijoje naudojama viena uždara grandinė, kurios galuose yra skirtingos temperatūros (šaltas, karštas). Stūmoklis su stūmokliu yra ertmėje. Išstumtuvas padalija erdvę į šaltą ir karštą zonas. Šalčio ir šilumos mainai vyksta pumpuojant medžiagą per šilumokaitį. Struktūriškai šilumokaitis gaminamas dviem versijomis: išorinis, kartu su išstumtuvu.

• Variklis "γ - Stirling":

Stūmoklinis mechanizmas suteikia galimybę naudoti dvi uždaras grandines: šaltą ir su išstumtuvu. Maitinimas nuimamas nuo šalto stūmoklio. Stūmoklis yra karštas iš vienos pusės, o šaltas iš kitos. Šilumokaitis yra konstrukcijos viduje ir išorėje.

Kai kurios elektrinės nėra panašios į pagrindinius variklių tipus:

• Rotorinis Stirlingo variklis.

Struktūriškai išradimas su dviem rotoriais ant veleno. Detalė atlieka sukamuosius judesius uždaroje cilindrinėje erdvėje. Buvo nustatytas sinergetiškas požiūris į ciklo įgyvendinimą. Korpuse yra radialinių plyšių. Į įdubas įkišamos tam tikro profilio peiliukai. Plokštės dedamos ant rotoriaus ir gali judėti išilgai ašies, kai mechanizmas sukasi. Visos detalės sukuria kintančius tūrius su jose vykstančiais reiškiniais. Įvairių rotorių tūriai yra sujungti kanalais. Kanalų išdėstymas vienas kito atžvilgiu pasislenka 90°. Rotorių poslinkis vienas kito atžvilgiu yra 180°.

• Termoakustinis Stirlingo variklis.

Procesams vykdyti variklis naudoja akustinį rezonansą. Principas pagrįstas medžiagos judėjimu tarp karštos ir šaltos ertmės. Grandinė sumažina judančių dalių skaičių, sunkumus pašalinant gaunamą galią ir palaikant rezonansą. Konstrukcija susijusi su laisvo stūmoklio variklio tipu.

„Pasidaryk pats“ Stirlingo variklis

Šiandien gana dažnai internetinėje parduotuvėje galite rasti suvenyrų, pagamintų atitinkamo variklio pavidalu. Struktūriškai ir technologiškai mechanizmai gana paprasti, jei pageidaujama, Stirlingo variklį lengva sukonstruoti savo rankomis iš improvizuotų priemonių. Internete galite rasti daugybę medžiagos: vaizdo įrašų, brėžinių, skaičiavimų ir kitos informacijos šia tema.

Žemos temperatūros Stirlingo variklis:

• Apsvarstykite paprasčiausią bangų variklio versiją, kuriai jums reikės skardinės, minkštų poliuretano putų, disko, varžtų ir sąvaržėlių. Visas šias medžiagas lengva rasti namuose, belieka atlikti šiuos veiksmus:
• Paimkite minkštas poliuretano putas, nupjaukite dviem milimetrais mažesnį nei vidinis skardinės skersmuo apskritimas. Putplasčio aukštis yra du milimetrai daugiau nei pusė skardinės aukščio. Putų guma atlieka variklio išstūmėjo vaidmenį;
• Paimkite stiklainio dangtelį, viduryje padarykite dviejų milimetrų skersmens skylutę. Prie skylės prilituokite tuščiavidurį strypą, kuris veiks kaip variklio švaistiklio kreiptuvas;
• Paimkite iš putplasčio išpjautą apskritimą, į apskritimo vidurį įsukite varžtą ir užfiksuokite iš abiejų pusių. Lituokite iš anksto ištiesintą sąvaržėlę prie poveržlės;
• Išgręžkite skylę dviejų centimetrų atstumu nuo centro, trijų milimetrų skersmens, perkiškite išstūmiklį per centrinę dangtelio angą, prilituokite dangtelį prie stiklainio;
• Iš skardos pagaminkite nedidelį pusantro centimetro skersmens cilindrą, prilituokite jį prie skardinės dangčio taip, kad šoninė dangtelio anga būtų aiškiai centre variklio cilindro viduje;
• Padarykite variklio alkūninį veleną iš sąvaržėlės. Skaičiavimas atliekamas taip, kad atstumas tarp kelių būtų 90 °;
• Padarykite variklio alkūninio veleno stovą. Iš plastikinės plėvelės padarykite elastingą membraną, uždėkite plėvelę ant cilindro, perstumkite, pritvirtinkite;

• Patys pasidarykite variklio švaistiklį, vieną ištiesinto gaminio galą sulenkite apskritimo forma, kitą galą įkiškite į trintuko gabalėlį. Ilgis reguliuojamas taip, kad žemiausiame koto taške membrana būtų atitraukta, kraštutiniame viršutiniame taške membrana būtų maksimaliai ištiesta. Taip pat sureguliuokite kitą švaistiklį;
• Variklio švaistiklį guminiu antgaliu priklijuokite prie membranos. Sumontuokite švaistiklį be guminio antgalio ant išstūmiklio;
• Uždėkite smagratį iš disko ant variklio alkūninio mechanizmo. Pritvirtinkite kojeles prie stiklainio, kad nelaikytumėte gaminio rankose. Kojelių aukštis leidžia po stiklainiu pastatyti žvakę.

Po to, kai mums pavyko namuose pagaminti Stirlingo variklį, variklis užvedamas. Norėdami tai padaryti, po stiklainiu dedama uždegta žvakė, o stiklainiui atšilus jos suteikia impulsą smagračiui.

Apsvarstytas montavimo variantas gali būti greitai surinktas namuose, kaip vaizdinė priemonė. Jei užsibrėžėte tikslą ir norą, kad Stirlingo variklis būtų kuo arčiau gamyklinių analogų, yra visų detalių brėžiniai viešai. Žingsnis po žingsnio kiekvieno mazgo vykdymas leis jums sukurti darbinį išdėstymą, kuris nėra blogesnis nei komercinės versijos.

Privalumai

Stirlingo variklis turi šiuos privalumus:

• Variklio darbui būtinas temperatūrų skirtumas, kuris degalai šildo nesvarbu;
• Nereikia naudoti priedų ir pagalbinės įrangos, variklio konstrukcija paprasta ir patikima;
• Variklio resursas dėl konstrukcijos ypatumų yra 100 000 darbo valandų;
• Variklio veikimas nesukelia pašalinio triukšmo, nes nėra detonacijos;
• Variklio veikimo procesas nėra lydimas atliekų medžiagų išmetimo;
• Variklio veikimą lydi minimali vibracija;
• Procesai gamyklos cilindruose yra nekenksmingi aplinkai. Naudojant tinkamą šilumos šaltinį, variklis išlieka švarus.

Trūkumai

Stirlingo variklio trūkumai yra šie:

• Sunku sukurti masinę gamybą, nes variklio konstrukcijai reikia naudoti daug medžiagų;
• Didelis variklio svoris ir dideli matmenys, nes efektyviam aušinimui turi būti naudojamas didelis radiatorius;
• Siekiant padidinti efektyvumą, variklis sustiprinamas naudojant sudėtingas medžiagas (vandenilis, helis) kaip darbinį skystį, todėl įrenginio veikimas yra pavojingas;
• Plieno lydinių atsparumas aukštai temperatūrai ir jų šilumos laidumas apsunkina variklio gamybos procesą. Dideli šilumos nuostoliai šilumokaityje mažina įrenginio efektyvumą, o naudojant specifines medžiagas variklio gamyba brangsta;
• Norint sureguliuoti ir perjungti variklį iš režimo į režimą, reikia naudoti specialius valdymo įtaisus.

Naudojimas

Stirlingo variklis rado savo nišą ir yra aktyviai naudojamas ten, kur matmenys ir visaėdis yra svarbus kriterijus:

• Stirlingo variklis-generatorius.

Mechanizmas šilumą paverčiantis elektros energija. Dažnai yra gaminių, naudojamų kaip nešiojamieji turistų generatoriai, saulės energijos naudojimo įrenginiai.

• Variklis yra kaip siurblys (elektrinis).

Variklis naudojamas montuoti šildymo sistemų grandinėje, taupant elektros energiją.

• Variklis yra kaip siurblys (šildytuvas).

Šalyse, kuriose klimatas šiltas, variklis naudojamas kaip patalpų šildytuvas.

Stirlingo variklis povandeniniame laive:

• Variklis kaip siurblys (aušintuvas).

Beveik visi šaldytuvai savo konstrukcijoje naudoja šilumos siurblius, sumontavus Stirlingo variklį taupomi ištekliai.

• Variklis yra tarsi siurblys, kuris sukuria itin žemą šilumos lygį.

Prietaisas naudojamas kaip šaldytuvas. Norėdami tai padaryti, procesas pradedamas priešinga kryptimi. Įrenginiai skystina dujas, vėsina matavimo elementus tiksliais mechanizmais.

• Povandeninis variklis.

Švedijos ir Japonijos povandeniniai laivai veikia variklio dėka.

Stirlingo variklis kaip saulės energijos įrenginys:

• Variklis yra tarsi energijos baterija.

Kuras tokiuose agregatuose tirpsta druska, variklis naudojamas kaip energijos šaltinis. Pagal energijos atsargas variklis lenkia cheminius elementus.

• saulės variklis.

Paverskite saulės energiją į elektros energiją. Šiuo atveju medžiaga yra vandenilis arba helis. Variklis dedamas į didžiausios saulės energijos koncentracijos židinį, sukurtą naudojant parabolinę anteną.

Stirlingo variklis yra variklis, kuris gali veikti naudojant šiluminę energiją. Šiuo atveju šilumos šaltinis visiškai nesvarbus. Svarbiausia, kad yra temperatūrų skirtumas, tokiu atveju šis variklis veiks. Autorius sugalvojo, kaip iš „Coca-Cola“ skardinės pagaminti tokio variklio modelį.

Medžiagos ir įrankiai
- vienas balionas;
- 3 skardinės kolos;
- elektros gnybtai, penkios dalys (5A);
- speneliai dviračio stipinų tvirtinimui (2 vnt.);
- metalo vata;
- 30 cm ilgio ir 1 mm skerspjūvio plieninės vielos gabalas;
- storos vielos gabalas iš plieno arba vario, kurio skersmuo nuo 1,6 iki 2 mm;
- 20 mm skersmens medinis kaištis (ilgis 1 cm);
- buteliuko dangtelis (plastikinis);
- elektros instaliacija (30 cm);
- Super klijai;
- vulkanizuota guma (apie 2 kvadratinius centimetrus);
- meškerė (ilgis apie 30 cm);
- svorių pora balansavimui (pavyzdžiui, nikelis);
- CD (3 vnt.);
- smeigtukai;
- dar viena skardinė krosnelės gamybai;
- karščiui atsparus silikonas ir skardinė vandens aušinimui sukurti.

Pirmas žingsnis. Stiklainių paruošimas
Pirmiausia reikia paimti du stiklainius ir nupjauti jų viršūnes. Jei viršūnės pjaustomos žirklėmis, susidariusias įpjovas reikės nušlifuoti dilde.
Toliau reikia nupjauti stiklainio dugną. Tai galima padaryti peiliu.

Antras žingsnis. Diafragmos kūrimas
Kaip diafragmą autorius naudojo balioną, kuris buvo sutvirtintas vulkanizuota guma. Kamuoliuką reikia nupjauti ir užtraukti virš stiklainio, kaip nurodyta paveikslėlyje. Tada prie diafragmos centro priklijuojamas vulkanizuotos gumos gabalas. Po to, kai klijai sukietėja, diafragmos centre išmušama skylė, skirta laidui sumontuoti. Lengviausia tai padaryti su smeigtuku, kurį galima palikti skylėje iki surinkimo.

Trečias žingsnis. Iškirpti ir padaryti skyles dangtelyje
Dangtelio sienelėse reikia išgręžti dvi skylutes po 2 mm, jų reikia svirčių sukimosi ašiai sumontuoti. Dangčio apačioje reikia išgręžti dar vieną skylę, per ją praeis laidas, kuris bus prijungtas prie išstumtuvo.

Paskutiniame etape dangtelį reikia nupjauti, kaip parodyta paveikslėlyje. Tai daroma taip, kad išstumiamoji viela nepriliptų prie dangtelio kraštų. Tokiam darbui tinka komunalinės žirklės.

Ketvirtas žingsnis. Gręžimas
Indelyje reikia išgręžti dvi skylutes guoliams. Šiuo atveju tai buvo padaryta su 3,5 mm grąžtu.

Penktas žingsnis. Sukurti peržiūros langą
Variklio korpuse turi būti išpjautas apžvalgos langas. Dabar bus galima stebėti, kaip veikia visi įrenginio mazgai.

Šeštas žingsnis. Terminalo modifikavimas
Turite paimti gnybtus ir nuimti nuo jų plastikinę izoliaciją. Tada imamas grąžtas, o gnybtų kraštuose padaromos skylės. Iš viso reikia išgręžti 3 gnybtus, o du turėtų likti neišgręžti.

Septintas žingsnis. Sverto sukūrimas
Kaip medžiaga svirtims kurti naudojama varinė viela, kurios skersmuo yra 1,88 mm. Kaip tiksliai sulenkti mezgimo adatas, parodyta nuotraukose. Galima naudoti ir plieninę vielą, tik su varine viela dirbti maloniau.

Aštuntas žingsnis. Guolių kūrimas
Norėdami pagaminti guolius, jums reikės dviejų dviračio spenelių. Būtina patikrinti skylės skersmenį. Autorius juos išgręžė 2 mm grąžtu.

Devintas žingsnis. Svirčių ir guolių montavimas
Svirtis galima montuoti tiesiai per žiūrėjimo langą. Vienas vielos galas turi būti ilgas, jame bus smagratis. Guoliai turi būti tvirtai savo vietoje. Jei yra atstumas, juos galima klijuoti.

Dešimtas žingsnis. Displacer kūrimas
Išstumtuvas pagamintas iš plieno vatos poliravimui. Norėdami sukurti išstumtuvą, imama plieninė viela, ant jos padaromas kabliukas, o tada ant vielos suvyniojamas reikiamas vatos kiekis. Išstūmiklis turi būti pakankamai didelis, kad galėtų laisvai judėti skardinėje. Bendras išstūmimo aukštis neturi viršyti 5 cm.

Dėl to vienoje vatos pusėje reikia suformuoti vielos spiralę, kad ji neišlįstų iš vatos, o kitoje pusėje iš vielos daroma kilpa. Tada prie šios kilpos pririšama meškerė, kuri vėliau ištraukiama per diafragmos centrą. Vulkanizuota guma turi būti talpyklos viduryje.

11 veiksmas Sukurkite slėgio baką
Stiklainio dugną reikia nupjauti taip, kad nuo jo pagrindo liktų apie 2,5 cm. Išstūmiklis kartu su diafragma turi būti dedamas į baką. Po to visas šis mechanizmas sumontuotas skardinės gale. Diafragmą reikia šiek tiek priveržti, kad ji nesusmigtų.

Tada reikia paimti neišgręžtą terminalą ir per jį ištempti meškerę. Mazgas turi būti priklijuotas taip, kad jis nejudėtų. Viela turi būti gerai sutepta alyva ir tuo pačiu metu įsitikinkite, kad išstūmiklis lengvai traukia valą išilgai.
12 žingsnis Sukurkite stūmiklius
Stūmikliai sujungia diafragmą ir svirtis. Tai daroma su 15 cm ilgio varinės vielos gabalėliu.

Ilgą laiką stebėjau šio šaltinio meistrus, o kai pasirodė straipsnis, norėjau jį pasidaryti pats. Tačiau, kaip visada, nebuvo laiko ir mintį atidėjau.
Bet tada pagaliau išlaikiau diplomą, baigiau karinį skyrių ir atsirado laikas.
Man atrodo, kad padaryti tokį variklį yra daug lengviau nei „flash drive“ :)

Visų pirma noriu atgailauti šios svetainės guru, kad 20 metų žmogus daro tokias nesąmones, bet aš tiesiog norėjau tai padaryti ir nėra kuo paaiškinti šio troškimo, tikiuosi, kad kitas mano žingsnis vis tiek bus USB atmintinė.
Taigi mums reikia:
1 noras.
2 Trys skardinės.
3 Varinė viela (radau 2 mm atkarpą).
4 Popierius (laikraštis ar biuras nesvarbu).
5 Kanceliariniai klijai (PVA).
6 Super klijai (CYJANOPAN arba bet kurie kiti tos pačios rūšies klijai).
7 Guminė pirštinė arba balionas.
8 Laidų gnybtai 3 vnt.
9 Vyno kamštis 1 vnt.
10 Žvejybos valas.
11 Priemonių pagal skonį.

1- pirmasis bankas; 2- sekundė; 3- trečdalis; 3-trečio stiklainio dangtelis; 4 - membrana; 5 - išstumtuvas; 6 - laidų gnybtas; 7- alkūninis velenas; 8- skardos detalė :) 9- švaistiklis; 10 - kamštiena; 11- diskas; 12- žvejybos valas.
Pradėkime nuo visų trijų dviejų skardinių skardinių dangtelių. Dariau su naminiu dremeliu, iš pradžių norėjau yluku išdurti skylutes apskritime ir žirklėmis kirpti, bet prisiminiau stebuklingą įrenginį.
Tiesą pasakius, nelabai gražiai gavosi ir vienos skardinės sienelėje netyčia išfrezavau skylutę, tad ji jau netiko veikiančiam indui (bet turėjau dar du ir dariau atidžiau) .


Toliau mums reikia stiklainio, kuris tarnaus kaip forma išstūmėjas(5).
Kadangi pirmadienį turgus neveikė, o visos šalia esančios autoparduotuvės nedirbo, bet norėjau pasidaryti variklį, leidau sau pakeisti originalų dizainą ir pasidaryti išstumtuvą iš popieriaus, o ne iš plieno vatos.
Tam susiradau indelį žuvies maisto, kuris man labiausiai tinka pagal dydį. Dydį pasirinkau pagal tai, kad sodos skardinės skersmuo buvo 53 mm, todėl ieškojau 48-51 mm, kad apvyniojus popierių aplink formą susidarytų apie 1-2 mm atstumas tarp skardinės sienelės. skardinę ir išstūmiklį (5), kad pro jį galėtų praeiti. (Stiklainį iš anksto suklijavau juostele, kad nepriliptų klijai).


Tada aš pažymėjau A4 lapo juostelę 70 mm, o likusią dalį supjaustau 50 mm juostelėmis (kaip straipsnyje). Tiesą pasakius, nepamenu kiek tokių juostelių suvyniojau, na, tegul būna 4-5 (juostelės 50mm x 290mm, sluoksnių skaičių dariau iš akies, kad sustingus klijams išstūmėjas nebūtų minkštas ). Kiekvienas sluoksnis buvo suteptas PVA klijais.


Tada iš 6 sluoksnių popieriaus dariau dislocerio dangtelius (aš taip pat viską suklijavau ir apvaliu tušinuku prispaudžiau, kad išspaustų likusius klijus ir oro burbuliukus) kai suklijavau visus sluoksnius ant viršaus užspaudžiau knygelėmis taip. kad jie nesilenktų.

Taip pat žirklėmis nupjoviau skardinės (2) dugną, kuri buvo nepažeista, maždaug 10 mm atstumu, nes išstūmiklis nepraėjo per viršutinę angą. Tai bus mūsų darbingumas.
Taip ir atsitiko pabaigoje (aš iš karto nenutraukiau stiklainio dangtelio (3), bet vis tiek reikia padaryti, kad ten uždėtų žvakę).


Be to, maždaug 60 mm atstumu nuo dugno nupjoviau ir tą stiklainį (3), kurį dar turėjau su dangteliu. Šis dugnas mums pasitarnaus krosnis.


Tada jis nupjovė antrojo stiklainio (1) dugną su nupjautu dangteliu, taip pat 10 mm atstumu (nuo apačios). Ir viską sudėti.


Be to, man atrodė, kad jei prie darbinio cilindro (2) membranos (4), o ne dangtelio, priklijuojamas mažesnis daiktas, tada dizainas pagerės ir aš iškirpsiu tokį pavyzdį iš popieriaus. Prie pagrindo yra kvadratas 15x15 mm ir "ausys" po 10 mm. Ir iš pavyzdžio iškirpau detalę (8).


Tada gnybtuose (6) išgręžiau skyles, kurių skersmuo 2,1 arba 2,5 mm (nesvarbu), po to paėmiau vielą (kurios skerspjūvis 2 mm), išmatuotą 150 mm, tai bus mūsų “. alkūninis velenas"(7). Ir išlenkė tokiais matmenimis: išstumiamos alkūnės aukštis (5) -20mm membraninės alkūnės aukštis (4) -5mm. Tarp jų turi būti 90 laipsnių (nesvarbu kuria kryptimi). Prieš tai sudėjus gnybtus į savo vietas.Taip pat padariau poveržles ir pritvirtinau klijais, kad gnybtai nekabotų aplink alkūninį veleną.
Pavyko ne iš karto ir tiksliai pagal dydį, bet perdariau dar kartą (labiau dėl savo ramybės).


Tada vėl paėmiau vielą (2mm) ir nupjoviau gabalėlį, apie 200mm, tai bus membranos (4) švaistiklis (9), perleidau dalį (8) ir sulenkiau (bus parodyta) .
Paėmiau indelį (1) (tą su trupučiu skylučių) ir padariau jame skylutes "alkūniniam velenui" (7) 30 mm atstumu nuo viršaus (bet tai nesvarbu). Ir žirklėmis perpjaukite pro žiūrėjimo langą.


Tada, kai stumdomasis cilindras (5) išdžiūvo ir visiškai suklijuotas, pradėjau prie jo klijuoti dangtelius. Kai klijavau dangtelius, per jį pervėriau maždaug pusės milimetro atkarpą vielą, kad būtų galima pritvirtinti meškerę (12).


Toliau iš medinės rankenos išraižau ašį (10), kad būtų galima sujungti diskus (11) su alkūniniu velenu, bet rekomenduoju naudoti vyno kamštį.
O dabar sunkiausia dalis (kaip man) iš medicininių pirštinių iškirpau membraną (4) ir prie jos centre priklijavau tą pačią detalę (8). Uždėjau membraną ant darbinio cilindro (2) ir surišau siūlu, o kai pradėjau karpyti perteklines dalis, membrana pradėjo lįsti iš po sriegio (nors membranos netraukiau) ir kai ji buvo visiškai nupjauta, pradėjau traukti ir membrana visiškai nuskrido.
Paėmiau super klijus ir priklijavau skardinės galą, o po to klijavau jau naujai paruoštą membraną, dėdamas griežtai į centrą, laikiau ir laukiau kol klijai sukietės. Tada vėl prispaudė, bet šį kartą elastine juostele, nupjovė kraštus, nuėmė elastinę juostelę ir vėl priklijavo (išorėje).
Štai kas atsitiko tuo metu






Toliau adata praduriau skylutę membranoje (4) ir detalėje (8) ir įsmeigiau į juos meškerę (12) (kas irgi nebuvo lengva).
Na, kai viską sudėjau, atsitiko štai kas:


Iš karto pripažįstu, kad iš pradžių variklis neveikė, juo labiau, man atrodė, kad jis visai neveiks, nes teko jį (degančia žvake) sukti rankiniu būdu ir su gana daug (kaip ir savaime besisukantis variklis) pastangos. Buvau visiškai suglebęs ir jau pradėjau save barti, kad iš popieriaus padariau išstumtuvą, kad paėmiau ne tas skardines, kad suklydau švaistiklio ilgyje (9) ar išstūmimo linija (5). Bet po valandėlės kankinimo ir nusivylimo mano žvakė visiškai perdegė (ta aliuminio korpuse), o likusią pasiėmiau nuo Naujųjų metų (tą, kuri nuotraukoje žalia), ji degė DAUG stipriau ir štai štai, man pavyko tai pradėti.
IŠVADOS
1 Nesvarbu, iš ko pagamintas išstumtuvas, nes vienoje iš svetainių skaičiau „jis turi būti lengvas ir nelaidus šilumai“.
2 Švaistiklio (9) ilgio ir stūmiklio (5) linijos (12) ilgio keitimas nesvarbu, kaip skaičiau vienoje iš svetainių „svarbiausia, kad poslinkis neatsitrenktų į darbo kameros viršuje arba apačioje darbo metu“, todėl nustatau maždaug per vidurį . O membrana ramioje (šaltoje) būsenoje turi būti lygi, o ne ištempta žemyn ar aukštyn.
Vaizdo įrašas
Vaizdo įrašas, kaip veikia variklis. Dėjau 4 diskus, jie naudojami kaip smagratis. Užvesdamas stengiuosi pakelti išstumtuvą į viršutinę padėtį, nes vis dar bijau, kad neperkaistų. Jis turėtų suktis taip: pirma, išstūmiklis pakyla, o tada membrana pakyla už jo, išstumtuvas nusileidžia, o membrana atsilieka už jos.

PS: gal subalansavus greičiau suksis, bet neskubėjau subalansuoti :)

Video aušinamas vandeniu. Darbe jis nelabai padeda, o sukimosi, kaip matote, tikrai nepagreitina, tačiau su tokiu aušinimu varikliu galima grožėtis ilgiau, nebijant perkaisti.

Ir čia yra apytikslis mano prototipo brėžinys (didelis dydis):
s016.radikal.ru/i335/1108/3e/a42a0bdb9f32.jpg
Kam prireiks originalo (KOMPAS V 12) Galiu atsiųsti į paštą.

Galbūt jūs manęs paklausite, kam to vis dėlto reikia, ir aš atsakysiu. Kaip ir viskas mūsų steampunke, daugiausia sielai.
Prašau, nebūkite per griežti, tai mano pirmasis įrašas.

Šiuolaikinė automobilių pramonė pasiekė tokį išsivystymo lygį, kuriame beveik neįmanoma pasiekti kardinalių tradicinių vidaus degimo variklių konstrukcijos patobulinimų be fundamentinių mokslinių tyrimų. Ši situacija verčia dizainerius atkreipti dėmesį alternatyvūs elektrinių projektai. Kai kurie inžineriniai centrai daug dėmesio skyrė hibridinių ir elektrinių modelių kūrimui ir pritaikymui serijinei gamybai, o kiti automobilių gamintojai investuoja į variklių, varomų iš atsinaujinančių šaltinių (pavyzdžiui, biodyzelino su rapsų aliejumi), kūrimą. Yra ir kitų jėgos agregatų projektų, kurie ilgainiui gali tapti nauju standartiniu transporto priemonių varikliu.

Tarp galimų ateities automobilių mechaninės energijos šaltinių yra išorinio degimo variklis, kurį XIX amžiaus viduryje išrado škotas Robertas Stirlingas kaip šiluminio plėtimosi mašiną.

Darbo schema

Stirlingo variklis šiluminę energiją, tiekiamą iš išorės, paverčia naudingu mechaniniu darbu dėl darbinio skysčio temperatūros pokyčiai(dujų ar skysčio), cirkuliuojančių uždarame tūryje.

Apskritai įrenginio veikimo schema yra tokia: apatinėje variklio dalyje darbinė medžiaga (pavyzdžiui, oras) įkaista ir, didėjant tūriui, stumia stūmoklį aukštyn. Karštas oras patenka į variklio viršų, kur jį vėsina radiatorius. Darbinio skysčio slėgis sumažinamas, stūmoklis nuleidžiamas kitam ciklui. Tokiu atveju sistema yra sandari ir darbinė medžiaga nesunaudojama, o tik juda cilindro viduje.

Yra keletas galios blokų projektavimo variantų, naudojant Stirlingo principą.

Stirlingo modifikacija „Alfa“

Variklis susideda iš dviejų atskirų galios stūmoklių (karšto ir šalto), kurių kiekvienas yra savo cilindre. Šiluma į cilindrą tiekiama karštu stūmokliu, o šaltas cilindras yra aušinimo šilumokaityje.

Stirlingo modifikacija „Beta“

Cilindras, kuriame yra stūmoklis, šildomas iš vienos pusės, o aušinamas priešingame gale. Cilindre juda galios stūmoklis ir stūmoklis, skirti keisti darbinių dujų tūrį. Atvėsintos darbinės medžiagos grįžtamąjį judėjimą į karštą variklio ertmę atlieka regeneratorius.

Stirlingo modifikacija „Gamma“

Konstrukcija susideda iš dviejų cilindrų. Pirmasis yra visiškai šaltas, kuriame juda galios stūmoklis, o antrasis, karštas iš vienos pusės ir šaltas iš kitos, skirtas perkelti išstumtuvą. Šaltų dujų cirkuliavimo regeneratorius gali būti bendras abiejuose balionuose arba gali būti įtrauktas į išstūmiklio konstrukciją.

Stirlingo variklio privalumai

Kaip ir dauguma išorinio degimo variklių, Stirlingas yra būdingas kelių degalų: variklis dirba esant temperatūrų skirtumui, nepaisant jį sukėlusių priežasčių.

Įdomus faktas! Kartą buvo pademonstruotas įrenginys, kuris veikė dvidešimt kuro variantų. Nestabdant variklio, į išorinę degimo kamerą buvo tiekiamas benzinas, dyzelinas, metanas, žalia nafta ir augalinis aliejus – jėgos agregatas toliau dirbo stabiliai.

Variklis turi dizaino paprastumas ir nereikalauja papildomų sistemų ir priedų (laikraščio, starterio, pavarų dėžės).

Prietaiso savybės garantuoja ilgą tarnavimo laiką: daugiau nei šimtas tūkstančių valandų nepertraukiamo veikimo.

Stirlingo variklis yra tylus, nes cilindruose nevyksta detonacija ir nereikia šalinti išmetamųjų dujų. Modifikacija „Beta“, aprūpinta rombiniu alkūniniu mechanizmu, yra puikiai subalansuota sistema, kuri veikimo metu neturi vibracijos.

Variklio cilindruose nevyksta procesų, galinčių turėti neigiamą poveikį aplinkai. Pasirinkus tinkamą šilumos šaltinį (pvz., saulės energiją), Stirlingas gali būti absoliučiai draugiškas aplinkai energijos vienetas.

Stirlingo dizaino trūkumai

Dėl visų teigiamų savybių iš karto masiškai naudoti Stirlingo variklius neįmanoma dėl šių priežasčių:

Pagrindinė problema yra konstrukcijos medžiagų suvartojimas. Darbinio skysčio aušinimas reikalauja didelio tūrio radiatorių, o tai žymiai padidina įrenginio dydį ir metalo suvartojimą.

Dabartinis technologinis lygis leis Stirlingo varikliui palyginti savo našumą su šiuolaikiniais benzininiais varikliais tik naudojant sudėtingų tipų darbinius skysčius (helį arba vandenilį), esant daugiau nei šimto atmosferų slėgiui. Šis faktas kelia rimtų klausimų tiek medžiagų mokslo, tiek naudotojų saugos srityje.

Svarbi eksploatavimo problema yra susijusi su metalų šilumos laidumo ir atsparumo temperatūrai klausimais. Šiluma į darbinį tūrį tiekiama per šilumokaičius, todėl neišvengiami nuostoliai. Be to, šilumokaitis turi būti pagamintas iš karščiui atsparių metalų, kurie yra atsparūs aukštam slėgiui. Tinkamos medžiagos yra labai brangios ir sunkiai apdorojamos.

Stirlingo variklio režimų keitimo principai taip pat iš esmės skiriasi nuo tradicinių, todėl reikia sukurti specialius valdymo įrenginius. Taigi, norint pakeisti galią, reikia pakeisti slėgį cilindruose, fazės kampą tarp stūmoklio ir galios stūmoklio arba paveikti ertmės talpą darbiniu skysčiu.

Vienas iš būdų valdyti veleno greitį Stirlingo variklio modelyje matomas šiame vaizdo įraše:

Efektyvumas

Teoriniais skaičiavimais Stirlingo variklio efektyvumas priklauso nuo darbinio skysčio temperatūrų skirtumo ir pagal Carnot ciklą gali siekti 70% ar daugiau.

Tačiau pirmieji metale realizuoti pavyzdžiai buvo itin žemo efektyvumo dėl šių priežasčių:

• neefektyvūs aušinimo skysčio (darbinio skysčio) variantai, ribojantys maksimalią šildymo temperatūrą;
• energijos nuostoliai dėl dalių trinties ir variklio korpuso šilumos laidumo;
• konstrukcinių medžiagų, atsparių aukštam slėgiui, trūkumas.

Inžineriniai sprendimai nuolat tobulino jėgos agregato konstrukciją. Taigi XX amžiaus antroje pusėje keturių cilindrų automobilis Stirlingo variklis su rombine pavara bandymų metu parodė 35% efektyvumą ant vandens aušinimo skysčio, kurio temperatūra 55 ° C. Kruopštus projekto tyrimas, naujų medžiagų naudojimas ir darbo mazgų patikslinimas užtikrino eksperimentinių mėginių efektyvumą 39%.

Pastaba! Šiuolaikinių panašaus galingumo benzininių variklių efektyvumas siekia 28-30%, o dyzelinių su turbokompresoriumi – 32-35%.

Šiuolaikiniai Stirlingo variklio pavyzdžiai, pavyzdžiui, sukonstruotas amerikiečių kompanijos „Mechanical Technology Inc“, rodo efektyvumą iki 43,5%. O plėtojant karščiui atsparios keramikos ir panašių inovatyvių medžiagų gamybą, bus galima ženkliai padidinti darbo aplinkos temperatūrą ir pasiekti 60 proc.

Sėkmingo automobilinių Stirlingų diegimo pavyzdžiai

Nepaisant visų sunkumų, yra daug veikiančių Stirlingo variklio modelių, taikomų automobilių pramonei.

Susidomėjimas Stirlingu, tinkamu montuoti automobilyje, atsirado XX amžiaus 50-aisiais. Darbus šia kryptimi atliko tokie koncernai kaip „Ford Motor Company“, „Volkswagen Group“ ir kiti.

UNITED STIRLING (Švedija) sukūrė Stirling, kuris maksimaliai išnaudojo automobilių gamintojų gaminamus serijinius komponentus ir mazgus (alkūninį veleną, švaistiklius). Gauto keturių cilindrų V formos variklio savitasis svoris buvo 2,4 kg / kW, o tai panašu į kompaktiško dyzelinio variklio charakteristikas. Šis agregatas buvo sėkmingai išbandytas kaip septynių tonų krovininio furgono jėgainė.

Vienas iš sėkmingų pavyzdžių – Olandijoje pagamintas keturių cilindrų Stirlingo variklis, Philips 4-125DA modelis, skirtas montuoti į lengvąjį automobilį. Variklio darbinė galia buvo 173 litrai. Su. matmenys panašūs į klasikinį benzininį agregatą.

„General Motors“ inžinieriai pasiekė reikšmingų rezultatų, 70-aisiais sukūrę aštuonių cilindrų (4 darbiniai ir 4 suspaudimo cilindrai) V formos Stirlingo variklį su standartiniu alkūninio mechanizmo mechanizmu.

Panašią elektrinę 1972 m aprūpinta ribota Ford Torino automobilių serija, kurio degalų sąnaudos sumažėjo 25%, palyginti su klasikiniu benzininiu V formos aštuonetu.

Šiuo metu daugiau nei penkiasdešimt užsienio kompanijų tobulina Stirlingo variklio konstrukciją, kad pritaikytų jį masinei gamybai automobilių pramonės poreikiams. O jei pavyks pašalinti šio tipo variklių trūkumus, tuo pačiu išlaikant privalumus, tai būtent Stirlingas, o ne turbinos ir elektros varikliai pakeis benzininius vidaus degimo variklius.

Žinoma, galite įsigyti gražių gamyklinių Stirling variklių modelių, tokių kaip šioje Kinijos internetinėje parduotuvėje. Tačiau kartais norisi susikurti pačiam ir pasidaryti daiktą net iš improvizuotų priemonių. Mūsų svetainėje jau yra keletas variantų, kaip gaminti šiuos variklius, o šiame leidinyje peržiūrėkite labai paprastą gaminimo namuose variantą.

Žemiau rasite 3 „pasidaryk pats“ parinktis.

Dmitrijus Petrakovas pagal populiarų poreikį nufilmavo nuoseklias instrukcijas, kaip surinkti galingą Stirlingo variklį, atsižvelgiant į jo matmenis ir sunaudotos šilumos kiekį. Šiame modelyje naudojamos kiekvienam žiūrovui prieinamos medžiagos ir įprastos medžiagos – jas įsigyti gali kiekvienas. Visus šiame vaizdo įraše pateiktus dydžius autorius atrinko remdamasis ilgamete tokio dizaino Stirlingų patirtimi ir šiuo konkrečiu atveju jie yra optimalūs.

Šiame modelyje naudojama kiekvienam žiūrovui prieinama medžiaga ir įprasta medžiaga, kad kiekvienas galėtų jas įsigyti. Visi šiame vaizdo įraše pateikti dydžiai buvo parinkti remiantis ilgamete tokio dizaino Stirlingų patirtimi ir šiuo konkrečiu atveju yra optimalūs.

Su jausmu, jausmu ir susitarimu.

Stirlingo variklis veikia su apkrova (vandens siurblys).

Vandens siurblys, surinktas kaip veikiantis prototipas, yra skirtas sujungti su Stirlingo varikliais. Siurblio ypatumas slypi mažose energijos sąnaudose, reikalingos jo darbui užbaigti: tokia konstrukcija naudoja tik nedidelę variklio dinaminio vidinio darbinio tūrio dalį, taigi iki minimumo paveikia jo veikimą.

Stirlingo variklis iš skardinės

Jam pagaminti prireiks improvizuotų medžiagų: skardinės konservų, nedidelio putplasčio gabalėlio, kompaktinio disko, dviejų varžtų ir sąvaržėlių.

Putplastis yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų, naudojamų Stirlingo variklių gamyboje. Iš jo pagamintas variklio stumtuvas. Iš mūsų putplasčio gumos gabalo išpjauname apskritimą, jo skersmenį padarome dviem milimetrais mažesnį už vidinį skardinės skersmenį, o aukštis yra šiek tiek daugiau nei pusė jo.

Dangtelio centre išgręžiame skylę, į kurią vėliau įkišame švaistiklį. Kad švaistiklis veiktų sklandžiai, iš sąvaržėlės padarome spiralę ir prilituojame prie dangtelio.

Porolono ratą iš porolono per vidurį su varžtu perveriame ir poveržle iš viršaus ir apačios užfiksuojame poveržle ir veržle. Po to litavimo būdu pritvirtiname segtuką, prieš tai jį ištiesinę.

Dabar įkišame išstūmiklį į iš anksto padarytą skylę dangtelyje ir hermetiškai sulituojame dangtelį ir stiklainį. Sąvaržėlės gale padarome nedidelę kilpą, o dangtelyje išgręžiame dar vieną skylutę, bet šiek tiek daugiau nei pirmoji.

Iš skardos gaminame cilindrą litavimo būdu.

Paruoštą cilindrą lituokliu pritvirtiname prie stiklainio, kad litavimo vietoje neliktų tarpų.

Alkūninį veleną gaminame iš sąvaržėlės. Atstumas tarp kelių turi būti 90 laipsnių. Kelias, kurio aukštis bus virš cilindro, yra 1-2 mm didesnis už kitą.

Iš sąvaržėlių gaminame stelažus kotui. Membranos gamyba Norėdami tai padaryti, ant cilindro uždedame plastikinę plėvelę, šiek tiek įstumiame į vidų ir pritvirtiname prie cilindro sriegiu.

Švaistiklis, kurį reikės pritvirtinti prie membranos, yra pagamintas iš sąvaržėlės ir įkišamas į gumos gabalėlį. Švaistiklio ilgis turi būti toks, kad apatiniame veleno negyvame taške membrana būtų įtraukta į cilindrą, o aukščiausia, atvirkščiai, būtų išplėsta. Antrasis švaistiklis sukonfigūruotas taip pat.

Švaistiklį su guma priklijuojame prie membranos, o kitą pritvirtiname prie išstūmiklio.

Lituokliu pritvirtiname kojeles nuo sąvaržėlių prie stiklainio, o smagratį pritvirtiname prie švaistiklio. Pavyzdžiui, galite naudoti kompaktinį diską.

Stirlingo variklis pagamintas namuose. Dabar belieka šilumą parnešti po stiklainiu – uždegti žvakę. Ir po kelių sekundžių paspausk smagratį.

Kaip sukurti paprastą Stirlingo variklį (su nuotraukomis ir vaizdo įrašu)

www.newphysicist.com

Pagaminkime Stirlingo variklį.

Stirlingo variklis yra šilumos variklis, kuris veikia cikliškai suspaudžiant ir plečiant orą ar kitas dujas (darbinį skystį) esant skirtingoms temperatūroms, kad šiluminė energija būtų paversta mechaniniu darbu. Tiksliau sakant, Stirlingo variklis yra uždaro ciklo regeneracinis šilumos variklis su nuolat dujiniu darbiniu skysčiu.

Stirlingo varikliai yra efektyvesni nei garo varikliai ir gali pasiekti 50 % efektyvumo. Jie taip pat gali veikti tyliai ir gali naudoti beveik bet kokį šilumos šaltinį. Šiluminės energijos šaltinis generuojamas ne Stirlingo variklyje, o ne vidaus degimo būdu, kaip yra Otto ar dyzelinio ciklo varikliuose.

Stirlingo varikliai yra suderinami su alternatyvių ir atsinaujinančių energijos šaltinių, nes jie gali tapti reikšmingesni kylant tradicinio kuro kainoms ir atsižvelgiant į tokias problemas kaip naftos atsargų išeikvojimas ir klimato kaita.

Šiame projekte pateiksime paprastas instrukcijas, kaip sukurti labai paprastą variklis DIY Maišymas naudojant mėgintuvėlį ir švirkštą .

Kaip pasidaryti paprastą Stirlingo variklį – vaizdo įrašas

Stirlingo variklio komponentai ir žingsniai

1. Kietmedžio arba faneros gabalas

Tai yra jūsų variklio pagrindas. Taigi jis turi būti pakankamai standus, kad galėtų valdyti variklio judesius. Tada padarykite tris mažas skylutes, kaip parodyta paveikslėlyje. Taip pat galite naudoti fanerą, medieną ir kt.

2. Marmuro arba stiklo karoliukai

Stirlingo variklyje šie kamuoliukai atlieka svarbią funkciją. Šiame projekte marmuras veikia kaip karšto oro išstumtuvas iš šiltosios mėgintuvėlio pusės į šaltąją. Kai marmuras išstumia karštą orą, jis atvėsta.

3. Lazdelės ir varžtai

Smeigtukai ir varžtai naudojami patogioje padėtyje laikyti vamzdžiui, kad būtų galima laisvai judėti bet kuria kryptimi be jokių pertrūkių.

4. Gumos gabaliukai

Įsigykite trintuką ir supjaustykite jį tokiomis formomis. Jis naudojamas norint tvirtai laikyti vamzdelį ir išlaikyti jo sandarumą. Vamzdžio angoje neturi būti nuotėkio. Jei taip, projektas nebus sėkmingas.

5. Švirkštas

Švirkštas yra viena iš svarbiausių ir judančių paprasto Stirlingo variklio dalių. Į švirkšto vidų įpilkite šiek tiek tepalo, kad stūmoklis galėtų laisvai judėti cilindro viduje. Kai oras plečiasi mėgintuvėlio viduje, jis stumia stūmoklį žemyn. Dėl to švirkšto cilindras pajuda aukštyn. Tuo pačiu metu marmuras rieda link karštosios vamzdžio pusės ir išstumia karštą orą ir priverčia jį atvėsti (sumažinti tūrį).

6. Mėgintuvėlis Mėgintuvėlis yra svarbiausias ir veikiantis paprasto Stirlingo variklio komponentas. Mėgintuvėlis pagamintas iš tam tikro tipo stiklo (pvz., borosilikatinio stiklo), kuris yra labai atsparus karščiui. Taigi jis gali būti šildomas iki aukštos temperatūros.

Kaip veikia Stirlingo variklis?

Kai kurie žmonės sako, kad Stirlingo varikliai yra paprasti. Jei tai tiesa, tada, kaip ir didžiosios fizikos lygtys (pvz., E = mc2), jos yra paprastos: iš pažiūros jos yra paprastos, bet turtingesnės, sudėtingesnės ir galbūt labai painios, kol jas nesuvokiate. Manau, kad Stirlingo variklius saugiau laikyti sudėtingais: daugelis labai blogų „YouTube“ vaizdo įrašų parodo, kaip lengva juos „paaiškinti“ labai nepilnai ir nepatenkinamai.

Mano nuomone, Stirlingo variklio negalima suprasti vien jį sukūrus ar stebint jo veikimą iš išorės: reikia rimtai pagalvoti apie jo žingsnių ciklą, kas vyksta su dujomis viduje ir kuo jos skiriasi nuo kas vyksta įprastoje garo mašinoje.

Viskas, ko reikia variklio darbui, yra temperatūros skirtumas tarp karštų ir šaltų dujų kameros dalių. Sukurti modeliai, galintys veikti tik esant 4 °C temperatūrų skirtumui, nors gamykliniai varikliai veikiausiai veiks su kelių šimtų laipsnių skirtumu. Šie varikliai gali tapti efektyviausia vidaus degimo variklio forma.

Stirlingo varikliai ir koncentruota saulės energija

Stirlingo varikliai yra puikus būdas šiluminę energiją paversti judesiu, kuris gali varyti generatorių. Labiausiai paplitęs sprendimas yra tas, kad variklis yra parabolinio veidrodžio centre. Veidrodis bus sumontuotas ant sekiklio, kad saulės spinduliai būtų nukreipti į variklį.

* Stirlingo variklis kaip imtuvas

Galbūt mokyklos laikais žaidėte su išgaubtais lęšiais. Sukoncentruoti saulės energiją popieriaus lapui ar degtukui sudeginti, ar aš teisus? Naujos technologijos tobulėja kiekvieną dieną. Koncentruota saulės šiluminė energija šiais laikais sulaukia vis daugiau dėmesio.

Aukščiau pateiktas trumpas vaizdo įrašas apie paprastą mėgintuvėlio variklį, naudojant stiklo karoliukus kaip propelentą ir stiklinį švirkštą kaip jėgos stūmoklį.

Šis paprastas Stirlingo variklis buvo pagamintas iš medžiagų, kurios yra prieinamos daugumoje mokyklų mokslo laboratorijose ir gali būti naudojamos pademonstruoti paprastą šilumos variklį.

Slėgio ir tūrio ciklo diagrama

1 procesas → 2 Darbinių dujų išsiplėtimas karštame vamzdelio gale, šiluma perduodama dujoms ir dujos plečiasi, padidindamos tūrį ir stumdamos švirkšto stūmoklį aukštyn.

2 procesas → 3 Kai marmuras juda karšto vamzdžio galo link, dujos iš karšto vamzdžio galo verčiamos į šaltąjį, o judant dujoms atiduoda šilumą vamzdžio sienelei.

Procesas 3 → 4 Iš darbinių dujų pašalinama šiluma ir tūris sumažėja, švirkšto stūmoklis juda žemyn.

4 procesas → 1 Baigiamas ciklas. Darbinės dujos juda iš šalto vamzdžio galo į karštąjį galą, nes rutuliukai jį išstumia, gaudamos šilumą iš vamzdžio sienelės judant, taip padidindamos dujų slėgį.