Čo urobiť preháňadlo pre Stirlingov motor. Urob si sám Stirlingov motor

V ktorom sa pracovná tekutina (plynná alebo kvapalná) pohybuje v uzavretom objeme, v skutočnosti ide o druh motora s vonkajším spaľovaním. Tento mechanizmus je založený na princípe periodického ohrevu a chladenia pracovnej tekutiny. K extrakcii energie dochádza z vznikajúceho objemu pracovnej tekutiny. Stirlingov motor funguje nielen z energie horiaceho paliva, ale takmer z akéhokoľvek zdroja.Tento mechanizmus si nechal patentovať Škót Robert Stirling v roku 1816.

Opísaný mechanizmus má napriek nízkej účinnosti množstvo výhod, predovšetkým je to jednoduchosť a nenáročnosť. Vďaka tomu sa mnohí amatérski dizajnéri pokúšajú zostaviť Stirlingov motor vlastnými rukami. Niekomu sa to podarí a niekomu nie.

V tomto článku zvážime Stirling vlastnými rukami z improvizovaných materiálov. Budeme potrebovať tieto polotovary a nástroje: plechovka (môžete ju použiť spod šproty), plech, kancelárske sponky, penová guma, guma, taška, nožnice, kliešte, nožnice, spájkovačka,

Teraz začneme s montážou. Tu je podrobný návod, ako vyrobiť Stirlingov motor vlastnými rukami. Najprv musíte nádobu umyť, vyčistiť okraje brúsnym papierom. Z plechu vystrihneme kruh tak, aby ležal na vnútorných okrajoch plechovky. Určíme stred (na to používame strmeň alebo pravítko), urobíme dieru nožnicami. Ďalej si vezmeme medený drôtik a sponku, sponku zarovnáme, na konci urobíme krúžok. Na sponku namotáme drôtik - štyri pevné otáčky. Potom výslednú špirálu spájkujeme malým množstvom spájky. Potom je potrebné opatrne prispájkovať špirálu k otvoru v kryte tak, aby stonka bola kolmá na kryt. Spinka by sa mala voľne pohybovať.

Potom je potrebné urobiť komunikačný otvor vo veku. Vyrábame vytesňovač z penovej gumy. Jeho priemer by mal byť o niečo menší ako priemer plechovky, ale nemala by tam byť veľká medzera. Výška pretláčača je o niečo viac ako polovica plechovky. V strede penovej gumy sme vyrezali otvor pre rukáv, ktorý môže byť vyrobený z gumy alebo korku. Do výslednej objímky vložíme tyč a všetko prilepíme. Premiestňovač musí byť umiestnený rovnobežne s krytom, čo je dôležitá podmienka. Ďalej zostáva zavrieť nádobu a spájkovať okraje. Šev musí byť zapečatený. Teraz pristúpime k výrobe pracovného valca. Za týmto účelom vystrihnite z cínu pás dlhý 60 mm a široký 25 mm, pomocou klieští ohnite okraj o 2 mm. Vytvarujeme objímku, potom prispájkujeme okraj, potom je potrebné objímku prispájkovať ku krytu (nad otvorom).

Teraz môžete začať vyrábať membránu. Aby ste to urobili, odrežte kúsok filmu z obalu, trochu ho zatlačte prstom dovnútra, okraje stlačte elastickým pásom. Ďalej je potrebné skontrolovať správnosť montáže. Spodnú časť plechovky zahrejeme na oheň, stiahneme stopku. V dôsledku toho by sa membrána mala ohnúť smerom von a ak sa tyč uvoľní, pretláčač by sa mal vlastnou váhou spustiť, respektíve by sa membrána vrátila na svoje miesto. V prípade, že je premiestňovač vyrobený nesprávne alebo spájkovanie plechovky nie je tesné, tyč sa nevráti na svoje miesto. Potom vyrobíme kľukový hriadeľ a hrebene (rozstup kľúk by mal byť 90 stupňov). Výška kľúk by mala byť 7 mm a posúvačov 5 mm. Dĺžka ojníc je určená polohou kľukového hriadeľa. Koniec kľuky je zasunutý do korku. Takže sme sa pozreli na to, ako zostaviť Stirlingov motor vlastnými rukami.

Takýto mechanizmus bude fungovať z obyčajnej sviečky. Ak k zotrvačníku pripojíte magnety a vezmete cievku akváriového kompresora, potom takéto zariadenie môže nahradiť jednoduchý elektromotor. Ako vidíte, vlastnými rukami nie je výroba takéhoto zariadenia vôbec náročná. Bola by tu túžba.

Nahradil iné typy elektrární, avšak práce zamerané na upustenie od používania týchto blokov naznačujú blízku zmenu na vedúcich pozíciách.

Od začiatku technologického pokroku, keď sa len začínalo používať motory spaľujúce palivo vo vnútri, ich prevaha nebola zrejmá. Parný stroj ako konkurent obsahuje množstvo výhod: popri trakčných parametroch je tichý, všežravý, ľahko sa ovláda a konfiguruje. Ale ľahkosť, spoľahlivosť a účinnosť umožnili spaľovaciemu motoru prevziať paru.

Dnes sú v popredí otázky ekológie, ekonomiky a bezpečnosti. To núti inžinierov vrhnúť svoje sily na sériové jednotky pracujúce na obnoviteľných zdrojoch paliva. V roku 16 devätnásteho storočia Robert Stirling zaregistroval motor poháňaný externými zdrojmi tepla. Inžinieri veria, že táto jednotka je schopná zmeniť moderného lídra. Stirlingov motor v sebe spája účinnosť, spoľahlivosť, tichý chod, na akékoľvek palivo, to z produktu robí hráča na automobilovom trhu.

Robert Stirling (1790-1878):

História Stirlingovho motora

Spočiatku bola inštalácia vyvinutá s cieľom nahradiť stroj poháňaný parou. Kotly parných mechanizmov explodovali, keď tlak prekročil povolené normy. Z tohto hľadiska je Stirling oveľa bezpečnejší, funguje s použitím teplotného rozdielu.

Princíp činnosti Stirlingovho motora je striedavo dodávať alebo odoberať teplo z látky, na ktorej sa pracuje. Samotná látka je uzavretá v uzavretom objeme. Úlohu pracovnej látky plnia plyny alebo kvapaliny. Existujú látky, ktoré plnia úlohu dvoch zložiek, plyn sa premieňa na kvapalinu a naopak. Kvapalnopiestový Stirlingov motor má: malé rozmery, výkonný, generuje vysoký tlak.

Zníženie a zvýšenie objemu plynu pri ochladzovaní alebo ohrievaní je potvrdené zákonom termodynamiky, podľa ktorého všetky zložky: stupeň ohrevu, množstvo priestoru, ktorý látka zaberá, sila pôsobiaca na jednotku plochy , súvisia a sú opísané vzorcom:

P*V=n*R*T

• P je sila plynu v motore na jednotku plochy;
• V je kvantitatívna hodnota, ktorú zaberá plyn v priestore motora;
• n je molárne množstvo plynu v motore;
• R je plynová konštanta;
• T je stupeň zahriatia plynu v motore K,

Model Stirlingovho motora:

Vzhľadom na nenáročnosť inštalácií sú motory rozdelené na: tuhé palivo, kvapalné palivo, solárna energia, chemická reakcia a iné druhy vykurovania.

Cyklus

Stirlingov motor s vonkajším spaľovaním využíva súbor rovnomenných javov. Účinok prebiehajúceho pôsobenia v mechanizme je vysoký. Vďaka tomu je možné navrhnúť motor s dobrými vlastnosťami v rámci bežných rozmerov.

Malo by sa vziať do úvahy, že konštrukcia mechanizmu poskytuje ohrievač, chladničku a regenerátor, zariadenie na odstraňovanie tepla z látky a vracanie tepla v správnom čase.

Ideálny Stirlingov cyklus (diagram "teplota-objem"):

Ideálne kruhové javy:

• 1-2 Zmena lineárnych rozmerov látky s konštantnou teplotou;
• 2-3 Odvod tepla z látky do výmenníka tepla, priestor, ktorý látka zaberá, je konštantný;
• 3-4 Nútené zmenšenie priestoru, ktorý látka zaberá, teplota je konštantná, teplo sa odoberá do chladiča;
• 4-1 Nútené zvýšenie teploty látky, obsadený priestor je konštantný, teplo sa dodáva z výmenníka tepla.

Ideálny Stirlingov cyklus (diagram tlak-objem):

Z výpočtu (mol) látky:

Vstup tepla:

Teplo prijaté chladičom:

Výmenník tepla prijíma teplo (proces 2-3), výmenník tepla odovzdáva teplo (proces 4-1):

R – univerzálna plynová konštanta;

CV - schopnosť ideálneho plynu udržať teplo pri konštantnom množstve obsadeného priestoru.

Vďaka použitiu regenerátora zostáva časť tepla ako energia mechanizmu, ktorá sa nemení pri prechádzajúcich kruhových javoch. Chladnička dostáva menej tepla, takže výmenník tepla šetrí teplo ohrievača. Tým sa zvyšuje účinnosť inštalácie.

Účinnosť kruhového javu:

ɳ =

Je pozoruhodné, že bez výmenníka tepla je súbor Stirlingových procesov uskutočniteľný, ale jeho účinnosť bude oveľa nižšia. Spustenie súboru procesov spätne vedie k popisu chladiaceho mechanizmu. V tomto prípade je prítomnosť regenerátora povinnou podmienkou, pretože pri prechode (3-2) nie je možné zohriať látku z chladiča, ktorého teplota je oveľa nižšia. Taktiež nie je možné dodať teplo ohrievaču (1-4), ktorého teplota je vyššia.

Princíp motora

Aby sme pochopili, ako funguje Stirlingov motor, pozrime sa na zariadenie a frekvenciu javov jednotky. Mechanizmus premieňa teplo prijaté z ohrievača umiestneného mimo produktu na silu pôsobiacu na telo. Celý proces prebieha v dôsledku teplotného rozdielu v pracovnej látke, ktorá je v uzavretom okruhu.

Princíp fungovania mechanizmu je založený na expanzii vplyvom tepla. Bezprostredne pred expanziou sa látka v uzavretom okruhu zahrieva. V súlade s tým sa látka pred lisovaním ochladí. Samotný valec (1) je obalený vodným plášťom (3), teplo sa privádza dnu. Piest, ktorý vykonáva prácu (4), je umiestnený v puzdre a utesnený krúžkami. Medzi piestom a dnom je posuvný mechanizmus (2), ktorý má značné medzery a voľne sa pohybuje. Látka v uzavretom okruhu sa pohybuje cez objem komory v dôsledku vytesňovača. Pohyb hmoty je obmedzený na dva smery: spodok piestu, spodok valca. Pohyb posúvača zabezpečuje ojnica (5), ktorá prechádza piestom a je ovládaná excentrom o 90° oneskoreným oproti pohonu piestu.

• Pozícia "A":

Piest je umiestnený v najnižšej polohe, látka je ochladzovaná stenami.

• Pozícia "B":

Vytesňovač zaberá hornú polohu, pohybuje sa, prechádza látkou cez koncové štrbiny na dno a ochladzuje sa. Piest je nehybný.

• Pozícia "C":

Látka prijíma teplo, pôsobením tepla zväčšuje svoj objem a dvíha expandér s piestom nahor. Práca je vykonaná, po ktorej vytláčač klesne na dno, vytlačí látku a ochladí.

• Pozícia "D":

Piest ide dole, stlačí chladenú látku, vykoná sa užitočná práca. Zotrvačník slúži v konštrukcii ako akumulátor energie.

Uvažovaný model je bez regenerátora, takže účinnosť mechanizmu nie je vysoká. Teplo látky po práci sa odvádza do chladiacej kvapaliny pomocou stien. Teplota nestihne klesnúť o požadovanú hodnotu, preto sa čas chladenia predlžuje, otáčky motora sú nízke.

Typy motorov

Štrukturálne existuje niekoľko možností pomocou Stirlingovho princípu, hlavné typy sú:

Konštrukcia využíva dva rôzne piesty umiestnené v rôznych obrysoch. Prvý okruh sa používa na vykurovanie, druhý okruh na chladenie. Podľa toho má každý piest svoj vlastný regenerátor (horúci a studený). Zariadenie má dobrý pomer výkonu a hlasitosti. Nevýhodou je, že teplota horúceho regenerátora spôsobuje konštrukčné ťažkosti.

• Motor "β - Stirling":

Konštrukcia využíva jeden uzavretý okruh, s rôznymi teplotami na koncoch (studené, horúce). V dutine je umiestnený piest s posúvačom. Vytesňovač rozdeľuje priestor na studenú a horúcu zónu. K výmene chladu a tepla dochádza čerpaním látky cez výmenník tepla. Konštrukčne je výmenník tepla vyrobený v dvoch verziách: vonkajší, kombinovaný s pretláčačom.

• Motor "γ - Stirling":

Piestový mechanizmus umožňuje použitie dvoch uzavretých okruhov: studeného a s vytesňovačom. Napájanie je odoberané studeným piestom. Výtlačný piest je na jednej strane horúci a na druhej studený. Výmenník tepla je umiestnený vo vnútri aj mimo konštrukcie.

Niektoré elektrárne nie sú podobné hlavným typom motorov:

• Rotačný Stirlingov motor.

Konštrukčne má vynález dva rotory na hriadeli. Diel vykonáva rotačné pohyby v uzavretom valcovom priestore. Bol stanovený synergický prístup k implementácii cyklu. Telo obsahuje radiálne štrbiny. Čepele s určitým profilom sú vložené do vybraní. Dosky sú umiestnené na rotore a môžu sa pohybovať pozdĺž osi, keď sa mechanizmus otáča. Všetky detaily vytvárajú meniace sa objemy s javmi, ktoré sa v nich odohrávajú. Objemy rôznych rotorov sú spojené kanálmi. Usporiadania kanálov sú navzájom posunuté o 90°. Posun rotorov voči sebe je 180°.

• Termoakustický Stirlingov motor.

Motor využíva na vykonávanie procesov akustickú rezonanciu. Princíp je založený na pohybe hmoty medzi horúcou a studenou dutinou. Obvod znižuje počet pohyblivých častí, ťažkosti pri odstraňovaní prijímaného výkonu a udržiavanie rezonancie. Konštrukcia sa vzťahuje na typ motora s voľným piestom.

Urob si sám Stirlingov motor

Dnes pomerne často v internetovom obchode nájdete suveníry vyrobené vo forme príslušného motora. Štrukturálne a technologicky sú mechanizmy pomerne jednoduché, v prípade potreby je možné Stirlingov motor ľahko postaviť vlastnými rukami z improvizovaných prostriedkov. Na internete nájdete veľké množstvo materiálov: videá, výkresy, výpočty a ďalšie informácie o tejto téme.

Nízkoteplotný Stirlingov motor:

• Zvážte najjednoduchšiu verziu vlnového motora, pre ktorú budete potrebovať plechovku, mäkkú polyuretánovú penu, disk, skrutky a kancelárske sponky. Všetky tieto materiály sa dajú ľahko nájsť doma, zostáva vykonať nasledujúce kroky:
• Vezmite mäkkú polyuretánovú penu, vyrežte kruh o dva milimetre menší, ako je vnútorný priemer plechovky. Výška peny je o dva milimetre viac ako polovica výšky plechovky. Penová guma hrá úlohu vytesňovača v motore;
• Vezmite viečko nádoby, v strede vytvorte otvor s priemerom dva milimetre. Do otvoru prispájkujte dutú tyč, ktorá bude slúžiť ako vodidlo pre ojnicu motora;
• Vezmite kruh vyrezaný z peny, vložte skrutku do stredu kruhu a zaistite ho na oboch stranách. Prispájkujte vopred vyrovnanú kancelársku sponku k podložke;
• Dva centimetre od stredu vyvŕtajte otvor s priemerom tri milimetre, prevlečte vytesňovač cez stredový otvor veka, prispájkujte veko k nádobe;
• Z cínu vytvorte malý valec s priemerom jeden a pol centimetra, prispájkujte ho na veko plechovky tak, aby bočný otvor veka bol jasne vycentrovaný vo valci motora;
• Vytvorte kľukový hriadeľ motora z kancelárskej sponky. Výpočet sa vykonáva tak, že rozstup kolien je 90 °;
• Vytvorte stojan pre kľukový hriadeľ motora. Z plastovej fólie vytvorte elastickú membránu, položte fóliu na valec, pretlačte ju, zafixujte;

• Vyrobte si ojnicu motora sami, ohnite jeden koniec narovnaného produktu v tvare kruhu, druhý koniec vložte do kusu gumy. Dĺžka sa nastavuje tak, že v najnižšom bode drieku je membrána stiahnutá, v krajnom hornom bode je membrána maximálne vysunutá. Rovnakým spôsobom nastavte druhú ojnicu;
• Ojnicu motora s gumeným hrotom prilepte na membránu. Namontujte ojnicu bez gumového hrotu na premiestňovač;
• Nasaďte zotrvačník z disku na kľukový mechanizmus motora. K tégliku pripevnite nožičky, aby ste výrobok nedržali v rukách. Výška nožičiek umožňuje umiestniť sviečku pod dózu.

Po tom, čo sa nám doma podarilo vyrobiť Stirlingov motor, je motor naštartovaný. Za týmto účelom sa pod nádobu umiestni zapálená sviečka a po zahriatí nádoby dávajú impulz zotrvačníku.

Uvažovaná možnosť inštalácie sa dá rýchlo zostaviť doma ako vizuálna pomôcka. Ak si stanovíte cieľ a želáte si, aby sa Stirlingov motor čo najviac priblížil továrenským náprotivkom, vo verejnej doméne sú nákresy všetkých detailov. Postupné vykonávanie každého uzla vám umožní vytvoriť pracovné rozloženie, ktoré nie je horšie ako komerčné verzie.

Výhody

Stirlingov motor má nasledujúce výhody:

• Pre chod motora je potrebný teplotný rozdiel, ktorý palivo spôsobuje zahrievanie, nie je dôležité;
• Nie je potrebné používať prídavné zariadenia a pomocné zariadenia, konštrukcia motora je jednoduchá a spoľahlivá;
• Zdroj motora je vďaka konštrukčným prvkom 100 000 hodín prevádzky;
• Prevádzka motora nevytvára cudzí hluk, pretože nedochádza k detonácii;
• Proces prevádzky motora nie je sprevádzaný emisiami odpadových látok;
• Prevádzka motora je sprevádzaná minimálnymi vibráciami;
• Procesy vo valcoch závodu sú šetrné k životnému prostrediu. Použitie správneho zdroja tepla udržuje motor čistý.

nevýhody

Nevýhody Stirlingovho motora zahŕňajú:

• Je ťažké zaviesť hromadnú výrobu, pretože konštrukcia motora vyžaduje použitie veľkého množstva materiálov;
• Vysoká hmotnosť a veľké rozmery motora, keďže na efektívne chladenie treba použiť veľký chladič;
• Na zvýšenie účinnosti je motor posilnený pomocou komplexných látok (vodík, hélium) ako pracovnej tekutiny, čo robí prevádzku jednotky nebezpečnou;
• Vysoká teplotná odolnosť oceľových zliatin a ich tepelná vodivosť komplikujú proces výroby motora. Značné tepelné straty vo výmenníku tepla znižujú účinnosť jednotky a použitie špecifických materiálov robí výrobu motora nákladnou;
• Na nastavenie a prepnutie motora z režimu do režimu je potrebné použiť špeciálne ovládacie zariadenia.

Použitie

Stirlingov motor si našiel svoje miesto a aktívne sa používa tam, kde sú rozmery a všežravosť dôležitým kritériom:

• Stirlingov motor-generátor.

Mechanizmus premeny tepla na elektrickú energiu. Často existujú produkty používané ako prenosné turistické generátory, zariadenia na využitie slnečnej energie.

• Motor je ako čerpadlo (elektrické).

Motor sa používa na inštaláciu do okruhu vykurovacích systémov, čím šetrí elektrickú energiu.

• Motor je ako čerpadlo (ohrievač).

V krajinách s teplým podnebím sa motor používa ako ohrievač priestoru.

Stirlingov motor na ponorke:

• Motor je ako čerpadlo (chladič).

Takmer všetky chladničky využívajú vo svojom dizajne tepelné čerpadlá, inštalácia Stirlingovho motora šetrí zdroje.

• Motor je ako čerpadlo, ktoré vytvára extrémne nízke úrovne tepla.

Zariadenie sa používa ako chladnička. Za týmto účelom sa proces spustí v opačnom smere. Jednotky skvapalňujú plyn, chladia meracie prvky v presných mechanizmoch.

• Podvodný motor.

Ponorky Švédska a Japonska fungujú vďaka motoru.

Stirlingov motor ako solárna inštalácia:

• Motor je ako batéria energie.

Palivo v takýchto jednotkách, soľ sa topí, motor sa používa ako zdroj energie. Pokiaľ ide o energetické rezervy, motor je pred chemickými prvkami.

• solárny motor.

Premeňte slnečnú energiu na elektrickú energiu. Látkou je v tomto prípade vodík alebo hélium. Motor je umiestnený v ohnisku maximálnej koncentrácie slnečnej energie, vytvorenej pomocou parabolickej antény.

Môžete si samozrejme kúpiť krásne továrenské modely Stirlingových motorov, ako napríklad v tomto čínskom internetovom obchode. Niekedy však chcete vytvoriť seba a urobiť vec, dokonca aj z improvizovaných prostriedkov. Naša webová stránka už ponúka niekoľko možností výroby týchto motorov a v tejto publikácii si pozrite veľmi jednoduchú možnosť výroby doma.

Nižšie nájdete 3 možnosti DIY.

Dmitrij Petrakov na základe populárnej požiadavky nakrútil podrobné pokyny na zostavenie silného Stirlingovho motora vzhľadom na jeho rozmery a množstvo spotrebovaného tepla. Tento model využíva materiály dostupné každému divákovi a bežné materiály – môže ich získať ktokoľvek. Všetky veľkosti prezentované v tomto videu vybral autor na základe dlhoročných skúseností so Stirlingmi tohto dizajnu a pre tento konkrétny prípad sú optimálne.

Tento model využíva materiály dostupné každému divákovi a bežné materiály, takže ich môže získať ktokoľvek. Všetky veľkosti prezentované v tomto videu boli vybrané na základe dlhoročných skúseností so Stirlingmi tohto dizajnu a pre tento konkrétny prípad sú optimálne.

S citom, zmyslom a usporiadaním.

Stirlingov motor v prevádzke so záťažou (vodné čerpadlo).

Vodné čerpadlo, zostavené ako funkčný prototyp, je navrhnuté tak, aby sa dalo spárovať so Stirlingovými motormi. Zvláštnosť čerpadla spočíva v nízkej spotrebe energie potrebnej na dokončenie jeho práce: takáto konštrukcia využíva len malú časť dynamického vnútorného pracovného objemu motora, a tak ovplyvňuje jeho výkon na minimum.

Stirlingov motor z plechovky

Na jeho výrobu budete potrebovať improvizované materiály: plechovku, malý kúsok penovej gumy, CD, dve skrutky a kancelárske sponky.

Penová guma je jedným z najbežnejších materiálov používaných pri výrobe Stirlingových motorov. Vyrába sa z neho pretláčač motora. Z kusu našej penovej gumy sme vyrezali kruh, jeho priemer bol o dva milimetre menší ako vnútorný priemer plechovky a výška je o niečo väčšia ako polovica.

V strede krytu vyvŕtame otvor, do ktorého potom vložíme ojnicu. Pre plynulý chod ojnice urobíme zo spinky špirálu a prispájkujeme ju na kryt.

Kruh penovej gumy z penovej gumy v strede prepichneme skrutkou a zaistime podložkou zhora a zdola podložkou a maticou. Potom pripevníme kus kancelárskej sponky spájkovaním, ktorý sme predtým narovnali.

Teraz zapichneme vytesňovač do vopred vytvoreného otvoru vo veku a hermeticky prispájkujeme veko a nádobu. Na konci kancelárskej sponky urobíme malú slučku a do veka vyvŕtame ďalší otvor, ale o niečo viac ako ten prvý.

Z cínu pomocou spájkovania vyrobíme valec.

Hotový valec pripevníme k tégliku spájkovačkou tak, aby v mieste spájkovania nezostali žiadne medzery.

Vyrábame kľukový hriadeľ z kancelárskej sponky. Rozstup kolien by sa mal robiť pod uhlom 90 stupňov. Koleno, ktoré bude na výšku nad valcom, je o 1-2 mm väčšie ako druhé.

Stojany na hriadeľ vyrábame zo spiniek. Vytvorenie membrány Za týmto účelom položíme na valec plastovú fóliu, trochu ju zatlačíme dovnútra a pripevníme na valec závitom.

Spojovacia tyč, ktorú bude potrebné pripevniť k membráne, je vyrobená z kancelárskej sponky a vložená do kusu gumy. Dĺžka ojnice musí byť vyrobená tak, aby v dolnej úvrati hriadeľa bola membrána vtiahnutá do valca a v najvyššej naopak predĺžená. Druhá ojnica je konfigurovaná rovnakým spôsobom.

Spojovaciu tyč prilepíme gumou na membránu a druhú pripevníme na premiestňovač.

Nožičky od sponiek pripevníme spájkovačkou k tégliku a na kľuku pripevníme zotrvačník. Môžete napríklad použiť CD.

Stirlingov motor vyrobený doma. Teraz zostáva priviesť teplo pod nádobu - zapáliť sviečku. A po niekoľkých sekundách stlačte zotrvačník.

Ako vyrobiť jednoduchý Stirlingov motor (s fotografiami a videom)

www.newphysicist.com

Urobme Stirlingov motor.

Stirlingov motor je tepelný motor, ktorý pracuje tak, že cyklicky stláča a rozpína ​​vzduch alebo iný plyn (pracovnú tekutinu) pri rôznych teplotách tak, že dochádza k čistej premene tepelnej energie na mechanickú prácu. Presnejšie povedané, Stirlingov motor je regeneračný tepelný motor s uzavretým cyklom s neustále plynnou pracovnou kvapalinou.

Stirlingove motory sú efektívnejšie ako parné motory a môžu dosiahnuť 50% účinnosť. Sú tiež schopné pracovať ticho a môžu využívať takmer akýkoľvek zdroj tepla. Zdroj tepelnej energie vzniká mimo Stirlingovho motora a nie vnútorným spaľovaním, ako je to v prípade motorov s Ottovým alebo dieselovým cyklom.

Stirlingove motory sú kompatibilné s alternatívne a obnoviteľné zdroje energie, pretože môžu nadobudnúť na význame s rastom cien tradičných palív a vo svetle problémov, ako je vyčerpanie zásob ropy a zmena klímy.

V tomto projekte vám dáme jednoduchý návod na vytvorenie veľmi jednoduchého motora DIY Miešanie pomocou skúmavky a injekčnej striekačky .

Ako vyrobiť jednoduchý Stirlingov motor - Video

Komponenty a kroky na výrobu Stirlingovho motora

1. Kus tvrdého dreva alebo preglejky

Toto je základ pre váš motor. Preto musí byť dostatočne tuhý, aby zvládal pohyby motora. Potom vytvorte tri malé otvory, ako je znázornené na obrázku. Môžete použiť aj preglejku, drevo atď.

2. Mramorové alebo sklenené korálky

V Stirlingovom motore tieto gule plnia dôležitú funkciu. V tomto projekte funguje mramor ako vytlačovač horúceho vzduchu z teplej strany skúmavky na studenú stranu. Keď mramor vytlačí horúci vzduch, ochladí sa.

3. Tyčinky a skrutky

Čapy a skrutky slúžia na držanie trubice v pohodlnej polohe pre voľný pohyb v akomkoľvek smere bez akéhokoľvek prerušenia.

4. Gumové kúsky

Kúpte si gumu a vystrihnite ju do nasledujúcich tvarov. Používa sa na bezpečné uchytenie trubice a udržanie jej tesnosti. V ústí trubice by nemalo dôjsť k úniku. Ak áno, projekt nebude úspešný.

5. Striekačka

Striekačka je jednou z najdôležitejších a pohyblivých častí jednoduchého Stirlingovho motora. Pridajte trochu lubrikantu do vnútra striekačky, aby sa piest mohol voľne pohybovať vo vnútri valca. Keď vzduch expanduje vo vnútri skúmavky, tlačí piest nadol. V dôsledku toho sa valec injekčnej striekačky posunie nahor. Zároveň sa mramor valí smerom k horúcej strane trubice a vytláča horúci vzduch von a spôsobuje jeho ochladzovanie (zníženie objemu).

6. Skúmavka Skúmavka je najdôležitejším a funkčným komponentom jednoduchého Stirlingovho motora. Skúmavka je vyrobená z určitého typu skla (ako je borosilikátové sklo), ktoré je vysoko tepelne odolné. Môže sa teda zahriať na vysoké teploty.

Ako funguje Stirlingov motor?

Niektorí ľudia hovoria, že Stirlingove motory sú jednoduché. Ak je to pravda, potom sú rovnako ako veľké rovnice fyziky (napr. E = mc2) jednoduché: sú jednoduché na povrchu, ale bohatšie, zložitejšie a potenciálne veľmi mätúce, kým si ich neuvedomíte. Myslím si, že je bezpečnejšie považovať Stirlingove motory za komplexné: mnohé veľmi zlé videá na YouTube ukazujú, aké ľahké je „vysvetliť“ ich veľmi neúplným a neuspokojivým spôsobom.

Podľa môjho názoru nemôžete pochopiť Stirlingov motor len tak, že ho postavíte alebo keď budete zvonku sledovať, ako funguje: musíte sa vážne zamyslieť nad cyklom krokov, ktorými prechádza, čo sa deje s plynom vo vnútri a ako sa líši od čo sa deje v bežnom parnom stroji.

Všetko, čo je potrebné na prevádzku motora, je prítomnosť teplotného rozdielu medzi horúcou a studenou časťou plynovej komory. Boli vyrobené modely, ktoré môžu pracovať len s teplotným rozdielom 4 °C, hoci továrenské motory budú pravdepodobne pracovať s rozdielom niekoľkých stoviek stupňov. Tieto motory sa môžu stať najúčinnejšou formou spaľovacích motorov.

Stirlingove motory a koncentrovaná slnečná energia

Stirlingove motory poskytujú úhľadný spôsob premeny tepelnej energie na pohyb, ktorý môže poháňať generátor. Najbežnejším usporiadaním je mať motor v strede parabolického zrkadla. Zrkadlo bude namontované na sledovači, aby zaostrilo slnečné lúče na motor.

* Stirlingov motor ako prijímač

Možno ste sa počas školských čias hrali s vypuklými šošovkami. Sústreďovanie slnečnej energie na spálenie kúska papiera alebo zápalky, mám pravdu? Nové technológie sa vyvíjajú zo dňa na deň. Koncentrovaná solárna tepelná energia si v súčasnosti získava čoraz väčšiu pozornosť.

Vyššie je krátke video jednoduchého motora zo skúmavky, ktorý používa sklenené guľôčky ako hnací plyn a sklenenú striekačku ako silový piest.

Tento jednoduchý Stirlingov motor bol skonštruovaný z materiálov, ktoré sú dostupné vo väčšine školských vedeckých laboratórií a možno ho použiť na demonštráciu jednoduchého tepelného motora.

Diagram tlak-objem na cyklus

Proces 1 → 2 Expanzia pracovného plynu na horúcom konci trubice, teplo sa prenáša do plynu a plyn expanduje, zväčšuje objem a tlačí piest striekačky nahor.

Proces 2 → 3 Keď sa mramor pohybuje smerom k horúcemu koncu rúrky, plyn je tlačený z horúceho konca rúrky na studený koniec a ako sa plyn pohybuje, odovzdáva teplo stene rúrky.

Proces 3 → 4 Teplo sa odoberá z pracovného plynu a objem sa zmenšuje, piest striekačky sa pohybuje nadol.

Proces 4 → 1 Ukončí cyklus. Pracovný plyn sa pohybuje od studeného konca rúrky k horúcemu koncu, keď ho guľôčky vytláčajú, pričom pri pohybe prijíma teplo zo steny rúrky, čím sa zvyšuje tlak plynu.

Stirlingov motor je motor, ktorý môže bežať na tepelnú energiu. V tomto prípade nie je zdroj tepla absolútne dôležitý. Hlavná vec je, že existuje teplotný rozdiel, v takom prípade bude tento motor fungovať. Autor prišiel na to, ako vyrobiť model takéhoto motora z plechovky od Coca-Coly.

Materiály a nástroje
- jeden balón;
- 3 plechovky koly;
- elektrické svorky, päť kusov (pre 5A);
- vsuvky na pripevnenie lúčov bicyklov (2 kusy);
- kovová vlna;
- kus oceľového drôtu s dĺžkou 30 cm a prierezom 1 mm;
- kus hrubého drôtu z ocele alebo medi s priemerom 1,6 až 2 mm;
- kolík vyrobený z dreva s priemerom 20 mm (dĺžka 1 cm);
- uzáver fľaše (plast);
- elektrické vedenie (30 cm);
- Super lepidlo;
- vulkanizovaná guma (asi 2 cm2);
- vlasec (dĺžka asi 30 cm);
- pár závaží na vyváženie (napríklad nikel);
- CD (3 kusy);
- pripináčiky;
- ďalšia plechovka na výrobu ohniska;
- žiaruvzdorný silikón a plechovka na vytvorenie vodného chladenia.

Krok jedna. Príprava pohárov
Najprv musíte vziať dva poháre a odrezať ich vrcholy. Ak sú vrcholy rezané nožnicami, výsledné zárezy bude potrebné obrúsiť pilníkom.
Ďalej musíte odrezať spodok nádoby. To sa dá urobiť nožom.

Krok dva. Vytvorenie clony
Ako bránicu autor použil balón, ktorý bol vystužený vulkanizovanou gumou. Guľa sa musí odrezať a pretiahnuť cez nádobu, ako je znázornené na obrázku. Potom sa do stredu membrány prilepí kúsok vulkanizovanej gumy. Po vytvrdnutí lepidla je v strede membrány vyrazený otvor na inštaláciu drôtu. Najjednoduchšie to urobíte špendlíkom, ktorý môžete nechať v diere až do montáže.

Krok tri. Rezanie a vytváranie otvorov vo veku
V stenách krytu musíte vyvŕtať dva otvory po 2 mm, ktoré sú potrebné na inštaláciu osi otáčania pák. V spodnej časti veka je potrebné vyvŕtať ďalší otvor, prejde ním drôt, ktorý sa pripojí k premiestňovaču.

V záverečnej fáze musí byť kryt odrezaný, ako je znázornené na obrázku. Deje sa tak tak, aby sa vytesňovací drôt nelepil na okraje krytu. Na takúto prácu sú vhodné úžitkové nožnice.

Krok štyri. Vŕtanie
V nádobe musíte vyvŕtať dva otvory pre ložiská. V tomto prípade to bolo vykonané 3,5 mm vrtákom.

Krok päť. Vytvorenie zobrazovacieho okna
Do krytu motora je potrebné vyrezať priezor. Teraz bude možné sledovať, ako fungujú všetky uzly zariadenia.

Krok šiesty. Úprava terminálu
Musíte zobrať svorky a odstrániť z nich plastovú izoláciu. Potom sa odoberie vŕtačka a na okrajoch svoriek sa vytvoria priechodné otvory. Celkovo je potrebné vyvŕtať 3 svorky, pričom dve by mali zostať nevyvŕtané.

Krok sedem. Vytváranie pákového efektu
Ako materiál na vytváranie pák sa používa medený drôt, ktorého priemer je 1,88 mm. Ako presne ohýbať pletacie ihlice, je znázornené na obrázkoch. Môžete použiť aj oceľový drôt, len je príjemnejšie pracovať s medeným drôtom.

Krok osem. Vytváranie ložísk
Na výrobu ložísk budete potrebovať dve cyklovsuvky. Je potrebné skontrolovať priemer otvoru. Autor ich prevŕtal 2mm vrtákom.

Krok deväť. Montáž pák a ložísk
Páky je možné inštalovať priamo cez priezor. Jeden koniec drôtu by mal byť dlhý, bude mať zotrvačník. Ložiská musia byť pevne na svojom mieste. Ak dôjde k vôli, môžu byť prilepené.

Krok desať. Vytvorenie premiestňovača
Vytesňovač je vyrobený z oceľovej vlny na leštenie. Na vytvorenie vytesňovača sa odoberie oceľový drôt, na ňom sa vytvorí háčik a potom sa okolo drôtu navinie potrebné množstvo vaty. Premiestňovač musí byť dostatočne veľký, aby sa mohol voľne pohybovať v plechovke. Celková výška posúvača by nemala presiahnuť 5 cm.

Výsledkom je, že na jednej strane vaty je potrebné vytvarovať špirálu drôtu, aby nevychádzala z vaty a na druhej strane je z drôtu vytvorená slučka. Ďalej sa k tejto slučke priviaže rybársky vlasec, ktorý sa následne pretiahne stredom bránice. Vulkanizovaná guma by mala byť v strede nádoby.

Krok 11 Vytvorte tlakovú nádrž
Je potrebné odrezať dno nádoby tak, aby od jej základne zostalo asi 2,5 cm. Vytesňovač spolu s membránou musí byť umiestnený v nádrži. Potom sa celý tento mechanizmus nainštaluje na koniec plechovky. Membránu treba trochu dotiahnuť, aby sa neprehýbala.

Potom musíte vziať koncovku, ktorá nebola vyvŕtaná, a natiahnuť cez ňu vlasec. Uzol musí byť prilepený tak, aby sa nehýbal. Drôt musí byť dobre namazaný olejom a zároveň dbať na to, aby posúvač ľahko ťahal vlasec.
Krok 12 Vytvorte tlačné tyče
Tlačné tyče spájajú membránu a páky. To sa vykonáva kúskom medeného drôtu s dĺžkou 15 cm.

Bol večer, nedalo sa nič robiť 🙂 a deti už dlho žiadali vysvetliť, ako motor funguje, rozhodol som sa to vysvetliť na modeli.

Dve plechovky, dva večery po dve hodiny a tu je model Stirlingovho motora

Stručne povedané, princíp činnosti motora je vysvetlený na nasledujúcom obrázku:

Princíp činnosti nízkoteplotného Stirlingovho motora

1 prázdne miesto

Je lepšie použiť nádobu na šproty, ktorá sa otvára potiahnutím za uško, pretože. potom budeme musieť prispájkovať veko späť a potrebujeme rovnomerný rez.

2) Vytesňovač bol vyrobený z kusu penovej gumy s priemerom o niečo menším ako je vnútorný priemer plechovky a hrúbkou asi polovice vnútornej výšky plechovky

3) Na kryte urobíme 2 otvory: jeden v strede pre vytláčaciu tyč, druhý na boku pre objímku pracovného piesta. Pod objímkou ​​bola použitá základňa autožiarovky

Pod tyčou sa používa škrabka

Zhromažďujeme konštrukciu, spájkujeme veko, kontrolujeme tesnosť

Inštalácia kľukového hriadeľa

A pozrite sa na výsledok

Počas experimentov prvá vzorka chátrala, po otvorení zistila, že vytesňovač zhorel

Ale ako sa hovorí, chybami sa učia, motor sa pokúsim opraviť s prihliadnutím na urobené chyby. To najdôležitejšie sa podarilo, motor začal pracovať aj napriek veľmi hrubej montáži.

Jednak som zobral tepelne odolnejší materiál na vytesňovačku, na balkóne vykopal turistickú varnú dosku a vyrezal nový vytesňovač.

Po druhé, rozhodol som sa vyrobiť tlačnú tyč z hrubšieho materiálu, demontoval som chybnú cd mechaniku a odstránil z nej vodiacu tyč.

Montážny proces bude s najväčšou pravdepodobnosťou zdĺhavý kvôli nedostatku voľného času počas pracovného týždňa, ale vo všeobecnosti sa nemám kam ponáhľať, kým si rozložím myšlienky.

3) Rozhodol som sa tiež vyrobiť kľukový hriadeľ z rovnakých vodidiel (pokiaľ, samozrejme, nie sú spájkované???)

bude to vyzerať zhruba takto:

No, ako zotrvačník prispôsobte elektromotor z hnacieho pohonu, skúste ho použiť ako generátor, toto sú nápady, uvidíme, čo sa stane ...

17.02.2013 je hotový model #2, zatiaľ bez generátora, zatiaľ experimentálne dosahujeme optimálny rozstup kolena piesta