Какво да направите изместител за двигател на Стърлинг. Направи си сам двигател на Стърлинг

В който работният флуид (газообразен или течен) се движи в затворен обем, всъщност това е вид двигател с външно горене. Този механизъм се основава на принципа на периодично нагряване и охлаждане на работния флуид. Извличането на енергия се осъществява от възникващия обем на работния флуид. Двигателят на Стърлинг работи не само от енергията на изгаряне на гориво, но и от почти всякакъв източник.Този механизъм е патентован от шотландеца Робърт Стърлинг през 1816г.

Описаният механизъм, въпреки ниската ефективност, има редица предимства, на първо място, това е простота и непретенциозност. Благодарение на това много любители дизайнери се опитват да сглобят двигател на Стърлинг със собствените си ръце. Някои успяват, а други не.

В тази статия ще разгледаме Стърлинг със собствените си ръце от импровизирани материали. Ще ни трябват следните заготовки и инструменти: консервна кутия (можете да я използвате под цаца), ламарина, кламери, гума от пяна, ластик, торба, резачки за тел, клещи, ножици, поялник,

Сега нека започнем да сглобяваме. Ето подробна инструкция как да направите двигател на Стърлинг със собствените си ръце. Първо трябва да измиете буркана, да почистите краищата с шкурка. Изрязваме кръг от ламарина, така че да лежи върху вътрешните ръбове на кутията. Определяме центъра (за това използваме шублер или владетел), правим дупка с ножица. След това вземаме медна тел и кламер, изправяме кламера, правим пръстен в края. Навиваме тел върху кламер - четири стегнати завоя. След това запояваме получената спирала с малко количество спойка. След това е необходимо внимателно да запоявате спиралата към отвора в капака, така че стъблото да е перпендикулярно на капака. кламерът трябва да се движи свободно.

След това е необходимо да се направи комуникационен отвор в капака. Правим изместител от гума от пяна. Диаметърът му трябва да е малко по-малък от диаметъра на кутията, но не трябва да има голяма празнина. Височината на изместителя е малко повече от половината от кутията. Изрязваме дупка в центъра на гумата от пяна за ръкава, последният може да бъде направен от гума или корк. Вкарваме пръчката в получения ръкав и залепваме всичко. Изместителят трябва да бъде поставен успоредно на капака, това е важно условие. След това остава да затворите буркана и да запоявате краищата. Шевът трябва да бъде запечатан. Сега пристъпваме към производството на работния цилиндър. За да направите това, изрежете лента с дължина 60 мм и ширина 25 мм от калай, огънете ръба с 2 мм с клещи. Оформяме ръкав, след това запояваме ръба, след което е необходимо да запояваме ръкава към капака (над отвора).

Сега можете да започнете да правите мембраната. За да направите това, отрежете парче филм от опаковката, натиснете го малко с пръст вътре, натиснете краищата с еластична лента. След това трябва да проверите правилността на монтажа. Загряваме дъното на кутията на огън, издърпваме стъблото. В резултат на това мембраната трябва да се огъне навън и ако прътът се освободи, измествачът трябва да се спусне под собственото си тегло, съответно мембраната се връща на мястото си. В случай, че измествачът е направен неправилно или запояването на кутията не е здраво, пръчката няма да се върне на мястото си. След това правим коляновия вал и стелажите (разстоянието между коляните трябва да бъде 90 градуса). Височината на манивелата трябва да бъде 7 мм, а изместващите 5 мм. Дължината на свързващите пръти се определя от положението на коляновия вал. Краят на манивелата се вкарва в тапата. Така че разгледахме как да сглобим двигател на Стърлинг със собствените си ръце.

Такъв механизъм ще работи от обикновена свещ. Ако прикрепите магнити към маховика и вземете бобината на аквариумния компресор, тогава такова устройство може да замени обикновен електродвигател. Със собствените си ръце, както можете да видите, да направите такова устройство изобщо не е трудно. Щеше да има желание.

Той замени други видове електроцентрали, но работата, насочена към изоставяне на използването на тези агрегати, предполага предстояща промяна на водещите позиции.

От началото на технологичния прогрес, когато използването на двигатели, които изгарят гориво вътре, тепърва започваше, тяхното превъзходство не беше очевидно. Парната машина, като конкурент, съдържа много предимства: заедно с параметрите на сцеплението е безшумна, всеядна, лесна за управление и конфигуриране. Но лекотата, надеждността и ефективността позволиха на двигателя с вътрешно горене да поеме парата.

Днес въпросите за екологията, икономиката и безопасността са на преден план. Това принуждава инженерите да хвърлят силите си върху серийни агрегати, работещи на възобновяеми източници на гориво. През 16-та година на деветнадесети век Робърт Стърлинг регистрира двигател, захранван от външни източници на топлина. Инженерите вярват, че това звено е в състояние да промени съвременния лидер. Двигателят на Стърлинг съчетава ефективност, надеждност, работи тихо, на всяко гориво, това прави продукта играч на автомобилния пазар.

Робърт Стърлинг (1790-1878):

История на двигателя на Стърлинг

Първоначално инсталацията е разработена с цел замяна на парната машина. Котлите на парни механизми избухнаха, когато налягането надвиши допустимите норми. От тази гледна точка Стърлинг е много по-безопасен, като функционира с помощта на температурна разлика.

Принципът на работа на двигателя на Стърлинг е алтернативно подаване или отстраняване на топлина от веществото, върху което се извършва работа. Самото вещество е затворено в затворен обем. Ролята на работното вещество се изпълнява от газове или течности. Има вещества, които изпълняват ролята на два компонента, газът се превръща в течност и обратно. Двигателят на Стърлинг с течно бутало има: малки размери, мощен, генерира високо налягане.

Намаляването и увеличаването на обема на газа по време на охлаждане или нагряване, съответно, се потвърждава от закона на термодинамиката, според който всички компоненти: степента на нагряване, количеството пространство, заето от веществото, силата, действаща на единица площ , са свързани и описани с формулата:

P*V=n*R*T

• P е силата на газа в двигателя на единица площ;
• V е количествената стойност, заета от газ в двигателното пространство;
• n е моларното количество газ в двигателя;
• R е газовата константа;
• T е степента на нагряване на газа в двигателя K,

Модел на двигателя на Стърлинг:

Поради непретенциозността на инсталациите, двигателите се разделят на: твърдо гориво, течно гориво, слънчева енергия, химическа реакция и други видове отопление.

Цикъл

Двигателят с външно горене на Стърлинг използва набор от явления със същото име. Ефектът от продължаващото действие в механизма е висок. Благодарение на това е възможно да се проектира двигател с добри характеристики в нормални размери.

Трябва да се има предвид, че конструкцията на механизма предвижда нагревател, хладилник и регенератор, устройство за отстраняване на топлината от веществото и връщане на топлината в точното време.

Идеален цикъл на Стърлинг (диаграма "температура-обем"):

Идеални кръгови явления:

• 1-2 Промяна в линейните размери на вещество с постоянна температура;
• 2-3 Отвеждане на топлината от веществото към топлообменника, пространството, заето от веществото, е постоянно;
• 3-4 Принудително намаляване на пространството, заето от веществото, температурата е постоянна, топлината се отвежда към охладителя;
• 4-1 Принудително повишаване на температурата на веществото, заеманото пространство е постоянно, топлината се подава от топлообменника.

Идеалният цикъл на Стърлинг (диаграма налягане-обем):

От изчислението (mol) на веществото:

Вложена топлина:

Топлина, получена от охладителя:

Топлообменникът получава топлина (процес 2-3), топлообменникът отделя топлина (процес 4-1):

R – Универсална газова константа;

CV - способността на идеалния газ да задържа топлина при постоянно количество заето пространство.

Поради използването на регенератор, част от топлината остава, като енергията на механизма, която не се променя при преминаване на кръгови явления. Хладилникът получава по-малко топлина, така че топлообменникът спестява топлината на нагревателя. Това повишава ефективността на инсталацията.

Ефективност на кръговото явление:

ɳ =

Трябва да се отбележи, че без топлообменник наборът от процеси на Стърлинг е осъществим, но неговата ефективност ще бъде много по-ниска. Провеждането на набора от процеси назад води до описание на охладителния механизъм. В този случай наличието на регенератор е задължително условие, тъй като при преминаване (3-2) е невъзможно да се нагрее веществото от охладителя, чиято температура е много по-ниска. Също така е невъзможно да се даде топлина на нагревателя (1-4), чиято температура е по-висока.

Принципът на двигателя

За да разберем как работи двигателят на Стърлинг, нека разгледаме устройството и честотата на явленията на устройството. Механизмът преобразува топлината, получена от нагревателя, разположен извън продукта, в сила върху тялото. Целият процес се осъществява поради температурната разлика в работното вещество, което е в затворен кръг.

Принципът на действие на механизма се основава на разширение поради топлина. Непосредствено преди разширяването веществото в затворения кръг се нагрява. Съответно, преди да бъде компресирано, веществото се охлажда. Самият цилиндър (1) е обвит във водна риза (3), топлината се подава на дъното. Буталото, което върши работата (4), е поставено във втулка и уплътнено с пръстени. Между буталото и дъното има изместващ механизъм (2), който има значителни пролуки и се движи свободно. Веществото в затворен кръг се движи през обема на камерата поради изместващия механизъм. Движението на материята е ограничено в две посоки: дъното на буталото, дъното на цилиндъра. Движението на изместващия изместител се осигурява от прът (5), който минава през буталото и се задвижва от ексцентрик на 90° закъснение в сравнение с задвижването на буталото.

• Позиция "А":

Буталото е разположено в най-ниско положение, веществото се охлажда от стените.

• Позиция "B":

Измествачът заема горно положение, движи се, прекарва веществото през крайните процепи към дъното и се охлажда. Буталото е неподвижно.

• Позиция "C":

Веществото получава топлина, под действието на топлината увеличава обема си и повдига разширителя с буталото нагоре. Работата е завършена, след което измествачът потъва на дъното, изтласквайки веществото и охлаждайки.

• Позиция "D":

Буталото се спуска надолу, компресира охладеното вещество, свършена е полезна работа. Маховикът служи като акумулатор на енергия в конструкцията.

Разглежданият модел е без регенератор, така че ефективността на механизма не е висока. Топлината на веществото след работа се отстранява в охлаждащата течност с помощта на стените. Температурата няма време да се понижи с необходимото количество, така че времето за охлаждане се удължава, скоростта на двигателя е ниска.

Видове двигатели

Структурно има няколко опции, използващи принципа на Стърлинг, основните видове са:

Дизайнът използва две различни бутала, поставени в различни контури. Първият кръг се използва за отопление, вторият кръг се използва за охлаждане. Съответно всяко бутало има свой собствен регенератор (топъл и студен). Устройството има добро съотношение мощност към обем. Недостатъкът е, че температурата на горещия регенератор създава трудности при проектирането.

• Двигател "β - Стърлинг":

Дизайнът използва една затворена верига, с различни температури в краищата (студено, горещо). В кухината е разположено бутало с изместител. Изместител разделя пространството на студена и гореща зони. Обменът на студ и топлина се осъществява чрез изпомпване на вещество през топлообменник. Конструктивно топлообменникът е направен в две версии: външен, комбиниран с изместител.

• Двигател "γ - Стърлинг":

Механизмът на буталото предвижда използването на два затворени кръга: студен и с изместител. Захранването се сваля от студено бутало. Буталото на буталото е горещо от едната страна и студено от другата. Топлообменникът е разположен както вътре, така и извън конструкцията.

Някои електроцентрали не са подобни на основните типове двигатели:

• Ротационен двигател на Стърлинг.

Конструктивно изобретението с два ротора на вала. Частта извършва ротационни движения в затворено цилиндрично пространство. Заложен е синергичен подход към изпълнението на цикъла. Тялото съдържа радиални прорези. В вдлъбнатините се вкарват остриета с определен профил. Плочите се поставят върху ротора и могат да се движат по оста, когато механизмът се върти. Всички детайли създават променящи се обеми с явления, протичащи в тях. Обемите на различните ротори са свързани с канали. Подреждането на каналите е изместено с 90° един спрямо друг. Изместването на роторите един спрямо друг е 180°.

• Термоакустичен двигател на Стърлинг.

Двигателят използва акустичен резонанс за извършване на процеси. Принципът се основава на движението на материята между гореща и студена кухина. Веригата намалява броя на движещите се части, трудността при отстраняване на получената мощност и поддържане на резонанс. Дизайнът се отнася до двигателя със свободно бутало.

Направи си сам двигател на Стърлинг

Днес доста често в онлайн магазина можете да намерите сувенири, направени под формата на въпросния двигател. Конструктивно и технологично механизмите са доста прости, ако желаете, двигателят на Стърлинг е лесен за конструиране със собствените си ръце от импровизирани средства. В интернет можете да намерите голям брой материали: видеоклипове, чертежи, изчисления и друга информация по тази тема.

Нискотемпературен двигател на Стърлинг:

• Помислете за най-простата версия на вълновия двигател, за която ще ви трябва консервна кутия, мека полиуретанова пяна, диск, болтове и кламери. Всички тези материали са лесни за намиране у дома, остава да изпълните следните стъпки:
• Вземете мека полиуретанова пяна, изрежете кръг с два милиметра по-малък от вътрешния диаметър на кутията. Височината на пяната е два милиметра повече от половината от височината на кутията. Гумата от пяна играе ролята на изместител в двигателя;
• Вземете капака на буркана, направете дупка в средата с диаметър два милиметра. Запоете кух прът към отвора, който ще служи като водач за свързващия прът на двигателя;
• Вземете кръг, изрязан от дунапрен, поставете винт в средата на кръга и го заключете от двете страни. Запоете предварително изправен кламер към шайбата;
• Пробийте дупка на два сантиметра от центъра с диаметър три милиметра, прокарайте изместителя през централния отвор на капака, запоете капака към буркана;
• Направете малък цилиндър от калай с диаметър един и половина сантиметра, запоете го към капака на кутията по такъв начин, че страничният отвор на капака да е ясно центриран вътре в цилиндъра на двигателя;
• Направете колянов вал на двигателя от кламер. Изчислението се извършва по такъв начин, че разстоянието между коленете да е 90 °;
• Направете стойка за коляновия вал на двигателя. От пластмасов филм направете еластична мембрана, поставете филма върху цилиндъра, прокарайте го, фиксирайте го;

• Направете сами свързващ прът на двигателя, огънете единия край на изправения продукт под формата на кръг, вкарайте другия край в парче гума. Дължината се регулира по такъв начин, че в най-ниската точка на вала мембраната се прибира, а в крайната горна точка мембраната е максимално удължена. По същия начин регулирайте другия свързващ прът;
• Залепете свързващия прът на двигателя с гумен връх към мембраната. Монтирайте свързващия прът без гумен накрайник върху изместителя;
• Поставете маховик от диска върху коляновия механизъм на двигателя. Прикрепете крачетата към буркана, за да не държите продукта в ръцете си. Височината на краката ви позволява да поставите свещ под буркана.

След като успяхме да направим двигател на Стърлинг у дома, двигателят се стартира. За да направите това, под буркана се поставя запалена свещ и след като бурканът се затопли, те дават тласък на маховика.

Разгледаната опция за монтаж може бързо да се сглоби у дома, като визуална помощ. Ако си поставите цел и желание да направите двигателя на Стърлинг възможно най-близо до фабричните аналози, има чертежи на всички детайли в публичното пространство. Изпълнението стъпка по стъпка на всеки възел ще ви позволи да създадете работещо оформление, което не е по-лошо от търговските версии.

Предимства

Двигателят на Стърлинг има следните предимства:

• За работата на двигателя е необходима температурна разлика, кое гориво причинява нагряване не е важно;
• Не е необходимо да се използват приставки и спомагателно оборудване, дизайнът на двигателя е прост и надежден;
• Ресурсът на двигателя, поради конструктивните характеристики, е 100 000 часа работа;
• Работата на двигателя не създава външен шум, тъй като няма детонация;
• Процесът на работа на двигателя не е придружен от емисии на отпадни вещества;
• Работата на двигателя е придружена от минимални вибрации;
• Процесите в заводските цилиндри са екологични. Използването на правилния източник на топлина поддържа двигателя чист.

недостатъци

Недостатъците на двигателя на Стърлинг включват:

• Трудно е да се установи масово производство, тъй като дизайнът на двигателя изисква използването на голямо количество материали;
• Голямо тегло и големи размери на двигателя, тъй като за ефективно охлаждане трябва да се използва голям радиатор;
• За да се увеличи ефективността, двигателят се усилва, като се използват сложни вещества (водород, хелий) като работен флуид, което прави работата на агрегата опасна;
• Високата температурна устойчивост на стоманените сплави и тяхната топлопроводимост усложняват производствения процес на двигателя. Значителните топлинни загуби в топлообменника намаляват ефективността на агрегата, а използването на специфични материали оскъпява производството на двигателя;
• За регулиране и превключване на двигателя от режим в режим трябва да се използват специални устройства за управление.

Използване

Двигателят на Стърлинг намери своята ниша и се използва активно, където размерите и всеядността са важен критерий:

• Двигател-генератор на Стърлинг.

Механизъм за преобразуване на топлина в електрическа енергия. Често има продукти, използвани като преносими туристически генератори, инсталации за използване на слънчева енергия.

• Двигателят е като помпа (електрическа).

Двигателят се използва за монтаж във веригата на отоплителните системи, спестявайки електрическа енергия.

• Двигателят е като помпа (нагревател).

В страни с топъл климат двигателят се използва като нагревател.

Двигател на Стърлинг на подводница:

• Двигателят е като помпа (охладител).

Почти всички хладилници използват термопомпи в своя дизайн, инсталирането на двигател на Стърлинг спестява ресурси.

• Двигателят е като помпа, която създава ултра ниски нива на топлина.

Устройството се използва като хладилник. За да направите това, процесът се стартира в обратна посока. Уредите втечняват газ, охлаждат измервателните елементи в прецизни механизми.

• Подводен двигател.

Подводниците на Швеция и Япония работят благодарение на двигателя.

Двигател на Стърлинг като слънчева инсталация:

• Двигателят е като батерия с енергия.

Горивото в такива агрегати, солта се топи, двигателят се използва като източник на енергия. По енергийни резерви двигателят изпреварва химическите елементи.

• соларен двигател.

Преобразувайте слънчевата енергия в електричество. Веществото в този случай е водород или хелий. Двигателят е поставен във фокуса на максималната концентрация на енергията на слънцето, създадена с помощта на параболична антена.

Можете, разбира се, да закупите красиви фабрични модели двигатели на Стърлинг, като например в този китайски онлайн магазин. Въпреки това, понякога искате да създадете себе си и да направите нещо, дори и от импровизирани средства. Нашият уебсайт вече има няколко варианта за производство на тези двигатели и в тази публикация вижте един много прост вариант за изработка у дома.

Вижте по-долу за 3 опции DIY.

Дмитрий Петраков, по популярно търсене, засне инструкции стъпка по стъпка за сглобяване на мощен двигател на Стърлинг, спрямо неговите размери и количеството консумирана топлина. Този модел използва материали, които са достъпни за всеки зрител и широко достъпни - всеки може да ги придобие. Всички размери, представени в това видео, са избрани от автора въз основа на дългогодишен опит със Стърлингс от този дизайн и за този конкретен случай те са оптимални.

Този модел използва материали, достъпни за всеки зрител, и общи материали, така че всеки може да ги придобие. Всички размери, представени в това видео, са избрани въз основа на дългогодишен опит със Стърлингс от този дизайн и за този конкретен случай те са оптимални.

С усещане, усет и подредба.

Стърлингов двигател в работа с товар (водна помпа).

Водната помпа, сглобена като работещ прототип, е проектирана да бъде сдвоена с двигатели на Стърлинг. Особеността на помпата се крие в ниската консумация на енергия, необходима за завършване на работата й: такава конструкция използва само малка част от динамичния вътрешен работен обем на двигателя и по този начин влияе до минимум на неговата производителност.

Стърлинг мотор от кутия

За да го направите, ще ви трябват импровизирани материали: кутия с консерви, малко парче гума от пяна, компактдиск, два болта и кламери.

Гумата от пяна е един от най-разпространените материали, използвани при производството на двигатели на Стърлинг. От него се прави изместител на двигателя. От парче наша пяна гума изрязваме кръг, правим диаметъра му с два милиметра по-малък от вътрешния диаметър на кутията, а височината е малко повече от половината от него.

Пробиваме дупка в центъра на капака, в която след това вкарваме свързващия прът. За плавно движение на свързващия прът правим спирала от кламер и я запояваме към капака.

Пробиваме кръга от дунапрен каучук в средата с винт и го заключваме с шайба отгоре и отдолу с шайба и гайка. След това прикрепяме парче кламер чрез запояване, като предварително го изправихме.

Сега забиваме изместителя в предварително направената дупка в капака и херметически спояваме капака и буркана. Правим малка бримка в края на кламера и пробиваме още една дупка в капака, но малко повече от първата.

Изработваме цилиндър от калай с помощта на запояване.

Прикрепяме готовия цилиндър към буркана с поялник, така че да не останат празнини на мястото на запояване.

Правим колянов вал от кламер. Разстоянието между коленете трябва да бъде на 90 градуса. Коляното, което ще бъде над цилиндъра на височина, е с 1-2 мм по-голямо от другото.

Правим стелажи за вала от кламери. Изработка на мембрана За да направите това, поставяме пластмасов филм върху цилиндъра, натискаме го малко навътре и го фиксираме върху цилиндъра с конец.

Съединителният прът, който ще трябва да бъде прикрепен към мембраната, е направен от кламер и се вкарва в парче гума. Дължината на свързващия прът трябва да бъде направена по такъв начин, че в долната мъртва точка на вала мембраната да се изтегля в цилиндъра, а в най-високата, напротив, да се удължава. Вторият свързващ прът е конфигуриран по същия начин.

Залепваме свързващия прът с гума към мембраната, а другия прикрепяме към изместителя.

Прикрепяме краката от кламерите към буркана с поялник и прикрепяме маховика към манивелата. Например, можете да използвате CD.

Двигател на Стърлинг, произведен у дома. Сега остава да внесете топлина под буркана - запалете свещ. И след няколко секунди натиснете маховика.

Как да си направим прост двигател на Стърлинг (със снимки и видео)

www.newphysicist.com

Нека направим двигател на Стърлинг.

Двигателят на Стърлинг е топлинен двигател, който работи чрез циклично компресиране и разширяване на въздух или друг газ (работна течност) при различни температури, така че да има нетно преобразуване на топлинната енергия в механична работа. По-конкретно, двигателят на Стърлинг е регенеративен топлинен двигател с затворен цикъл с постоянно газообразен работен флуид.

Двигателите на Стърлинг са по-ефективни от парните машини и могат да достигнат 50% ефективност. Те също така могат да работят безшумно и могат да използват почти всеки източник на топлина. Източникът на топлинна енергия се генерира извън двигателя на Стърлинг, а не чрез вътрешно горене, както е при двигателите на Ото или дизелов цикъл.

Двигателите на Стърлинг са съвместими с алтернативни и възобновяеми енергийни източници, т.кте могат да станат по-значими с покачването на цената на традиционните горива и в светлината на проблеми като изчерпване на петролните запаси и промяна на климата.

В този проект ще ви дадем прости инструкции за създаване на много прост двигател Направи си сам Стърлинг с помощта на епруветка и спринцовка .

Как да си направим прост двигател на Стърлинг - видео

Компоненти и стъпки за направата на двигател на Стърлинг

1. Парче твърда дървесина или шперплат

Това е основата за вашия двигател. По този начин той трябва да бъде достатъчно твърд, за да се справи с движенията на двигателя. След това направете три малки дупки, както е показано на снимката. Можете също да използвате шперплат, дърво и др.

2. Мраморни или стъклени мъниста

В двигателя на Стърлинг тези топки изпълняват важна функция. В този проект мраморът действа като изместител на горещ въздух от топлата страна на епруветката към студената страна. Когато мраморът измести горещия въздух, той се охлажда.

3. Пръчки и винтове

Шипове и винтове се използват за задържане на тръбата в удобна позиция за свободно движение във всяка посока без никакво прекъсване.

4. Гумени парчета

Купете гумичка и я нарежете на следните форми. Използва се за сигурно задържане на тръбата и поддържане на нейната плътност. Не трябва да има изтичане в отвора на тръбата. Ако е така, проектът няма да бъде успешен.

5. Спринцовка

Спринцовката е една от най-важните и движещи се части в обикновен двигател на Стърлинг. Добавете малко лубрикант към вътрешността на спринцовката, за да може буталото да се движи свободно вътре в цевта. Тъй като въздухът се разширява вътре в епруветката, той избутва буталото надолу. В резултат на това цевта на спринцовката се придвижва нагоре. В същото време мраморът се търкаля към горещата страна на тръбата и изтласква горещия въздух навън и го кара да се охлади (намалява обема).

6. Епруветка Епруветката е най-важният и работещ компонент на обикновен двигател на Стърлинг. Епруветката е направена от определен тип стъкло (като боросиликатно стъкло), което е силно топлоустойчиво. Така че може да се нагрява до високи температури.

Как работи двигател на Стърлинг?

Някои хора казват, че двигателите на Стърлинг са прости. Ако това е вярно, то точно като големите уравнения на физиката (например E = mc2), те са прости: те са прости на повърхността, но по-богати, по-сложни и потенциално много объркващи, докато не ги осъзнаете. Мисля, че е по-безопасно да мислим за двигателите на Стърлинг като сложни: много много лоши видеоклипове в YouTube показват колко лесно е да ги „обясним“ по много непълен и незадоволителен начин.

Според мен не можете да разберете двигателя на Стърлинг само като го построите или гледате как работи отвън: трябва сериозно да помислите за цикъла от стъпки, през които преминава, какво се случва с газа вътре и как се различава от какво се случва в обикновена парна машина.

Всичко, което е необходимо за работата на двигателя, е наличието на температурна разлика между горещите и студените части на газовата камера. Създадени са модели, които могат да работят само с температурна разлика от 4 °C, въпреки че фабричните двигатели вероятно ще работят с разлика от няколкостотин градуса. Тези двигатели може да се превърнат в най-ефективната форма на двигател с вътрешно горене.

Двигатели на Стърлинг и концентрирана слънчева енергия

Двигателите на Стърлинг осигуряват чист метод за преобразуване на топлинната енергия в движение, което може да задвижва генератор. Най-често срещаната подредба е двигателят да е в центъра на параболично огледало. Огледалото ще бъде монтирано на тракера, за да фокусира слънчевите лъчи върху двигателя.

* Стърлинг двигател като приемник

Може да сте си играли с изпъкнали лещи през учебните си дни. Концентриране на слънчева енергия за изгаряне на лист хартия или кибрит, прав ли съм? Новите технологии се развиват ден след ден. Концентрираната слънчева топлинна енергия придобива все повече внимание в наши дни.

По-горе е кратко видео на обикновен двигател на епруветка, използващ стъклени перли като пропелант и стъклена спринцовка като принудително бутало.

Този прост двигател на Стърлинг е построен от материали, които се предлагат в повечето училищни научни лаборатории и може да се използва за демонстриране на обикновен топлинен двигател.

Диаграма налягане-обем на цикъл

Процес 1 → 2 Разширяване на работния газ в горещия край на тръбата, топлината се предава на газа и газът се разширява, увеличавайки обема и избутвайки буталото на спринцовката нагоре.

Процес 2 → 3 Когато мрамора се движи към горещия край на тръбата, газът се изтласква от горещия край на тръбата към студения край и докато газът се движи, той отдава топлина на стената на тръбата.

Процес 3 → 4 Топлината се отстранява от работния газ и обемът намалява, буталото на спринцовката се придвижва надолу.

Процес 4 → 1 Завършва цикъла. Работният газ се движи от студения край на тръбата към горещия край, докато мрамори го изместват, получавайки топлина от стената на тръбата, докато се движи, като по този начин увеличава налягането на газа.

Двигателят на Стърлинг е двигател, който може да работи на топлинна енергия. В този случай източникът на топлина абсолютно не е важен. Основното е, че има температурна разлика, в който случай този двигател ще работи. Авторът разбра как да направи модел на такъв двигател от кутия Coca-Cola.

Материали и инструменти
- един балон;
- 3 кутии кола;
- електрически клеми, пет броя (за 5А);
- нипели за закрепване на спици на велосипед (2 броя);
- метална вата;
- парче стоманена тел с дължина 30 см и напречно сечение 1 мм;
- парче дебела тел от стомана или мед с диаметър от 1,6 до 2 мм;
- щифт от дърво с диаметър 20 мм (дължина 1 см);
- капачка за бутилка (пластмаса);
- ел. окабеляване (30 см);
- Супер лепило;
- вулканизиран каучук (около 2 квадратни сантиметра);
- въдица (дължина около 30 см);
- чифт тежести за балансиране (например никел);
- CD дискове (3 броя);
- буталки;
- друга тенекия за направа на камина;
- топлоустойчив силикон и тенекия за създаване на водно охлаждане.

Стъпка първа. Подготовка на буркани
На първо място, трябва да вземете два буркана и да отрежете върховете им. Ако върховете се изрязват с ножица, получените прорези ще трябва да бъдат шлифовани с пила.
След това трябва да отрежете дъното на буркана. Това може да се направи с нож.

Стъпка втора. Създаване на бленда
Като диафрагма авторът използва балон, който е подсилен с вулканизиран каучук. Топката трябва да бъде изрязана и издърпана над буркана, както е показано на снимката. След това парче вулканизиран каучук се залепва към центъра на диафрагмата. След като лепилото се втвърди, в центъра на диафрагмата се пробива дупка за инсталиране на жицата. Най-лесният начин да направите това е с щифт, който може да се остави в отвора до сглобяването.

Стъпка трета. Изрязване и създаване на дупки в капака
В стените на капака трябва да пробиете два отвора от 2 мм всеки, те са необходими за монтиране на оста на въртене на лостовете. В долната част на капака трябва да се пробие друг отвор, през него ще премине тел, който ще бъде свързан към изместителя.

На последния етап капакът трябва да бъде изрязан, както е показано на снимката. Това се прави, така че изместващият проводник да не се придържа към ръбовете на капака. За такава работа са подходящи помощни ножици.

Стъпка четвърта. Пробиване
В буркана трябва да пробиете два отвора за лагерите. В този случай това беше направено с 3,5 мм бормашина.

Пета стъпка. Създаване на прозорец за гледане
В корпуса на двигателя трябва да се изреже прозорец за наблюдение. Сега ще бъде възможно да се наблюдава как функционират всички възли на устройството.

Стъпка шеста. Модификация на терминала
Трябва да вземете клемите и да премахнете пластмасовата изолация от тях. След това се взема бормашина и се правят проходни отвори по краищата на клемите. Общо трябва да пробиете 3 терминала, докато два трябва да останат непробити.

Стъпка седма. Създаване на ливъридж
Като материал за създаване на лостове се използва медна тел, чийто диаметър е 1,88 мм. Как точно да огънете иглите за плетене е показано на снимките. Можете да използвате и стоманена тел, просто е по-приятно да работите с медна тел.

Стъпка осма. Създаване на лагери
За да направите лагери, ще ви трябват две нипели за велосипеди. Диаметърът на отвора трябва да се провери. Авторът ги проби със свредло 2 мм.

Стъпка девет. Монтаж на лостове и лагери
Лостовете могат да се монтират директно през прозореца за наблюдение. Единият край на жицата трябва да е дълъг, ще има маховик. Лагерите трябва да са здраво поставени. Ако има хлабина, те могат да бъдат залепени.

Стъпка десета. Създаване на Displacer
Изместител е изработен от стоманена вата за полиране. За да се създаде изместител, се взема стоманена тел, върху нея се прави кука и след това върху жицата се навива необходимото количество памучна вата. Измествачът трябва да е достатъчно голям, за да се движи свободно в кутията. Общата височина на изместителя не трябва да надвишава 5 cm.

В резултат на това от едната страна на памучната вата е необходимо да се оформи спирала от тел, така че да не излиза от ватата, а от другата страна е направена примка от телта. След това към този контур се завързва въдица, която впоследствие се изтегля през центъра на диафрагмата. Вулканизираната гума трябва да е в средата на контейнера.

Стъпка 11 Създайте резервоар под налягане
Необходимо е да отрежете дъното на буркана, така че да останат около 2,5 см от основата му. Изместителят заедно с диафрагмата трябва да се постави в резервоара. След това целият този механизъм се монтира в края на кутията. Диафрагмата трябва да се затегне малко, за да не провисне.

След това трябва да вземете терминала, който не е пробит, и да опънете въдицата през него. Възелът трябва да бъде залепен, така че да не се движи. Жицата трябва да бъде добре смазана с масло и в същото време да се уверите, че измествачът лесно издърпва линията.
Стъпка 12 Създайте бутащи пръти
Избутващите пръти свързват диафрагмата и лостовете. Това се прави с парче медна тел с дължина 15 см.

Вечерта беше, нямаше какво да се прави 🙂 и децата дълго искаха да обяснят как работи двигателят, реших да го обясня на модела.

Две консерви, две вечери по два часа и ето модел на двигателя на Стърлинг

Накратко, принципът на работа на двигателя се обяснява със следната снимка:

Принципът на работа на нискотемпературния двигател на Стърлинг

1 празен

По-добре е да използвате буркан с цаца, който се отваря с издърпване на щипката, т.к. тогава ще трябва да запоим капака обратно и имаме нужда от равномерен разрез.

2) Изместител е направен от парче гума от пяна, с диаметър малко по-малък от вътрешния диаметър на кутията и дебелина около половината от вътрешната височина на кутията

3) Правим 2 отвора на капака: един в средата за изместващия прът, вторият отстрани за втулката на работното бутало. Под ръкава се използва основата на автомобилна крушка

Под пръта се използва скрепер

Сглобяваме конструкцията, запояваме капака, проверяваме за течове

Монтаж на коляновия вал

И вижте резултата

По време на експериментите първата проба се разпадна, след отваряне установи, че изместителят е изгорял

Но както се казва, те се учат от грешките, ще се опитам да поправя двигателя, като вземам предвид направените грешки. Най-важното беше постигнато, двигателят започна да работи въпреки много грубия монтаж.

Първо, взех по-топлоустойчив материал за изместител, изкопах туристически котлон на балкона и изрязах нов изместител.

Второ, реших да направя тласкащата пръчка от по-дебел материал, демонтирах дефектното CD устройство и свалих водещия прът от него.

Процесът на сглобяване най-вероятно ще бъде дълъг поради липсата на свободно време през работната седмица, но като цяло няма къде да бързам, докато публикувам мислите си.

3) Реших също да направя коляновия вал от същите водачи (освен ако, разбира се, не са запоени ???)

ще изглежда приблизително така:

Е, като маховик адаптирайте електрическия мотор от задвижването, опитайте се да го използвате като генератор, това са идеите, нека видим какво ще стане ...

17.02.2013 г. модел #2 е готов, засега без генератор, засега експериментално постигаме оптималната стъпка на коляното на буталото