מנוע סטירלינג - עקרון העבודה. מנוע סטירלינג בטמפרטורה נמוכה (תמונה)

מנוע סטירלינג, עקרון שונה איכותית מן הרגיל עבור כל מנוע בעירה פנימית, פעם היה האחרון להתחרות. עם זאת, בזמן כלשהו ושכח מזה. כמו מנוע זה משמש היום, מה הוא עקרון הפעולה שלה (במאמר ניתן למצוא גם הציורים מנוע סטירלינג הממחישים את עבודתו), ומהם הסיכויים לשימוש עתידי, ראה להלן.

סיפור

בשנת 1816, רוברט סטירלינג בסקוטלנד היה פטנט מנוע חום, בשם היום לכבודו של הממציא שלה. מנועי האוויר החמים הראשונים הומצאו לפניו. אבל סטירלינג מתווסף המנקה המכשיר בספרות הטכנית נקרא regenerator או מחליף חום. הודות לו, גדל ביצועי מנוע תוך החזקת היחידה בחום.

מנוע הודה מנוע קיטור העמיד ביותר זמין באותה העת, שכן הוא מעולם לא התפוצץ. לפניו, מנועים אחרים נתקלים בבעיה שכזו לעתים קרובות. למרות ההצלחה מוקדם, במאה עשרים, מן הפיתוח שלה ירד, כפי שהוא הפך פחות חסכוני בהשוואה המתעוררים אז אחרים מנועי הבעירה פנימית ומנועים חשמליים. עם זאת, סטירלינג עדיין שימש בענפים מסוימים.

מנוע בעירה חיצוני

עיקרון הפעולה של כל מנועי החום הוא כי הכוחות מכאניים הגדולים יותר עם דחיסה קרה במצב המורחב עבור מצרכי הגז. כדי להדגים את החוויה הזו יכולה להתבצע עם שני סירים מלאי מים קרים וחמים, כמו גם בקבוק. זה האחרון הוא טבול במים קרים, צינור תקע, אז הועבר חם. כאשר הגז בבקבוק מתחיל לבצע עבודה מכנית ו פולט את התקע. מנוע בעירה חיצוני ראשית מבוסס על התהליך לחלוטין. עם זאת, מאוחר יותר הממציא הבין את החום יכול לשמש לחימום. לפיכך, ביצועים גדלו באופן ניכר. אבל גם זה לא עזר במנוע להיות נפוץ.

מאוחר אריקסון, מהנדס משוודיה, המציע עיצוב משופר מקורר וגז מחומם בלחץ קבוע במקום נפח. כתוצאה מכך, הרבה עותקים החלו לשמש לעבודה במכרות, על אוניות בהדפסה. אבל עבור הצוותים, הם היו כבדים מדי.

מנוע בעירה חיצונית מבית פיליפס

מנועים אלה הם מהסוגים הבאים:

• קיטור;
• טורבינת קיטור;
• סטירלינג.

הסוג האחרון לא התפתח עקב האמינות הנמוכה והאחר אינם השיעור הגבוה ביותר בהשוואה לסוגים אחרים של יחידות הופיע. עם זאת, בשנת 1938, פיליפס חדשה עבודה. מנועים התרגלו לנהוג גנרטורים באזורי neelektrofitsirovannyh. בשנת 1945, מהנדסי החברה מצאו להם אחרת להשתמש: אם הפיר לטוות מנוע חשמלי, ההתקררות של ראש המנוע מגיעה למינוס מאה תשעים מעלות צלסיוס. ואז הוחלט להשתמש במערכות קירור משופר מנוע סטירלינג.

עקרון הפעולה

הפעולה של המנוע היא לפעול על המחזורים תרמודינמיים, שבו מתרחשת משתנה דחיסת טמפרטורה והתרחבות. לכן ויסות זרימת הנוזל עובדת ממומשת על ידי שינוי הנפח (או לחץ - בהתאם לדגם). זהו העיקרון של רוב המכונות האלה, אשר יכולה להיות פונקציות שונות וערכות עיצוב. מנועים ניתן הדדיות או סיבובי. מכונה עם היחידות שלהם לפעול כמו משאבות חומות, צידניות, גנרטורים לחץ וכן הלאה.

בנוסף, ישנם מנועים פתוח מחזור, שבו ויסות זרימת ממומש דרך השסתומים. כי הם נקראים מנועי אריקסון, מלבד השם הנפוץ בשם סטירלינג. עבודת ICE השימושית מתבצעת לאחר מראש דחיסת הזרקת האוויר ודלק, חימום התערובת וכתוצאה מכך הייתה מעורבבת עם בעירה ורחבה.

עיקרון עבודת מנוע סטירלינג הוא זהה: בטמפרטורה נמוכה דחוס, ובבית גבוה - רחב. עם זאת, חימום שונה מתבצע: החום מסופק מבחוץ דרך קיר הגליל. לכן, הוא נקרא מנוע בעירה חיצוני. סטירלינג השתמש שינוי הטמפרטורה התקופתי עם בוכנת הספיקה. הגז אחרון עובר לתא גליל אחד למשנו. מצד אחד, טמפרטורה נמוכה כל הזמן, ומצד שני - גבוהה. כאשר הזזת הבוכנה כלפי מעלה מהלכי גז מן החם אל החלל הקר למטה - בחזרה אל החום. גז ראשית נותן הרבה חום במקרר, ואז מן התנור מקבל ככל שהוא נתן. בין דוד לבין regenerator ממוקם מקרר - חלל מלא בחומר אשר הגז פולט חום. בשנות ה regenerator זרימה הפוכה מחזירה אותו.

מערכת דלק מחוברת עם בוכנת דחיסת הגז הקר המאפשרת להרחיב בחום. על ידי דחיסה בטמפרטורה נמוכה העבודה השימושית. המערכת כולה פועלת בארבעה מחזורים עם תנועה לסירוגין. מנגנון ארכובה ובכך מבטיח המשכיות. לכן, גבולות חדים בין השלבים של המחזור לא הוא ציין, ואת יעילות מנוע סטירלינג אינה פוחתת.

לאור הנאמר לעיל, המסקנה היא כי המנוע הוא מנוע בוכנה עם אספקת חום חיצונית, שבו זורם עובר לא לעזוב את החלל הסגור והוא לא הוחלף. ציורים מנוע סטירלינג להמחיש היטב את המכשיר ואת עיקרון ההפעלה שלה.

פרטים של העבודה

שמש, חשמל, אנרגיה גרעינית או כל מקור חום אחר יכול לספק אנרגיה לתוך מנוע סטירלינג. עיקרון הפעולה של הגוף שלו הוא בשימוש הליום, מימן, או אוויר. יש מחזור תרמית מושלם את היעילות המקסימלית האפשרית של בין שלושים ארבעים אחוזים. אבל עם regenerator יעיל זה יכול לעבוד עם יעילות גבוהה יותר. התחדשות, חימום וקירור מחליף חום לספק בנוי, ללא שמנים עובדים. יצוין כי שימון המנוע צריך מעט מאוד. הלחץ הממוצע בצילינדר הוא בדרך כלל בין 10 ל -20 מגפ"ס. לכן, זה דורש מערכת איטום מעולה ואפשרות שמן שנכנס לחדר העבודה.

מאפיינים השוואתיים

רוב עובדי מנועים היום מסוג זה באמצעות דלק נוזלי. לכן לחץ מתמשך לשלוט בקלות, צמצום פליטה ובכך. ההעדר שסתום מספק פעולה שקטה. כוחה של מנוע דומה המוני עם turbocharging, הכוח הספציפי מתקבל במוצא שווה למדד של יחידת דיזל. המהירות מומנט אינן תלויות זו בזו.

עלות ייצור מנוע גבוהה בהרבה מאשר מנוע הבעירה הפנימי. אבל מתברר השיעור ההפוך במבצע.

יתרונות

כל דגם של מנוע סטירלינג יש יתרונות רבים:

• יעילות על עיצוב מודרני יכול להיות עד שבעים אחוז.
• במנוע יש מערכת הצתה גבוהה, גל זיזים ואת השסתומים. זה לא צריך להיות מותאם במהלך כל תקופת המבצע.
• סטירלינג אין הפיצוץ במנוע הבעירה הפנימי, המהווה עומס כבד על גל הארכובה, מסבים ומוטות חיבור.
• כפי שאין להם השפעה כי, ואמר כי "אירעה תקלה במנוע."
• בזכות הפשטות שלו המכשיר ניתן להפעלה במשך זמן רב.
• זה יכול לרוץ על עץ, גרעיני וכל סוג אחר של דלק.
• הבעירה מתרחשת מחוץ המנוע.

חסרונות

• החיסרון העיקרי של העיצוב הוא צריכת חומרים שלה.
• זורם עובר להיות מקורר, בגלל מה הממדים הם גדלו באופן משמעותי.
• עבור ICE עם מאפיינים שווים צורך להשתמש בלחץ גבוה.
• על ידי עבודה בחום הגוף מסופק דרך הקיר של מחליף החום, שבו מוליכות תרמית המוגבלות.
• כדי לשנות את כוח המנוע, לשנות את עוצמת הקול של טנק החיץ, הלחץ הממוצע של הנוזל עובד, זווית המופע בין displacer הבוכנה.

יישום

נכון לעכשיו, גנרטור מנוע סטירלינג לשמש בתחומים רבים. זהו מקור תכליתי של אנרגיה חשמלית ב מקררים, משאבות, צוללות תחנות כוח סולאריות. זוהי דרך השימוש בסוגים שונים של דלק קיימת אפשרות של השימוש הנרחב שלה.

תקומה

מנועים אלה שוב החלו לצמוח הודות פיליפס. באמצע המאה עשרים הוא חתם על הסכם ג'נרל מוטורס. היא הובילה את פיתוח סטירלינג לשימוש בחלל והתקנים מתחת למים, ספינות ומכוניות. לאחר אותם חברה אחרת משוודיה, ארצות סטירלינג, נרתם התפתחותם, לרבות השימוש האפשרי במכוניות נוסעים.

היום מנוע לינארי סטירלינג משמש על תקנות התת, קוסמיות והתקנים סולריים. עניין רב היא נגרמת בשל הרלוונטיות של הסוגיות של הידרדרות הסביבה, כמו גם בקרת רעש. בקנדה ובארצות הברית, גרמניה וצרפת, ויפן מחפשים באופן פעיל על מנת לפתח ולשפר את השימוש בו.

בעתיד

יתרונות ברורים שיש לה בוכנה במנוע סיבובי של סטירלינג מורכבת חיי שירות ארוכים, השימוש בדלקים שונים, רעש נמוך ורעילות נמוכה, הופך אותו מנוע בעירה פנימי מאוד מבטיח עבור רקע. עם זאת, לאור העובדה כי מנוע הבעירה הפנימי בכל העת על מנת לשפר, זה לא יכול להיות מפוטרים בקלות. בכל אופן, זה הוא המנוע היום עמדה מובילה, ולקחת אותם בעתיד הקרוב אינו מתכוון.