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

Проект ЭкзоМарс

Опровержение теории Дарвина

Космический корабль Буран

Фаросский маяк - интересные факты

Летательные аппараты древней Индии

Город Библ

Одним из самых значимых городов в истории древней Финикии. Этот город упоминается в Библии как Гебал. В настоящее время на месте ...


Что нужно знать при выборе косметических средств

Во-первых, косметику лучше покупать в специализированных магазинах или фирменных салонах, где вы сможете перед покупкой протестировать то или иное средство. Прежде ...


Глубины океана

Земные материки покоятся на плоском материковом цоколе — некоем фундаменте, простирающемся в океан на расстояние до 100 км. Потом подводная ...


Город Сидон

Сидон древний город на ливанском побережье. К Сидону выходит средиземноморский конец Трансарабского нефтепровода. Сидон основали финикийцы в третьем тысячелетии до ...


Парусные корабли

В этом мире трудно представить себе что-то более романтическое, чем парусник. Конечно, путешествие по морю само по себе – романтика, ...


Самые большие озера Азии

Многие озера Азии удивительны сами по себе, к примеру озеро Байкал является крупнейшим озером мира по объему пресной воды. ...


Самая дорогая в мире обувь

Драгоценные женские туфли на высоком каблуке, усыпанные 960 рубинами - вот самая дорогая в мире обувь. Эти туфельки были произведены знаменитым ...


Открытие Шаубергера - энергетика воды

Знаменитый австрийский исследова­тель воды Виктор Шаубергер установил, что ее энергетика усиливается, если она движется естественным образом, создавая завихрения. Оказалось, что ...


Старинная книга о могиле Тамерлана

Малик Каюмов был не единственным свидетелем это­го странного случая. Другой очевидец предостережения аксакалов из чайханы — Камал Айни, сын ...