Вход

Забыли пароль?

Поиск
 
 

Результаты :
 


Rechercher Расширенный поиск

Социальные закладки

Социальные закладки digg  Социальные закладки delicious  Социальные закладки reddit  Социальные закладки stumbleupon  Социальные закладки slashdot  Социальные закладки yahoo  Социальные закладки google  Социальные закладки blogmarks  Социальные закладки live      

Поместите адрес форума Альтернатива на вашем сайте социальных закладок (social bookmarking)

Поместите адрес форума Альтернатива на вашем сайте социальных закладок (social bookmarking)


Дви́гатель Сти́рлинга

Перейти вниз

Дви́гатель Сти́рлинга

Сообщение  ИМХО9000 в Пт Апр 01, 2011 4:06 pm


Дви́гатель Сти́рлинга — 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.

История:


Двигатель Стирлинга был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года (английский патент № 4081). 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 (гофры идут вдоль направления потока газа). Газ, проходя через наполнитель рекуператора в одну сторону, отдаёт (или приобретает) тепло, а при движении в другую сторону отбирает (отдаёт) 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 (при длинном цилиндре надобность в таком устройстве вообще исчезает, но появляются значительные потери из-за вязкости газа). 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.

Описание:
В XIX веке инженеры хотели создать безопасную альтернативу паровым двигателям того времени, котлы которых часто взрывались из-за высоких давлений пара и неподходящих материалов для их постройки. Хорошая альтернатива паровым машинам появилась с созданием двигателей Стирлинга, который мог преобразовывать в работу любую разницу температур. Основной принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также используются водород и гелий. В ряде экспериментальных образцов испытывались фреоны, двуокись азота, сжиженный пропан-бутан и вода. В последнем случае вода остаётся в жидком состоянии на всех участках термодинамического цикла. Особенностью стирлинга с жидким рабочим телом является малые размеры, высокая удельная мощность и большие рабочие давления. Существует также стирлинг с двухфазным рабочим телом. Он тоже характеризуется высокой удельной мощностью, высоким рабочим давлением.

Из термодинамики известно, что давление, температура и объём газа взаимосвязаны и следуют закону идеальных газов

  • P — давление газа;
  • V — объём газа;
  • n — количество молей газа;
  • R — универсальная газовая константа;
  • Т — температура газа в кельвинах.

Это означает, что при нагревании газа его объём увеличивается, а при
охлаждении — уменьшается. Это свойство газов и лежит в основе работы
двигателя Стирлинга.
Двигатель Стирлинга использует цикл Стирлинга, который по термодинамической эффективности не уступает циклу Карно,
и даже обладает преимуществом. Дело в том, что цикл Карно состоит из
мало отличающихся между собой изотерм и адиабат. Практическая реализация
этого цикла малоперспективна. Цикл Стирлинга позволил получить
практически работающий двигатель в приемлемых габаритах.


Диаграмма "давление-объём" идеализированного цикла Стирлинга

Цикл Стирлинга состоит из четырёх фаз и разделён двумя переходными
фазами: нагрев, расширение, переход к источнику холода, охлаждение,
сжатие и переход к источнику тепла. Таким образом, при переходе от
тёплого источника к холодному источнику происходит расширение и сжатие
газа, находящегося в цилиндре. При этом изменяется давление, за счёт
чего можно получить полезную работу. Нагрев и охлаждение рабочего тела
(участки 4 и 2) производится рекуператором. В идеале количество тепла,
отдаваемое и отбираемое рекуператором, одинаково. Полезная работа
производится только за счёт изотерм, т.е. зависит от разницы температур
нагревателя и охладителя, как в цикле Карно. Рабочий цикл двигателя
Стирлинга beta-типа:


1







2







3







4




где: a — вытеснительный поршень; b — рабочий поршень; с — маховик;
d — огонь (область нагревания); e — охлаждающие ребра (область
охлаждения).

  1. Внешний источник тепла нагревает газ в нижней части теплообменного
    цилиндра. Создаваемое давление толкает рабочий поршень вверх (обратите
    внимание, что вытеснительный поршень неплотно прилегает к стенкам).
  2. Маховик толкает вытеснительный поршень вниз, тем самым перемещая разогретый воздух из нижней части в охлаждающую камеру.
  3. Воздух остывает и сжимается, поршень опускается вниз.
  4. Вытеснительный поршень поднимается вверх, тем самым перемещая охлаждённый воздух в нижнюю часть. И цикл повторяется.

В машине Стирлинга движение рабочего поршня сдвинуто на 90°
относительно движения поршня-вытеснителя. В зависимости от знака этого
сдвига машина может быть двигателем или тепловым насосом. При сдвиге 0
машина не производит никакой работы (кроме потерь на трение) и не
вырабатывает её.
avatar
ИМХО9000
Admin

Сообщения : 83
Дата регистрации : 2011-02-11
Откуда : Украина Киев

Посмотреть профиль http://imho-9000.forum2x2.com

Вернуться к началу Перейти вниз

Вернуться к началу


 
Права доступа к этому форуму:
Вы не можете отвечать на сообщения