Ev · Kurulum · Kendi Stirling motoru. Düşük sıcaklıklı Stirling motoru. Yaratılış sürecinin açıklaması

Kendi Stirling motoru. Düşük sıcaklıklı Stirling motoru. Yaratılış sürecinin açıklaması

Herkese selam! Bugün dikkatinize herhangi bir sıcaklık farkını enerjiye dönüştüren ev yapımı bir motor sunmak istiyorum. mekanik iş:

Stirling'in motoru- sıvı veya gaz halindeki bir çalışma akışkanının kapalı bir hacimde hareket ettiği bir ısı motoru, bir tür dıştan yanmalı motor. Çalışma akışkanının hacminde ortaya çıkan değişiklikten enerjinin çıkarılmasıyla çalışma akışkanının periyodik olarak ısıtılması ve soğutulmasına dayanır. Sadece yakıtın yanmasıyla değil, aynı zamanda herhangi bir ısı kaynağından da çalışabilir.

İnternetteki resimlerden yapılmış motorumu dikkatinize sunuyorum:

Bu mucizeyi görünce bunu yapma arzum vardı)) Üstelik internette motorun birçok çizimi ve tasarımı vardı. Hemen şunu söyleyeceğim: Bunu yapmak zor değil, ancak ayarlamak ve normal çalışmayı sağlamak biraz sorunlu. Benim için yalnızca üçüncü kez işe yaradı (umarım böyle acı çekmezsin)))).

Stirling motorunun çalışma prensibi:

Her şey her akıllının erişebileceği malzemelerden yapılmıştır:

Peki ya boyutları olmadan)))

Motor çerçevesi ataş telinden yapılmıştır. Tüm sabit kablo bağlantıları lehimlenmiştir()

Yer değiştirici (motorun içindeki havayı hareket ettiren disk) çizim kağıdından yapılmış ve süper yapıştırıcı ile yapıştırılmıştır (içi boştur):

Üst ve alt konumlarda kapaklar ile yer değiştirici arasındaki boşluk ne kadar küçük olursa, daha fazla verimlilik motor.

Yer değiştirme çubuğu kör perçinden yapılmıştır (imalat: dikkatlice dışarı çekin) iç kısım ve gerekirse zımpara kağıdı ile temizleyin; dış Bölüm kapağı içe bakacak şekilde üst "soğuk" kapağa yapıştırın). Ancak bu seçeneğin bir dezavantajı var - tam bir sızdırmazlık yok ve bir düşüş olmasına rağmen hafif bir sürtünme var motor yağı ondan kurtulmanıza yardımcı olacaktır.

Piston silindiri - sıradan bir plastik şişeden boyun:

Piston mahfazası tıbbi bir eldivenden yapılmıştır ve güvenilirlik için sarıldıktan sonra süper yapıştırıcı ile emprenye edilmesi gereken bir iplikle sabitlenmiştir. Birkaç kat kartondan yapılmış bir disk, üzerine biyel kolunun takıldığı kasanın merkezine yapıştırılmıştır.

Krank mili, motor çerçevesinin tamamıyla aynı klipslerden yapılmıştır. Piston ile yer değiştirici dirsekleri arasındaki açı 90 derecedir. Yer değiştiricinin çalışma stroku 5 mm'dir; piston - 8 mm.

Volan, bir karton silindire yapıştırılmış ve krank mili eksenine yerleştirilmiş iki CD diskinden oluşur.

O yüzden saçma sapan konuşmayı bırak, sana şunu sunuyorum motorun çalışma videosu:

Karşılaştığım zorluklar çoğunlukla aşırı sürtünmeden ve yapının boyutlarının tam olarak belirlenmemesinden kaynaklanıyordu. ilk durumda, bir damla motor yağı ve krank mili hizalaması durumu düzeltti, ikincisinde sezgiye güvenmek zorunda kaldım))) Ama gördüğünüz gibi her şey yolunda gitti (motoru 3 kez tamamen yeniden inşa etmeme rağmen)) ))

Herhangi bir sorunuz varsa, yorumlara yazın, biz çözeceğiz)))

İlginiz için teşekkür ederiz)))

Bir zamanlar ünlü olan Stirling motoru, başka bir motorun (içten yanmalı) yaygın kullanımı nedeniyle uzun süre unutuldu. Ama bugün onun hakkında giderek daha fazla şey duyuyoruz. Belki daha popüler olma ve modern dünyadaki yeni bir değişiklikte yerini bulma şansı vardır?

Hikaye

Stirling motoru, on dokuzuncu yüzyılın başlarında icat edilen bir ısı motorudur. Yazar, açıkça görüldüğü gibi, İskoçyalı bir rahip olan Robert adında bir Stirling'di. Cihaz, vücudun kapalı bir kap içinde hareket ettiği ve sıcaklığını sürekli değiştiren harici bir yanmalı motordur.

Başka bir motor tipinin yaygınlaşması nedeniyle neredeyse unutulmaya yüz tuttu. Bununla birlikte, avantajları sayesinde bugün Stirling motoru (birçok amatör bunu evde kendi elleriyle yapıyor) yeniden geri dönüyor.

İçten yanmalı motorlardan temel farkı, ısı enerjisinin dışarıdan gelmesi ve içten yanmalı motorlarda olduğu gibi motorun kendisinde üretilmemesidir.

Çalışma prensibi

Membranlı, yani pistonlu bir mahfazanın içine alınmış kapalı bir hava hacmini hayal edebilirsiniz. Gövde ısındığında hava genleşir ve iş yapar, böylece piston bükülür. Daha sonra soğuma meydana gelir ve tekrar bükülür. Bu mekanizmanın çalışma döngüsüdür.

Pek çok insanın kendi termoakustik Stirling motorunu evinde yapması şaşırtıcı değil. Bu, herkesin evinde bulunabilecek minimum düzeyde alet ve malzeme gerektirir. İki tane düşünelim Farklı yollar bir tane yaratmak ne kadar kolay.

İş için malzemeler

Kendi elinizle bir Stirling motoru yapmak için aşağıdaki malzemelere ihtiyacınız olacak:

  • teneke;
  • çelik konuştu;
  • pirinç tüp;
  • demir testeresi;
  • dosya;
  • ahşap stand;
  • metal makas;
  • sabitleme parçaları;
  • havya;
  • lehimleme;
  • lehim;
  • makine.

Hepsi bu. Gerisi basit bir teknik meselesidir.

Nasıl yapılır

Kendi elleriyle yapılan Stirling motorunun oluşacağı kalaydan bir ateş kutusu ve taban için iki silindir hazırlanır. Boyutlar, bu cihazın amaçlandığı amaçlar dikkate alınarak bağımsız olarak seçilir. Motorun gösteri amaçlı yapıldığını varsayalım. O zaman ana silindirin gelişimi yirmi ila yirmi beş santimetre arasında olacaktır, artık değil. Geriye kalan parçaların buna uyum sağlaması gerekiyor.

Pistonu hareket ettirmek için silindirin üst kısmında dört ila beş milimetre çapında iki çıkıntı ve delik yapılır. Elemanlar, krank cihazının konumu için yatak görevi görecektir.

Daha sonra motorun çalışma gövdesini yaparlar (buna dönüşecek) sade su). Kalay halkaları, bir boruya yuvarlanan silindire lehimlenir. İçlerine delikler açılır ve yirmi beş ila otuz beş santimetre uzunluğunda ve dört ila beş milimetre çapında pirinç tüpler yerleştirilir. Sonunda, hazneyi suyla doldurarak ne kadar sızdırmaz hale geldiğini kontrol ederler.

Daha sonra yer değiştiricinin sırası geliyor. Üretim için tahta bir boşluk alınır. Makinenin normal bir silindir şeklini almasını sağlamak için kullanılır. Yer değiştirici silindirin çapından biraz daha küçük olmalıdır. Optimum yükseklik Stirling motoru kendi ellerinizle yapıldıktan sonra seçilir. Bu nedenle bu aşamada uzunluğun bir miktar kenar boşluğu içermesi gerekir.

Konuşmacı bir silindir çubuğa dönüştürülür. Çubuğun sığacağı ahşap kabın ortasına bir delik açılır ve içeri sokulur. Çubuğun üst kısmında biyel kolu cihazı için yer sağlamak gereklidir.

Daha sonra dört buçuk santimetre uzunluğunda ve iki buçuk santimetre çapında bakır borular alıyorlar. Silindire bir kalay çemberi lehimlenmiştir. Kabı silindire bağlamak için duvarların yanlarında bir delik açılır.

Piston da buna göre ayarlanmıştır. torna içeriden büyük silindirin çapına kadar. Çubuk üst tarafa menteşeli bir şekilde bağlanmıştır.

Montaj tamamlanır ve mekanizma ayarlanır. Bunu yapmak için piston silindirin içine yerleştirilir. daha büyük boyut ve ikincisini başka bir küçük silindire bağlayın.

Büyük bir silindir üzerine bir krank mekanizması yerleştirilmiştir. Motor parçasını bir havya kullanarak sabitleyin. Ana parçalar ahşap bir tabana sabitlenmiştir.

Silindir suyla doldurulur ve altına bir mum yerleştirilir. Baştan sona elle yapılan bir Stirling motoru performans açısından test edilir.

İkinci yöntem: malzemeler

Motor başka bir şekilde yapılabilir. Bunu yapmak için aşağıdaki malzemelere ihtiyacınız olacak:

  • teneke;
  • köpük;
  • kağıt tutacağı;
  • diskler;
  • iki cıvata.

Nasıl yapılır

Köpük kauçuk, basit bir ev yapmak için sıklıkla kullanılır Güçlü motor DIY Stirling. Ondan motor için bir yer değiştirici hazırlanır. Bir köpük dairesi kesin. Çap, teneke kutununkinden biraz daha küçük olmalı ve yükseklik yarıdan biraz fazla olmalıdır.

Gelecekteki biyel kolu için kapağın ortasında bir delik açılır. Sorunsuz çalışmasını sağlamak için ataş spiral şeklinde yuvarlanır ve kapağa lehimlenir.

Köpük çemberin ortasından ince bir tel ve bir vida ile delinir ve üstüne bir rondela ile sabitlenir. Daha sonra ataş parçası lehimlenerek bağlanır.

Yer değiştirici kapaktaki deliğe itilir ve lehimleme yoluyla kutuya bağlanır. Ataşın üzerine küçük bir halka yapılır ve kapakta daha büyük bir delik daha açılır.

Teneke levha bir silindire yuvarlanır ve lehimlenir ve ardından hiçbir çatlak kalmayacak şekilde kutuya tutturulur.

Ataç bir krank miline dönüştürülür. Aralık tam olarak doksan derece olmalıdır. Silindirin üzerindeki diz diğerinden biraz daha büyük yapılmıştır.

Geriye kalan ataçlar şaft standlarına dönüştürülür. Membran şu şekilde yapılır: silindir polietilen filme sarılır, preslenir ve iplikle sabitlenir.

Biyel kolu, bir kauçuk parçasına yerleştirilen bir ataştan yapılır ve bitmiş kısım membrana tutturulur. Biyel kolunun uzunluğu, şaftın alt noktasında membran silindirin içine çekilecek ve en yüksek noktada uzatılacak şekilde yapılır. Biyel kolunun ikinci kısmı da aynı şekilde yapılır.

Daha sonra biri membrana, diğeri ise yer değiştiriciye yapıştırılır.

Kavanozun bacakları ayrıca ataçlardan yapılabilir ve lehimlenebilir. Krank için bir CD kullanılır.

Artık tüm mekanizma hazır. Geriye kalan tek şey altına bir mum yerleştirip yakmak ve ardından volanı itmek.

Çözüm

Bu düşük sıcaklıklı bir Stirling motorudur (kendi ellerimle yapılmıştır). Tabii ki endüstriyel ölçekli Bu tür cihazlar tamamen farklı bir şekilde yapılmıştır. Ancak prensip aynı kalır: hava hacmi ısıtılır ve sonra soğutulur. Ve bu sürekli tekrarlanıyor.

Son olarak, Stirling motorunun bu çizimlerine bakın (herhangi bir özel beceri gerektirmeden kendiniz yapabilirsiniz). Belki zaten bir fikriniz var ve benzer bir şey yapmak istiyorsunuz?

Uzun zamandır bu kaynaktaki ustaları izliyorum ve makale çıktığında bunu kendim yapmak istedim. Ama her zamanki gibi vakit yoktu ve bu fikri erteledim.
Ama sonunda diplomamı geçtim, askeri bölümden mezun oldum ve sıra geldi.
Bana öyle geliyor ki böyle bir motor yapmak flash sürücüden çok daha kolay :)

Öncelikle bu sitenin gurusuna tövbe etmek istiyorum ki 20'li yaşlarındaki bir insan böyle saçmalıklar yapıyor ama ben sadece bunu yapmak istedim ve bu arzunun anlatılacak hiçbir şeyi yok, umarım bir sonraki adımım flaş olur. sürmek.
Yani, ihtiyacimiz var:
1 Arzu.
2 Üç teneke kutu.
3 Bakır tel (2 mm kesitli buldum).
4 Kağıt (gazete veya ofis kağıdı fark etmez).
5 Kırtasiye tutkalı (PVA).
6 Süper yapıştırıcı (CYJANOPAN veya aynı ruha sahip herhangi bir başka).
7 Lastik eldiven veya balon.
8 Elektrik kabloları için terminaller 3 adet.
9 Şarap tıpası 1 adet.
10 Bir miktar olta.
11 Tatmak için araçlar.

1- birinci banka; 2 saniye; 3-üçüncü; Üçüncü kavanozun 3 kapağı; 4- membran; 5- yer değiştirici; 6- elektrik kablo terminali; 7- krank mili; 8- kalay kısmı :) 9- biyel kolu; 10- mantar; 11- disk; 12 satır.
Üç kutunun da kapaklarını keserek başlayalım. Bunu ev yapımı bir Dremel ile yaptım, ilk başta bir daire içinde delikler açmak ve makasla kesmek için bir baykuş kullanmak istedim ama mucize makineyi hatırladım.
Dürüst olmak gerekirse pek iyi sonuçlanmadı ve kazara kutulardan birinin duvarına bir delik açtım. çalışma kapasitesi artık uygun değildi (ama iki tane daha vardı ve onları daha dikkatli yaptım).


Daha sonra form görevi görecek bir kavanoza ihtiyacımız var. yer değiştirici(5).
Pazartesi günü çarşılar kapalı olduğundan ve yakındaki tüm otomobil mağazaları kapalı olduğundan ve bir motor yapmak istediğimden, orijinal tasarımı değiştirme ve yer değiştiriciyi çelik yünü yerine kağıttan yapma özgürlüğünü kullandım.
Bunu yapmak için bana en uygun büyüklükte bir kavanoz balık yemi buldum. Gazoz kutusunun çapının 53 mm olmasına göre bu boyutu seçtim, dolayısıyla 48-51 mm arıyordum, böylece kağıdı kalıba sardığımda duvarla arasında yaklaşık 1-2 mm mesafe kalacaktı. hava geçişi için kutu ve yer değiştirici (5). (Tutkalın yapışmaması için daha önce kavanozun üzerini bantla kapatmıştım).


Daha sonra A4 kağıdın bir şeridini 70 mm'de işaretledim ve geri kalanını 50 mm'lik şeritler halinde kestim (makalede olduğu gibi). Dürüst olmak gerekirse, bu şeritlerden kaç tane sardığımı hatırlamıyorum ama 4-5 olsun (şeritler 50mm x 290mm, katman sayısını gözle yaptım, böylece yapıştırıcı sertleştiğinde yer değiştirici olmaz) yumuşak). Her katman PVA tutkalı ile kaplandı.


Daha sonra 6 kat kağıttan yer değiştirici kapaklar yaptım (ayrıca her şeyi yapıştırdım ve bastırdım) yuvarlak sap kalan yapıştırıcıyı ve hava kabarcıklarını sıkmak için) tüm katmanları yapıştırdığımda, bükülmemeleri için üstlerine kitaplarla bastırdım.

Ayrıca yer değiştirici üstteki delikten geçmediği için kutunun (2) sağlam olan tabanını yaklaşık 10 mm mesafede kesmek için makas kullandım. Bu bizim olacak çalışma kapasitesi.
Sonuçta bu oldu (kavanozun (3) kapağını hemen kesmedim ama yine de mumu oraya koymak için bunu yapmak zorundayım).


Daha sonra alttan yaklaşık 60 mm mesafede, elimde hala kapaklı olan kavanozu (3) kestim. Bu dip bize hizmet edecek ateş kutusu.


Daha sonra ikinci kavanozun (1) tabanını kapak kesilmiş halde yine 10 mm mesafede (alttan) kestim. Ve hepsini bir araya getirin.


Daha sonra, çalışma silindirinin (2) zarına (4) kapak yerine daha küçük bir nesne yapıştırırsam tasarımın iyileşeceğini düşündüm, bu yüzden böyle bir örneği kağıttan kestim. Taban 15x15mm karedir ve “kulaklar”ın her biri 10mm'dir. Ve numuneden bir parçayı (8) kestim.


Daha sonra terminallere (6) 2,1 veya 2,5 mm çapında (önemli değil) delikler açtım, ardından bir tel aldım (2 mm kesitli) ve 150 mm ölçtüm, bu olacak bizim " krank mili" (7). Ve onu şu boyutlara büktü: yer değiştirici dirseğin yüksekliği (5) - 20 mm, membran dirseğinin yüksekliği (4) - 5 mm. Aralarında 90 derece olmalıdır (önemli değil) Hangi yöne) İlk olarak terminalleri yerine yerleştirdikten sonra, terminallerin krank miline sarkmaması için rondelalar yapıp bunları tutkalla yapıştırdım.
Hemen düz ve tam boyutlu hale getirmek mümkün değildi, ancak yeniden yaptım (daha ziyade kendi iç rahatlığım için).


Sonra tekrar teli (2mm) aldım ve yaklaşık 200 mm'lik bir parça kestim, bu membranın (4) biyel kolu (9) olacak, parçayı (8) içinden geçirip büktüm (gösterilecek) .
Bir kutu (1) (içinde küçük delikler olan) aldım ve üstten 30 mm mesafede “krank mili” (7) için delikler açtım (ancak bu önemli değil). Ve gözetleme penceresini makasla kesti.


Daha sonra deplasman silindiri (5) kuruyup tamamen yapıştırıldığında kapakları ona yapıştırmaya başladım. Kapakları yapıştırdığımda misinayı (12) tutturmak için içinden yaklaşık yarım milimetrelik bir tel geçirdim.


Daha sonra, diskleri (11) krank miline bağlamak için ahşap bir saptan bir aks (10) işledim, ancak bir şarap tıpası kullanmanızı tavsiye ederim.
Ve şimdi en zor kısım (bana gelince) Medikal eldivenlerden bir membran (4) kesip aynı parçayı (8) ortasına yapıştırdım. Membranı çalışma silindirinin (2) üzerine yerleştirip kenarı boyunca bir ip ile bağladım ve fazla parçaları kesmeye başladığımda membran ipliğin altından dışarı çıkmaya başladı (membranı çekmememe rağmen) ) ve tamamen kesildiğinde sıkmaya başladım ve zar tamamen uçtu.
aldım Süper yapıştırıcı ve kutunun ucunu yapıştırdıktan sonra yeni hazırlanan membranı tam olarak ortasına yerleştirerek yapıştırdım, tuttum ve tutkal sertleşene kadar bekledim. Sonra tekrar bastırdı ama bu sefer elastik bantla kenarlarını kesti, lastiği çıkardı ve tekrar yapıştırdı (dışarıdan).
İşte o anda yaşananlar






Daha sonra membrana (4) ve parçaya (8) iğne ile delik açıp içinden olta (12) geçirdim (bu da kolay olmadı).
Her şeyi bir araya getirdiğimde şöyle oldu:


İlk başta motorun çalışmadığını hemen itiraf edeceğim; dahası, bana hiç çalışmayacakmış gibi geldi, çünkü onu (yanan bir mumla) manuel olarak ve epeyce çevirmek zorunda kaldım. kuvvet (kendi kendine dönen bir motorda olduğu gibi). Tamamen gevşektim ve yer değiştiriciyi kağıttan yaptığım için, yanlış kutuları aldığım için, biyel kolunun (9) veya yer değiştirici hattının (5) uzunluğunda bir hata yaptığım için kendimi azarlamaya başladım. Ama bir saatlik eziyet ve hayal kırıklığından sonra mumum (içimdeki) alüminyum gövde) ve Yeni Yıl'dan arta kalan olanı (fotoğraftaki yeşil olanı) aldım, ÇOK daha güçlü yandı ve işte, onu başlatabildim.
SONUÇLAR
1 Yer değiştiricinin neyden yapıldığı önemli değil, sitelerden birinde okuduğum gibi "hafif olmalı ve ısıyı iletmemeli."
2 Biyel kolunun (9) uzunluğunun ve yer değiştiricinin (5) hattının (12) uzunluğunun değiştirilmesi önemli değil, sitelerden birinde okuduğum gibi “asıl mesele, yer değiştiricinin yere çarpmamasıdır. çalışma sırasında çalışma odasının üst veya alt kısmı” diye ayarladım, bu yüzden yaklaşık olarak ortaya ayarladım. Ve sakin (soğuk) durumdaki zar düz olmalı ve aşağı veya yukarıya doğru gerilmemelidir.
Video
Motorun çalışmasını gösteren video. 4 disk taktım, volan olarak kullanılıyorlar. Başlarken, hala aşırı ısınmasından korktuğum için yer değiştiriciyi üst konuma kaldırmaya çalışıyorum. Şu şekilde dönmelidir: Önce yer değiştirici yükselir, ardından zar onun arkasında yükselir, yer değiştirici aşağı iner ve zar onun arkasında aşağıya iner.

Not: Belki dengelerseniz daha hızlı döner, ama benim için hızlı düzeltme Dengeyi sağlayamadım :)

Su soğutma videosu. Operasyonda pek bir faydası olmuyor ve gördüğünüz gibi dönüşünü gerçekten hızlandırmıyor, ancak böyle bir soğutmayla aşırı ısınma endişesi duymadan motoru daha uzun süre hayranlıkla izleyebilirsiniz.

Ve işte prototipimin yaklaşık bir çizimi (büyük boy):
s016.radikal.ru/i335/1108/3e/a42a0bdb9f32.jpg
Orijinaline (COMPASS V 12) ihtiyacı olan herkes postaneye gönderebilir.

Belki bana neden buna ihtiyaç duyulduğunu soracaksınız ve ben de cevaplayacağım. Steampunk'taki her şey gibi bu da esas olarak ruh içindir.
Lütfen beni fazla zorlamayın, bu benim ilk yayınım.

Modern otomotiv endüstrisi, temel olmadan, bir gelişme düzeyine ulaştı. bilimsel araştırma Geleneksel içten yanmalı motorların tasarımında temel iyileştirmeler elde etmek neredeyse imkansızdır. Bu durum tasarımcıları dikkat etmeye zorluyor. alternatif enerji santrali tasarımları. Bazı mühendislik merkezleri çabalarını hibrit ve seri üretime uyarlamaya odakladı. elektrikli modeller diğer otomobil üreticileri yenilenebilir kaynaklardan (örneğin kolza tohumu yağı kullanan biyodizel) yakıt kullanan motorların geliştirilmesine yatırım yapıyor. Gelecekte yeni bir standart tahrik sistemi haline gelebilecek başka güç ünitesi projeleri de var. Araç.

Olası kaynaklar arasında mekanik enerji Geleceğin otomobilleri için, 19. yüzyılın ortalarında Scot Robert Stirling tarafından termal genleşmeli motor olarak icat edilen dıştan yanmalı motor adını vermeliyiz.

Çalışma planı

Stirling motoru dönüştürür Termal enerji nedeniyle dışarıdan faydalı mekanik işlere sağlanır çalışma sıvısı sıcaklığındaki değişiklikler(gaz veya sıvı) kapalı bir hacimde dolaşan.

İÇİNDE Genel görünüm Cihazın çalışma şeması şu şekildedir: Motorun alt kısmında çalışma maddesi (örneğin hava) ısınır ve hacmi arttıkça pistonu yukarı doğru iter. Sıcak hava içine nüfuz eder Üst kısmı bir radyatör tarafından soğutulan motor. Çalışma sıvısının basıncı azalır, piston bir sonraki döngü için indirilir. Bu durumda sistem kapatılır ve çalışma maddesi tüketilmez, sadece silindirin içinde hareket eder.

Stirling prensibini kullanan güç üniteleri için çeşitli tasarım seçenekleri vardır.

Stirling modifikasyonu "Alfa"

Motor, her biri kendi silindirinde yer alan iki ayrı güç pistonundan (sıcak ve soğuk) oluşur. Sıcak pistonla silindire ısı sağlanır ve soğuk silindir, soğutma ısı eşanjöründe bulunur.

Stirling modifikasyonu "Beta"

Pistonun bulunduğu silindirin bir ucu ısıtılır, diğer ucu soğutulur. Çalışma gazının hacmini değiştirmek için tasarlanmış bir güç pistonu ve bir yer değiştirici silindirin içinde hareket eder. Rejeneratör, soğutulmuş çalışma maddesinin motorun sıcak boşluğuna geri dönüş hareketini gerçekleştirir.

Stirling modifikasyonu "Gama"

Tasarım iki silindirden oluşmaktadır. Birincisi, güç pistonunun hareket ettiği tamamen soğuktur ve bir tarafı sıcak, diğer tarafı soğuk olan ikincisi, yer değiştiriciyi hareket ettirmeye yarar. Soğuk gazı dolaştırmak için bir rejeneratör, her iki silindir için de ortak olabilir veya yer değiştirici tasarımının bir parçası olabilir.

Stirling motorunun avantajları

Çoğu dıştan yanmalı motor gibi Stirling de aşağıdaki özelliklere sahiptir: çoklu yakıt: Motor, sebep olan sebeplerden bağımsız olarak sıcaklık değişimleri nedeniyle çalışıyor.

İlginç gerçek! Bir zamanlar yirmi yakıt seçeneğiyle çalışan bir kurulum gösterilmişti. Motor durdurulmadan harici yanma odasına benzin verildi, dizel yakıt, metan, ham petrol ve sebze yağı- güç ünitesi istikrarlı bir şekilde çalışmaya devam etti.

Motor var tasarımın basitliği ve gerektirmez ek sistemler Ve ekler(zamanlama, marş motoru, vites kutusu).

Cihazın özellikleri uzun bir servis ömrünü garanti eder: yüz bin saatten fazla sürekli çalışma.

Stirling motoru sessizdir çünkü silindirlerde patlama meydana gelmez ve egzoz gazlarını çıkarmaya gerek yoktur. Eşkenar dörtgen krank mekanizmasıyla donatılmış "Beta" modifikasyonu, çalışma sırasında titreşimi olmayan mükemmel dengeli bir sistemdir.

Motor silindirlerinde etki yaratabilecek herhangi bir süreç meydana gelmemektedir. olumsuz etki Açık çevre. Uygun bir ısı kaynağının (örn. güneş enerjisi) seçilmesiyle Stirling kesinlikle Çevre dostu güç ünitesi.

Stirling tasarımının dezavantajları

Tüm olumlu özelliklerine rağmen, Stirling motorlarının anında toplu kullanımı imkansızdır. aşağıdaki nedenler:

Asıl sorun yapının malzeme tüketimidir. Çalışma sıvısının soğutulması, kurulumun boyutunu ve metal tüketimini önemli ölçüde artıran büyük hacimli radyatörler gerektirir.

Mevcut teknolojik seviye, Stirling motorunun performans açısından modern benzinli motorlarla karşılaştırılmasına ancak aşağıdakilerin kullanılmasıyla olanak tanıyacaktır: karmaşık türler yüz atmosferden fazla basınç altında çalışma sıvısı (helyum veya hidrojen). Bu gerçek hem malzeme bilimi alanında hem de kullanıcı güvenliğinin sağlanmasında ciddi soruları gündeme getiriyor.

Önemli bir operasyonel sorun, metallerin termal iletkenliği ve sıcaklık direnciyle ilgilidir. Çalışma hacmine ısı eşanjörleri aracılığıyla ısı sağlanır ve bu da kaçınılmaz kayıplara yol açar. Ek olarak, ısı eşanjörü de yapılmalıdır. ısıya dayanıklı metaller dayanıklı yüksek tansiyon. Uygun malzemelerçok pahalı ve işlenmesi zordur.

Stirling motorunun modlarını değiştirme prensipleri de, özel kontrol cihazlarının geliştirilmesini gerektiren geleneksel olanlardan temelde farklıdır. Bu nedenle, gücü değiştirmek için silindirlerdeki basıncı, yer değiştirici ile güç pistonu arasındaki faz açısını değiştirmek veya boşluğun çalışma sıvısı ile kapasitesini etkilemek gerekir.

Bir Stirling motor modelinde şaft dönüş hızını kontrol etmenin bir yolu aşağıdaki videoda görülebilir:

Yeterlik

Teorik hesaplamalarda Stirling motorunun verimi, çalışma akışkanının sıcaklık farkına bağlıdır ve Carnot çevrimine göre %70 veya daha fazlasına ulaşabilir.

Ancak metalden gerçekleştirilen ilk numunelerin verimliliği aşağıdaki nedenlerden dolayı son derece düşüktü:

  • sınırlayan etkisiz soğutma sıvısı (çalışma sıvısı) seçenekleri Maksimum sıcaklıkısıtma;
  • parçaların sürtünmesinden ve motor mahfazasının ısıl iletkenliğinden kaynaklanan enerji kayıpları;
  • yüksek basınca dayanıklı yapı malzemelerinin eksikliği.

Mühendislik çözümleri güç ünitesinin tasarımını sürekli geliştirdi. Böylece 20. yüzyılın ikinci yarısında dört silindirli bir otomobil ortaya çıktı. Eşkenar dörtgen tahrikli Stirling motoru testlerde %35 verimlilik gösterdi 55 ° C sıcaklığa sahip bir su soğutucu üzerinde. Dikkatli tasarım geliştirme, yeni malzemelerin kullanımı ve çalışma ünitelerinin ince ayarı, deneysel numunelerin verimliliğinin %39 olmasını sağlamıştır.

Not! Benzer güce sahip modern benzinli motorların bir katsayısı vardır yararlı eylem%28-30 ve turboşarjlı dizel motorlarda %32-35.

Amerikan şirketi Mechanical Technology Inc. tarafından yaratılan Stirling motorunun modern örnekleri, %43,5'e varan verimlilik göstermektedir. Isıya dayanıklı seramik ve benzeri üretimin gelişmesiyle birlikte yenilikçi malzemelerÇalışma ortamının sıcaklığını önemli ölçüde artırmak ve %60 verim elde etmek mümkün olacak.

Otomobil Stirlings'in başarılı uygulama örnekleri

Tüm zorluklara rağmen otomotiv endüstrisine uygulanabilen, bilinen birçok verimli Stirling motoru modeli bulunmaktadır.

Bir arabaya kuruluma uygun Stirling'e ilgi, 20. yüzyılın 50'li yıllarında ortaya çıktı. Bu yöndeki çalışmalar Ford Motor Company, Volkswagen Group ve diğerleri gibi şirketler tarafından yürütüldü.

UNITED STIRLING şirketi (İsveç), otomobil üreticileri tarafından üretilen seri bileşenlerden ve düzeneklerden (krank mili, bağlantı çubukları) maksimum düzeyde yararlanan Stirling'i geliştirdi. Ortaya çıkan dört silindirli V motorun özgül ağırlığı 2,4 kg/kW idi ve bu da kompakt bir dizel motorun özelliklerine eşdeğerdi. Bu ünite yedi tonluk bir kargo kamyoneti için enerji santrali olarak başarıyla test edildi.

Başarılı örneklerden biri, Hollanda'da üretilen dört silindirli Stirling motoru, model "Philips 4-125DA" olup, kurulum için tasarlanmıştır. araba. Motorun çalışma gücü 173 hp idi. İle. klasiklere benzer boyutlarda benzin ünitesi.

General Motors mühendisleri, 70'li yıllarda standart krank mekanizmasına sahip sekiz silindirli (4 çalışma ve 4 sıkıştırma silindiri) V şeklinde bir Stirling motoru inşa ederek önemli sonuçlar elde etti.

Benzer enerji santrali 1972'de sınırlı sayıda Ford Torino otomobiliyle donatılmış Yakıt tüketimi, klasik V şekilli sekiz benzinliye göre %25 oranında azalmıştır.

Şu anda elliden fazla yabancı şirket, Stirling motorunun tasarımını otomotiv endüstrisinin ihtiyaçlarına göre seri üretime uyarlamak için geliştirmeye çalışıyor. Ve eğer bu tip bir motorun dezavantajlarını ortadan kaldırırken aynı zamanda avantajlarını da korumak mümkünse, o zaman benzinli içten yanmalı motorların yerini alacak olanlar türbinler ve elektrik motorları değil Stirling olacaktır.

Stirling motoru, termal enerjiyle çalışmaya başlayan bir motor türüdür. Bu durumda enerji kaynağı tamamen önemsizdir. Önemli olan bir farkın olmasıdır sıcaklık rejimi bu durumda böyle bir motor çalışacaktır. Şimdi bir Coca-Cola kutusundan bu kadar düşük sıcaklıklı bir motorun modelini nasıl oluşturabileceğinize bakacağız.

Malzemeler ve aksesuarlar

Şimdi evde bir motor oluşturmak için nelere ihtiyacımız olduğuna bakacağız. Stirling için almamız gerekenler:

  • Balon.
  • Üç kola kutusu.
  • Özel terminaller, beş adet (5A).
  • Bisiklet jant tellerini takmak için nipeller (iki parça).
  • Metal yünü.
  • Otuz cm uzunluğunda ve 1 mm kesitte bir çelik tel parçası.
  • Büyük bir çelik parçası veya bakır kablo 1,6 ila 2 mm çapında.
  • Yirmi mm çapında (uzunluğu bir cm) ahşap pim.
  • Şişe kapağı (plastik).
  • Elektrik kabloları (otuz cm).
  • Özel yapıştırıcı.
  • Vulkanize kauçuk (yaklaşık 2 santimetre).
  • Olta (uzunluk otuz cm).
  • Dengeleme için çeşitli ağırlıklar (örneğin nikel).
  • CD'ler (üç parça).
  • Özel düğmeler.
  • Bir ocak kutusu oluşturmak için teneke kutu.
  • Su soğutması yapmak için ısıya dayanıklı silikon ve teneke kutu.

Yaratılış sürecinin açıklaması

Aşama 1. Kavanozların hazırlanması.

Öncelikle 2 kutu alıp üstlerini kesmelisiniz. Üst kısımlar makasla kesilirse, ortaya çıkan çentiklerin bir dosya ile kapatılması gerekecektir.

Aşama 2. Diyaframın yapılması.

Vulkanize kauçukla güçlendirilmesi gereken bir balonu diyafram olarak kullanabilirsiniz. Top kesilmeli ve kavanozun üzerine çekilmelidir. Daha sonra diyaframın orta kısmına bir parça özel kauçuk yapıştırıyoruz. Tutkal sertleştikten sonra, diyaframın ortasında teli takmak için bir delik açacağız. Bunu yapmanın en kolay yolu, montaja kadar delikte bırakılabilen özel bir düğme kullanmaktır.

Adım 3: Kapakta kesme ve delikler oluşturma.

Kapağın duvarlarında her biri iki mm'lik iki delik açılması gerekir, kolların dönme eksenini monte etmek gerekir. Kapağın alt kısmında başka bir delik açılmalıdır, içinden yer değiştiriciye bağlanacak bir tel geçecektir.

Son aşamada kapak kesilmelidir. Bu, yer değiştirici telin kapağın kenarlarına sıkışmasını önlemek için yapılır. Böyle bir iş için ev makası alabilirsiniz.

Aşama 4. Sondaj.

Yataklar için kavanoza iki delik açmanız gerekir. Bizim durumumuzda bu 3,5 mm'lik bir matkapla yapıldı.

Aşama 5. Bir görüntüleme penceresi oluşturma.

Motor mahfazasında özel bir pencere kesilmelidir. Artık cihazın tüm bileşenlerinin nasıl çalıştığını gözlemleyebilirsiniz.

Aşama 6. Terminallerin modifikasyonu.

Terminalleri alıp plastik izolasyonu onlardan çıkarmanız gerekiyor. Sonra bir tatbikat yapıp bunu yapacağız Deliklere doğru terminallerin kenarlarında. Toplamda üç terminalin delinmesi gerekiyor. İki terminali deliksiz bırakalım.

Aşama 7. Kaldıraç yaratmak.

Kolların yapımında kullanılan malzeme, çapı yalnızca 1,88 mm olan bakır teldir. Örgü iğnelerinin tam olarak nasıl büküleceğini internette araştırmaya değer. Ayrıca alabilirsiniz Çelik tel, sadece bakır tel ile çalışmak daha uygundur.

Aşama 8. Rulmanların imalatı.

Rulmanları yapmak için iki bisiklet nipeline ihtiyacınız olacak. Deliklerin çapı kontrol edilmelidir. Yazar iki mm'lik bir matkap kullanarak bunları deldi.

Aşama 9. Kolların ve yatakların montajı.

Kollar doğrudan görüntüleme penceresinden yerleştirilebilir. Telin bir ucu uzun olmalı, volan onun üzerine oturacaktır. Rulmanlar sıkıca oturmalıdır doğru yerler. Herhangi bir boşluk varsa yapıştırılabilir.

Aşama 10. Yer değiştiricinin yapılması.

Yer değiştirici parlatma için çelik yünden yapılmıştır. Yer değiştirici yapmak için çelik bir tel alınır, üzerine bir kanca oluşturulur ve ardından telin üzerine belli miktarda pamuk sarılır. Yer değiştiricinin hazne içinde rahatça hareket edebilmesi için aynı boyutta olması gerekir. Yer değiştiricinin tüm yüksekliği beş santimetreden fazla olmamalıdır.

Pamuk yününün bir tarafında sonunda pamuktan çıkmasın diye telden spiral yapmalısınız, telin diğer tarafında ise ilmek yapıyoruz. Daha sonra bu ilmeğe daha sonra diyaframın orta kısmından çekilecek bir olta bağlayacağız. Vulkanize kauçuk kabın ortasında olmalıdır.

Aşama 11. Basınç tankı yapımı

Kavanozun tabanını tabanından yaklaşık 2,5 cm kalacak şekilde belli bir şekilde kesmeniz gerekiyor. Yer değiştirici diyaframla birlikte tanka taşınmalıdır. Bundan sonra tüm bu mekanizma kutunun ucuna aktarılır. Diyaframın biraz sıkılması gerekiyor sarkmasın diye.

Daha sonra delinmemiş terminali alıp içinden oltayı geçirmeniz gerekiyor. Düğümün hareket etmemesi için yapıştırılması gerekir. Telin yağla uygun şekilde yağlanması ve aynı zamanda yer değiştiricinin ipi kolayca arkasına çekebilmesine dikkat edilmesi gerekir.

Aşama 12. İtme çubuklarının yapılması.

Bu özel çubuklar diyaframı ve kolları birbirine bağlar. Bu on beş cm uzunluğunda bir bakır tel parçasından yapılmıştır.

Aşama 13. Volan oluşturma ve takma

Volan yapmak için üç eski CD alıyoruz. Merkez olarak tahta bir çubuk alalım. Volanı taktıktan sonra krank mili çubuğunu volanın düşmeyeceği şekilde bükün.

Son aşamada tüm mekanizma tamamen monte edilir.

Son adım, ocak kutusunu oluşturmak

İşte geliyoruz son adım motoru oluştururken.