Der Stirling-Motor – Funktionsweise. Niedertemperatur Stirlingmotor (Foto)

Stirling-Motor, dessen Arbeitsweise unterscheidet sich qualitativ von den üblichen für alle Verbrennungsmotoren, einst war das Letzte würdige Konkurrenz. Aber für eine Weile vergessen. Wie dieser Motor wird heute, was ist das Prinzip seiner Handlung (im Artikel finden sich auch Zeichnungen des Stirling-Motors, die klar demonstrieren seine Arbeit), und was sind die Perspektiven der Anwendung in der Zukunft, Lesen Sie unten.

Geschichte

Im Jahr 1816 in Schottland Robert stirlingom patentiert wurde die thermische Maschine, heute genannt zu Ehren seines Erfinders. Die ersten Heißluft-Motoren erfunden wurden noch vor ihm. Aber Stirling fügte Reiniger in das Gerät, die in der Fachliteratur genannt Regenerator, Wärmetauscher oder. Dank ihm kann die Leistung des Motors erhöht beim halten des Gerätes in der Wärme.

Der Motor erkannte die robuste Dampfmaschine aus den vorhandenen, in diesem Augenblick, so wie er noch nie explodiert. Vor ihm auf der anderen Motoren dieses Problem trat oft. Trotz der schnellen Erfolg, in den frühen zwanzigsten Jahrhunderts, von seiner Entwicklung aufgegeben, da er immer weniger wirtschaftlich, verglichen mit den dann anderen Verbrennungsmotoren und Elektromotoren. Jedoch Stirling noch weiterhin gelten in einigen Branchen.

Motor äußerer Verbrennung

Das Funktionsprinzip aller thermischen Motoren besteht darin, dass zur Herstellung von Gas in einem erweiterten Zustand erfordert große mechanische Anstrengung, als bei der Kompression kalt. Für die anschauliche Demonstration dieser Erfahrung können Sie verbringen mit zwei Töpfen, gefüllt mit kaltem und heißem Wasser, sowie eine Flasche. Die Letzte in kaltes Wasser getaucht, Rohr verstopfen, dann verlegen in die heisse. Bei diesem Gas in der Flasche beginnt die mechanische Arbeit und вытолкнет Rohr. Der erste Motor äußerer Verbrennung basiert auf diesem Verfahren vollständig. Stimmt, später der Erfinder erkannte, dass ein Teil der Wärme kann für die Heizung. Damit die Leistung deutlich erhöht. Aber auch das half nicht, den Motor zu Häufig.

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Später Erikson, Ingenieur aus Schweden, perfektioniert das Design, indem Sie das abkühlen und erhitzen das Gas bei konstantem Druck anstelle des Volumens. Als Ergebnis eine Menge von Instanzen verwendet wurde, für die Arbeit in Bergwerken, auf Schiffen und in Druckereien. Aber für die Besatzungen Sie waren zu schwer.

Motoren mit äußerer Verbrennung von Philips

Solche Motoren sind der folgenden Typen:

• Dampf;
• паротурбинный;
• Stirling.

Die Letzte Ansicht nicht begonnen, sich zu entwickeln aufgrund der geringen Zuverlässigkeit und den anderen nicht die höchsten Werte im Vergleich zu den anderen Arten von Aggregaten. Aber im Jahr 1938 die Firma Philips hat seine Arbeit wieder aufgenommen. Die Motoren dienten für Antriebe Generatoren in неэлектрофицированных Gebieten. 1945-Ingenieure fanden Sie die inverse Anwendung: wenn die Welle aufdrehen Wischermotor, Kühlung der Zylinderköpfe um bis zu minus hundert neunzig Grad Celsius. Dann wurde beschlossen, gelten verbesserte Kälteanlagen Stirlingmotor.

Arbeitsweise

Die Wirkung des Motors ist es, die Arbeit auf thermodynamische Zyklen, in denen bei verschiedenen Temperaturen geschieht die Komprimierung und Erweiterung. Dabei die Regulierung der Strömung des arbeitsfluids realisiert durch die veränderlichen Volumen (oder Druck – je nach Modell). Das ist das Funktionsprinzip der meisten ähnlichen Maschinen, die möglicherweise unterschiedliche Funktionen und Design-Schema. Die Motoren werden Kolben oder Rotor. Maschine mit Ihren Anlagen arbeiten als Wärmepumpen, Kühlschränken, Generatoren Druck und so weiter.

Darüber hinaus gibt es Motoren mit einem offenen Kreislauf, wo die Regulierung der Strömung erfolgt durch Ventile. Gerade Sie als Motoren Erikson, neben dem Allgemeinen Namen des Vornamens Stirling. In DIC nützliche Arbeit erfolgt nach vorheriger Verdichtung von Luft, Kraftstoffeinspritzung, erhitzen der resultierenden Mischung vermischt mit Verbrennung und Expansion.

Stirling-Motor Arbeitsweise ist die gleiche: bei niedriger Temperatur komprimiert, und bei hoher ü Erweiterung. Aber auf unterschiedliche Weise erfolgt die Erwärmung: die Wärme wird durch die Wand des Zylinders von außen. Deshalb erhielt er den Namen Motor äußerer Verbrennung. Stirling verwendete periodische änderung der Temperatur mit вытеснительным Kolben. Das Letzte bewegt sich das Gas mit einem Hohlraum des Zylinders in eine andere. Einerseits die Temperatur ständig zu niedrig, und auf der anderen – hohe. Bei der Bewegung des Kolbens nach oben das Gas bewegt sich von der heißen in die kalte Höhle, und nach unten – wieder in heißes. Zuerst Gas gibt viel Wärme den Kühlschrank, und dann von der Heizung bekommt so viel wie gab. Zwischen Heizung und Kühlschrank untergebracht Regenerator ü Hohlraum, gefüllt mit dem Material, dem Gas Wärme. Bei umgekehrter Strömung Regenerator gibt es zurück.

Das System des verdrängers verbunden ist, mit einem Kolben, den zusammenpressenden Gas in der Kälte und erweitern die in der Wärme. Aufgrund der Kompression in der niedrigeren Temperatur geschiehtnützliche Arbeit. Das ganze System geht den vier Zyklen bei intermittierenden Bewegungen. Kurbelmechanismus sorgt so für Kontinuität. Also scharfe Grenzen zwischen den Stadien des Zyklus nicht beobachtet, und der Wirkungsgrad des Stirling-Motors nicht verringert.

Angesichts all der oben, liegt der Schluss nahe, dass dieser Motor ist eine Kolben-Maschine mit einer externen Wärmezufuhr, wo das arbeitsfluid verlässt den geschlossenen Raum und wird nicht ersetzt. Zeichnungen Stirlingmotor gut veranschaulichen die Struktur und das Prinzip seiner Handlungen.

Job Details

Die Sonne, elektrischer Strom, Atomenergie, oder jede andere Quelle von Wärme kann die Energie im Stirlingmotor. Funktionsweise seines Körpers ist die Verwendung von Helium, Wasserstoff oder Luft. Die perfekte Schleife hat maximal möglichen thermischen Wirkungsgrad von von dreißig bis vierzig Prozent. Aber mit einer effektiven Regenerator kann er arbeiten und mit einem höheren Wirkungsgrad. Regeneration, Heizung und Kühlung bieten eine eingebaute Wärmetauscher, die ohne öle. Es sollte angemerkt werden, dass die Schmierung der Motor braucht sehr wenig. Der mittlere Druck im Zylinder liegt in der Regel zwischen 10 bis 20 MPa. Also hier ist eine ausgezeichnete Abdichtung System und die Möglichkeit, das eindringen von öl in der Arbeitskammer.

Die Vergleichende Charakteristik

In den meisten arbeiten heute Motoren dieser Art flüssige Brennstoffe verwendet. Bei diesem kontinuierlichen Druck leicht kontrollieren, was bei der Reduktion von Emissionen. Das fehlen der Ventile sorgt für leisen Betrieb. Leistung vergleichbar mit der Masse die Motoren mit Turboaufladung und Leistungsdichte, die am Ausgang gleich dem index von Diesel-Aggregats. Geschwindigkeit und Drehmoment sind unabhängig von einander.

Kosten für die Herstellung des Motors ist viel höher als bei Verbrennungskraftmaschinen. Aber beim Betrieb gegenteiligen Hinweis.

Vorteile

Jedes Modell-Stirling-Motor hat viele Vorteile:

• Wirkungsgrad bei der modernen Konstruktion kann bis zu siebzig Prozent.
• Im Motor kein System der Hochspannungs-Zündung, Nockenwelle und Ventile. Es müssen nicht Regeln wird während der gesamten Lebensdauer.
• In Стирлингах hinaus keine Explosion, wie in Verbrennungsmotoren, die stark belastet Kurbelwelle, Lager und Pleuel.
• In Ihnen nicht passieren, um die Wirkung, wenn man sagt, dass „der Motor ins stocken geraten“.
• Dank der Einfachheit des Gerätes kann es betrieben werden, für eine lange Zeit.
• Es kann sowohl mit Holz, als auch mit nuklearen und jeder anderen Art von Kraftstoff.
• Die Verbrennung erfolgt außerhalb des Motors.

Nachteile

• Der größte Nachteil der Konstruktion ist es Materialverbrauch.
• Das arbeitsfluid gekühlt werden müssen, wodurch die Abmessungen deutlich zu erhöhen.
• Für den Empfang gleich mit Verbrennungsmotoren Eigenschaften müssen Sie hohen Blutdruck.
• Zu dem Körper Wärme zugeführt durch die Wände der Wärmetauscher, bei denen die eingeschränkte Wärmeleitung.
• Zum ändern der Motorleistung, ändert das Volumen der Pufferspeicher, die Durchschnittliche Druck des arbeitsfluids, Phasen-Winkel zwischen dem Verdränger und dem Kolben.

Anwendung

Derzeit Stirlingmotor mit generator nutzen in vielen Bereichen. Es ist eine vielseitige Quelle für elektrische Energie in Kühlschränken, Pumpen, U-Boote und Solar-Kraftwerken. Es ist durch den Einsatz von verschiedenen Arten von Kraftstoff gibt es die Möglichkeit der umfangreichen Nutzung.

Revival

Diese Motoren haben wieder begonnen, sich zu entwickeln Dank der Firma Philips. In der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts mit Ihr einen Vertrag von General Motors. Sie führte die Entwicklung für die Anwendung Stirlingov im Weltraum-und Unterwasser-Geräten, auf Schiffen und Fahrzeugen. Nach Ihnen ein anderes Unternehmen aus Schweden, United Stirling, engagierte sich in Ihrer Entwicklung, einschließlich der möglichen Verwendung auf Autos.

Heute-Linear-Motor Stirling-anwendbar auf Anlagen Unterwasser -, Weltraum-und Solar-Geräte. Das große Interesse dazu aufgerufen, wegen der Aktualität der Fragen einer Verschlechterung der ökologischen Situation sowie der Lärmbekämpfung. In Kanada und den USA, Deutschland und Frankreich sowie in Japan gibt es aktive Suche nach Entwicklung und Verbesserung Ihrer Nutzung.

Zukunft

Die Vorteile sind klar, die Kolben und der Stirlingmotor, bestehend in einer großen Ressource der Arbeit, die Anwendung der verschiedenen Kraftstoff, Ruhe, gute und geringe Toxizität, machen es sehr vielversprechend vor dem hintergrund des Motors der inneren Verbrennung. Aber angesichts der Tatsache, dass der Verbrennungsmotor im Laufe der Zeit verbessert, es kann nicht leicht verschoben. So oder so, dies ist der Motor heute eine führende Position, und nehmen Sie in absehbarer Zeit nicht beabsichtigt.