Двигатель Стирлинга

Двигатель внешнего сгорания (двигатель Стирлинга) - YouTube

Двигатель Стирлинга — тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла.

Двигатель Стирлинга был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года . Однако первые элементарные «двигатели горячего воздуха» были известны ещё в конце XVII века, задолго до Стирлинга. Достижением Стирлинга является добавление очистителя, который он назвал «эконом».

В современной научной литературе этот очиститель называется «регенератор». Он увеличивает производительность двигателя, удерживая тепло в тёплой части двигателя, в то время как рабочее тело охлаждается. Этот процесс намного повышает эффективность системы. Чаще всего рекуператор представляет собой камеру, заполненную проволокой, гранулами, гофрированной фольгой . Газ, проходя через наполнитель рекуператора в одну сторону, отдаёт тепло, а при движении в другую сторону отбирает его. Рекуператор может быть внешним по отношению к цилиндрам, а может быть размещён на поршне-вытеснителе в бета- и гамма-конфигурациях. В последнем случае габариты и вес машины оказываются меньше. Частично роль рекуператора выполняет зазор между вытеснителем и стенками цилиндра . В альфа-стирлинге рекуператор может быть только внешним. Он монтируется последовательно с теплообменником, в котором происходит нагрев рабочего тела, со стороны холодного поршня.

В 1843 году Джеймс Стирлинг использовал этот двигатель на заводе, где он в то время работал инженером. В 1938 году фирма «Филипс» инвестировала в мотор Стирлинга мощностью более двухсот лошадиных сил и отдачей более 30 %. Двигатель Стирлинга имеет много преимуществ и был широко распространён в эпоху паровых машин.

Домашняя энергетика

Компания Sunpower Inc. создала комплект промышленного 1 кВт-го свободнопоршневого двигателя Стирлинга для разработчиков.

Основой технологии Sunpower является свободнопоршневой двигатель Стирлинга , изобретенный Sunpower. FPSE преобразует тепло в электричество в герметически закрытом сосуде с помощью термодинамического цикла Стирлинга. Sunpower использует запатентованную технологию газовых подшипников, которая предотвращает контакт во время работы, устраняя износ и необходимость смазки, что приводит к многолетнему, не требующему технического обслуживания производству электроэнергии с высоким КПД. Как свидетельство этого уровня эффективности и надежности, НАСА финансирует разработку и производство SunPower FPSE в качестве потенциальной системы преобразования энергии следующего поколения для дальних космических полетов.

  • Не требует технического обслуживания за все время своего существования
  • Расчетный срок службы двигателя 20 лет
  • Система изменяет мощность в зависимости от спроса на электроэнергию
  • КПД больше, чем у термоэлектрических преобразователей
  • Более экологически чистые, чем термоэлектрические, газовые или дизельные генераторы
  • Тихая работа
  • Возможность применения любого топлива

В настоящее время комплект для разработчика на 1 кВт предполагает работу на пропане или природном газе, но если имеется другой источник высокой температуры, возможны варианты перенастройки.

Потенциальные области применения

  • Автономные источники электроэнергии
  • Системы катодной защиты
  • Системы диспетчерсого управления и сбора данных
  • Военное
  • Морские суда
  • Off-grid бесперебойные источники
  • Возобновляемая энергетика

Текущий статус разработки

1 кВт двигатель Стирлинга успешно продемонстрировал, что она готов для коммерческого развертывания. Sunpower разрабатывает контроллер двигателя и настраивает заводские компоненты в соответствии с требованиями различных областей применения. В настоящее время комплект на 1 кВт для разработчиков является лабораторией для инженерных подразделений для оказания помощи потенциальным интеграторам и исследовательским группам в понимании технологии и разработке будущих продуктов, основанных на технологии. Пока еще не продукт готов к продаже для конечного потребителя.

Двигатель Стирлинга – забытые технологии

Двигатель СтирлингаСегодня, на фоне широко известных источников альтернативной энергии, начинает появляться ещё одно хитрое устройство. Придумали его почти двести лет назад, но не справедливо забыли в эпоху дешевых энергоносителей, имя ей - Двигатель Стирлинга.

Это устройство способно преобразовывать любую тепловую энергию, в механическую. Его можно подключить к генератору и получать электричество. Или к насосу, циркулярке, короче, к любому потребителю механической энергии. Наиболее заманчиво выглядит утилизация, с его помощью, дармового тепла, вылетающего в трубы котельных, дровяных печей или падающего на нас с неба, в виде солнечных лучей.

Но самое главное – это то, что этот двигатель можно собрать своими силами, и интернете Вы найдёте массу примеров этому. Я сам давно увлекаюсь этой темой и имею ряд интересных конструкций, вот например видео работы простейшего стирлинга со свободным поршнем и линейным генератором

Двигатель Стирлинга имеет ряд важных преимуществ перед другими двигателями:

«Всеядность» двигателя — как все двигатели с внешним подводом тепла, двигатель Стирлинга может работать от почти любого перепада температур: например, от солнца, от угольной или дровяной печи и т.д.

Простота конструкции — конструкция двигателя очень проста, он не требует дополнительных систем, таких как газораспределительный механизм. Его характеристики позволяют избавиться от коробки передач. Практически не используются смазочные материалы.

Увеличенный ресурс — простота конструкции, отсутствие многих «нежных» агрегатов позволяет стирлингу обеспечить небывалый для других двигателей ресурс в десятки и сотни тысяч часов непрерывной работы.

Экономичность — в случае преобразования в электричество солнечной энергии стирлинги иногда дают больший КПД чем тепловые машины на пару.

Бесшумность двигателя — стирлинг не имеет выхлопа, а значит — не шумит.

Экологичность — сам по себе стирлинг не имеет каких-то частей или процессов, которые могут способствовать загрязнению окружающей среды. Он не расходует рабочее тело. Экологичность двигателя обусловлена прежде всего экологичностью используемого источника тепла.

Источники: physicstoys.narod.ru, dvigatel-stirlinga.masteraero.ru, www.stena.ee, www.joule-watt.com, alternativenergy.ru

Долина смерти в США

Система “Байкал”

Сверхтяжелая ракета России

Призрачный город Фамагуста

Дивеевская тайна преподобного Серафима Саровского

Война 1812 года

В этой обстановке назревания внутреннего и внешнего кризиса Империи Наполеон затевает новую войну, надеясь на то, что победоносный ее ...


Как производить ракетное топливо на Луне

Технология, над которой работают ученые из Корнелльского университета и бывший главный технолог НАСА Мейсон Пек, подразумевает получение ракетного топлива из ...


Империя инков

Империя инков ушла в далекое прошлое, о её великолепии можно судить лишь по археологическим свидетельствам, ставящим, впрочем больше вопросов, чем дающих ...


Гора Эльбрус

Представляю вашему вниманию популярную вершину нашей страны Гора Эльбрус. Эльбрус является наивысшей точкой не только России но и Европы. Расположен Эльбрус ...


Тайны Саргассова моря

Между Бермудскими и Подветренными островами  расположено одно из загадочных мест нашей планеты – Саргассово море. Оно настолько уникально, что не похоже ...


Старинный город Елец

Елец можно по праву назвать одним из старейших городов Российской Федерации, который был основан в далеком 1146 году. История этого ...


Сокровища гетмана Мазепы. Часть2

С подачи сплетника Пасека будущий гетман Мазепа в евро­пейской литературе занял место ловеласа, наряду с Дон Жуаном и Казановой. ...


Что можно посмотреть в Украине

Украина – одна из самых больших стран Европы. В последнее время, несмотря на различные проблемы внутри страны, Украина привлекает все ...


Поющие пески

Вблизи Кабула находится гора Рег-Раван. Когда несколь­ко человек сходят с нее, раздается звук, подобный бара­банному бою. Подобное явление происходит и  в ...