Гэртээ өөрийн гараар stirling хөдөлгүүрийг хэрхэн яаж хийх вэ. Бага температурт стирлинг хөдөлгүүр

Орчин үеийн автомашины үйлдвэрлэл нь үндсэн суурьгүй хөгжлийн түвшинд хүрсэн Шинжлэх ухааны судалгаауламжлалт шаталтат хөдөлгүүрийн дизайныг эрс сайжруулах нь бараг боломжгүй юм. Энэ байдал нь дизайнеруудыг анхаарлаа хандуулахыг шаарддаг цахилгаан станцын өөр загвар... Зарим инженерийн төвүүд эрлийз болон цахилгаан загваруудыг үйлдвэрлэх, үйлдвэрлэхэд дасан зохицох хүчин чармайлтаа төвлөрүүлж байгаа бол бусад автомашин үйлдвэрлэгчид сэргээгдэх түлшээр ажилладаг хөдөлгүүрийг хөгжүүлэхэд хөрөнгө оруулалт хийж байна (жишээлбэл, рапс биодизель). Ирээдүйд шинэ стандарт хөдөлгүүрийн систем болох эрчим хүчний нэгжийн бусад төслүүд байдаг Тээврийн хэрэгсэл.

Ирээдүйн автомашины механик энергийн боломжит эх үүсвэрүүдийн дунд 19-р зууны дунд үед шотланд хүн Роберт Стирлинг дулааны тэлэлтийн машин болгон зохион бүтээсэн гадаад шаталтын хөдөлгүүрийг нэрлэх нь зүйтэй.

Ажлын схем

Стирлинг хөдөлгүүр нь гаднаас нийлүүлсэн дулааны энергийг ашигтай механик ажилд хувиргадаг ажлын шингэний температурын өөрчлөлт(хий эсвэл шингэн) хаалттай эзэлхүүнээр эргэлддэг.

В ерөнхий үзэлтөхөөрөмжийн ажиллагааны схем нь дараах байдлаар харагдаж байна: хөдөлгүүрийн доод хэсэгт ажлын бодис (жишээлбэл, агаар) халж, эзлэхүүн нэмэгдэж, поршений дээшээ түлхдэг. Халуун агаар нь радиатороор хөргөж байгаа моторын дээд хэсэгт ордог. Ажлын шингэний даралт буурч, поршений дараагийн мөчлөгийн хувьд доошилно. Энэ тохиолдолд системийг битүүмжилж, ажлын бодисыг хэрэглэхгүй, харин зөвхөн цилиндр дотор хөдөлдөг.

Стирлингийн зарчмыг ашиглан эрчим хүчний нэгжийн дизайны хэд хэдэн сонголт байдаг.

Стирлингийн өөрчлөлт "Альфа"

Хөдөлгүүр нь хоёр тусдаа цахилгаан бүлүүрээс (халуун, хүйтэн) бүрддэг бөгөөд тус бүр нь өөрийн цилиндрт байрладаг. Халуун поршений цилиндрт дулааныг нийлүүлдэг бөгөөд хүйтэн цилиндр нь хөргөлтийн дулаан солилцуурт байрладаг.

Стирлингийн өөрчлөлт "Бета"

Поршег агуулсан цилиндрийг нэг талдаа халааж, эсрэг талд нь хөргөнө. Ажлын хийн эзэлхүүнийг өөрчлөхийн тулд цахилгаан бүлүүр ба нүүлгэн шилжүүлэгч цилиндрт хөдөлдөг. Хөргөсөн ажлын бодисын хөдөлгүүрийн халуун хөндий рүү урвуу хөдөлгөөнийг сэргээгч гүйцэтгэдэг.

Стирлингийн өөрчлөлт "Гамма"

Дизайн нь хоёр цилиндрээс бүрдэнэ. Эхнийх нь бүрэн хүйтэн бөгөөд цахилгаан бүлүүр хөдөлдөг, хоёр дахь нь нэг талдаа халуун, нөгөө талдаа хүйтэн байдаг нь нүүлгэн шилжүүлэгчийг хөдөлгөдөг. Хүйтэн хийн эргэлтэнд зориулсан сэргээгч нь цилиндрт хоёуланд нь нийтлэг байж болно, эсвэл шилжүүлэгчийн дизайны нэг хэсэг байж болно.

Стирлинг хөдөлгүүрийн давуу тал

Ихэнх гадаад шаталтат хөдөлгүүрүүдийн нэгэн адил Стирлинг ийм чадвартай олон түлш: хөдөлгүүр ямар ч шалтгаанаас үл хамааран температурын зөрүүгээр ажилладаг.

Сонирхолтой баримт!Нэгэнт хорин төрлийн түлшээр ажилладаг үйлдвэрийг үзүүлжээ. Хөдөлгүүрийг зогсоохгүйгээр бензинийг гадаад шаталтын камерт нийлүүлсэн, дизель түлш, метан, түүхий тосболон ургамлын тос- эрчим хүчний нэгж тогтвортой ажиллаж байв.

Хөдөлгүүр нь байна дизайны энгийн байдалмөн нэмэлт систем, хавсралт (цаг хугацаа, асаагуур, хурдны хайрцаг) шаарддаггүй.

Төхөөрөмжийн онцлог нь урт хугацааны үйлчилгээний хугацааг баталгаажуулдаг: нэг зуун мянга гаруй цаг тасралтгүй ажиллах.

Цилиндрүүдэд тэсрэлт байхгүй, яндангийн хийг зайлуулах шаардлагагүй тул Stirling хөдөлгүүр чимээгүй байна. Ромб хэлбэрийн бүлүүрт механизмаар тоноглогдсон Бета хувилбар нь үйл ажиллагааны явцад чичиргээгүй, төгс тэнцвэртэй систем юм.

Хөдөлгүүрийн цилиндрт үүсгэж болох процесс явагдахгүй сөрөг нөлөөдээр орчин... Тохиромжтой дулааны эх үүсвэр (жишээ нь, нарны эрчим хүч) сонгох замаар Stirling туйлын байж болно байгал орчинд ээлтэйэрчим хүчний нэгж.

Стирлингийн дизайны сул тал

Бүх багцтайгаа эерэг шинж чанаруудДараах шалтгааны улмаас Stirling хөдөлгүүрийг нэн даруй ашиглах боломжгүй юм.

Гол асуудал нь бүтцийн материалын хэрэглээнд оршдог. Ажлын шингэнийг хөргөхөд их хэмжээний радиаторууд шаардлагатай бөгөөд энэ нь суурилуулалтын хэмжээ, металлын хэрэглээг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.

Технологийн өнөөгийн түвшин нь Stirling хөдөлгүүрийг орчин үеийн бензин хөдөлгүүртэй харьцуулах боломжийг олгодог. нарийн төвөгтэй зүйлзуу гаруй атмосферийн даралттай ажлын шингэн (гелий эсвэл устөрөгч). Энэ баримт нь материалын шинжлэх ухааны салбарт болон хэрэглэгчдийн аюулгүй байдлыг хангахад ноцтой асуултуудыг төрүүлдэг.

Ашиглалтын чухал асуудал бол металлын дулаан дамжуулалт ба температурын эсэргүүцэлтэй холбоотой асуудал юм. Дулаан солилцуураар дамжуулан ажлын эзлэхүүнийг дулаанаар хангадаг бөгөөд энэ нь зайлшгүй алдагдалд хүргэдэг. Үүнээс гадна дулаан солилцуур нь өндөр даралттай, халуунд тэсвэртэй металлаар хийгдсэн байх ёстой. Тохиромжтой материалмаш үнэтэй, зохицуулахад хэцүү.

Стирлинг хөдөлгүүрийн горимыг өөрчлөх зарчмууд нь уламжлалт зарчмуудаас эрс ялгаатай тул тусгай хяналтын төхөөрөмжийг хөгжүүлэх шаардлагатай байдаг. Тиймээс хүчийг өөрчлөхийн тулд цилиндр дэх даралтыг өөрчлөх, нүүлгэн шилжүүлэгч ба цахилгаан поршений хоорондох фазын өнцгийг өөрчлөх эсвэл ажлын шингэнтэй хамт хөндийн багтаамжид нөлөөлөх шаардлагатай.

Стирлинг хөдөлгүүрийн загвар дээрх босоо амны эргэлтийн хурдыг хянах аргуудын нэгийг дараах видеоноос харж болно.

Үр ашиг

Онолын тооцоонд Стирлинг хөдөлгүүрийн үр ашиг нь ажлын шингэний температурын зөрүүгээс хамаардаг бөгөөд Карногийн мөчлөгийн дагуу 70% ба түүнээс дээш хүрч болно.

Гэсэн хэдий ч металлаар хийсэн анхны дээжүүд дараахь шалтгааны улмаас маш бага үр ашигтай байсан.

хөргөлтийн (ажлын шингэн) үр дүнгүй сонголтууд, халаалтын дээд температурыг хязгаарлах;
моторын орон сууцны эд анги, дулаан дамжилтын үрэлтийн улмаас эрчим хүчний алдагдал;
өндөр даралтанд тэсвэртэй барилгын материал дутагдалтай.

Инженерийн шийдлүүд нь эрчим хүчний нэгжийн бүтцийг байнга сайжруулж байдаг. Тиймээс XX зууны хоёрдугаар хагаст дөрвөн цилиндртэй автомашин гарч ирэв Ромб хэлбэртэй хөдөлгүүртэй Стирлинг хөдөлгүүр нь туршилтаар 35% -ийн үр ашгийг харуулсан 55 ° С-ийн температуртай усан хөргөлтийн шингэн дээр. Загварыг сайтар судалж, шинэ материал ашиглах, ажлын хэсгүүдийг нарийн тааруулах нь туршилтын дээжийн үр ашгийг 39% -иар хангасан.

Анхаар! Ижил чадалтай орчин үеийн бензин хөдөлгүүрүүд нь коэффициенттэй байдаг ашигтай үйлдэл 28-30%, турбо хөдөлгүүртэй дизель түлш 32-35% -ийн түвшинд байна.

Америкийн Mechanical Technology Inc компанийн бүтээсэн Стирлинг хөдөлгүүрийн орчин үеийн жишээнүүд нь 43.5% хүртэл үр ашгийг харуулж байна. Мөн халуунд тэсвэртэй керамик болон үүнтэй төстэй шинэлэг материалын үйлдвэрлэлийг хөгжүүлснээр ажлын орчны температурыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлж, 60% -ийн үр ашигт хүрэх боломжтой болно.

Автомашины Stirlings амжилттай хэрэгжсэн жишээ

Бүх бэрхшээлийг үл харгалзан Stirling хөдөлгүүрийн олон загвар нь автомашины үйлдвэрлэлд хамааралтай байдаг.

Машинд суурилуулахад тохиромжтой Stirling-ийн сонирхол XX зууны 50-аад онд гарч ирсэн. Форд Мотор компани, Фольксваген групп болон бусад компаниуд энэ чиглэлд ажиллаж байв.

UNITED STIRLING (Швед) нь автомашин үйлдвэрлэгчдийн үйлдвэрлэсэн цуваа эд анги, угсралтын Stirling-ийг бүтээжээ. тахир гол, холбогч саваа). Үүссэн дөрвөн цилиндртэй V хэлбэрийн хөдөлгүүр нь 2.4 кг / кВт жинтэй байсан бөгөөд энэ нь авсаархан дизель хөдөлгүүртэй харьцуулах боломжтой юм. Энэ төхөөрөмжийг долоон тонн ачааны фургонд зориулсан цахилгаан станц болгон амжилттай туршсан.

Амжилттай жишээнүүдийн нэг бол суудлын автомашинд суурилуулах зориулалттай Голландын үйлдвэрлэлийн "Philips 4-125DA" загварын дөрвөн цилиндртэй Stirling хөдөлгүүр юм. Хөдөлгүүр нь 173 морины хүч чадалтай байв. хамт. сонгодог бензиний нэгжтэй төстэй хэмжээтэй.

Женерал Моторсын инженерүүд 70-аад онд найман цилиндртэй (4 ажлын ба 4 шахалтын цилиндртэй) V хэлбэрийн Stirling хөдөлгүүрийг стандарт бүлүүрт механизмаар бүтээж, мэдэгдэхүйц үр дүнд хүрсэн.

1972 онд ижил төстэй цахилгаан станц Ford Torino автомашины хязгаарлагдмал хувилбараар тоноглогдсон, түлшний зарцуулалт нь сонгодог V хэлбэрийн 8 бензинтэй харьцуулахад 25% -иар буурсан байна.

Одоогийн байдлаар гадаадын тав гаруй компани Stirling хөдөлгүүрийг автомашины үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд зориулан масс үйлдвэрлэлд тохируулахын тулд дизайныг сайжруулахаар ажиллаж байна. Мөн алдаа дутагдлаа засаж чадвал энэ төрлийнхөдөлгүүрүүд давуу талтай хэвээр байгаа боловч турбин, цахилгаан мотор биш харин Стирлинг бензин дотоод шаталтат хөдөлгүүрийг орлох болно.

Ажлын шингэн (хий эсвэл шингэн) нь хаалттай эзэлхүүнтэй хөдөлдөг бөгөөд энэ нь нэг төрлийн гадаад шаталтын хөдөлгүүр юм. Энэ механизм нь ажлын шингэнийг үе үе халаах, хөргөх зарчим дээр суурилдаг. Ажлын шингэний гарч ирж буй эзэлхүүнээс энерги гаргаж авдаг. Стирлингийн хөдөлгүүр нь зөвхөн түлш шатаах эрчим хүчнээс гадна бараг ямар ч эх үүсвэрээс ажилладаг.Энэ механизмыг 1816 онд шотланд хүн Роберт Стирлинг патентжуулжээ.

Тодорхойлсон механизм нь үр ашиг багатай хэдий ч хэд хэдэн давуу талтай бөгөөд юуны түрүүнд энгийн, мадаггүй зөв байдаг. Үүний ачаар олон сонирхогч дизайнерууд Stirling хөдөлгүүрийг өөрийн гараар угсрах оролдлого хийдэг. Зарим хүмүүс амжилтанд хүрдэг, зарим нь чаддаггүй.

Энэ нийтлэлд бид Стирлингийг өөрийн гараар хаягдал материалаас авч үзэх болно. Бидэнд дараах хоосон зай, багаж хэрэгсэл хэрэгтэй болно: цагаан тугалга лааз (энэ нь шпрат доороос боломжтой), хуудас металл, цаасны хавчаар, хөөс резин, уян тууз, цүнх, хавчаар, бахө, хайч, гагнуурын төмөр,

Одоо угсарч эхэлцгээе. Энд дэлгэрэнгүй заавар Stirling хөдөлгүүрийг өөрийн гараар хэрхэн хийх талаар. Эхлээд та савыг угааж, цэвэрлэх хэрэгтэй зүлгүүрирмэгүүд. Лаазны дотоод ирмэг дээр хэвтэхийн тулд хуудас металлаас тойрог хайчилж ав. Төвийг тодорхойлох (үүнд бид диаметр хэмжигч эсвэл захирагч ашигладаг), хайчаар нүх гарга. Дараа нь бид зэс утас, цаасны хавчаар авч, цаасны хавчаарыг тэгшлээд, төгсгөлд нь цагираг хийнэ. Бид утсыг цаасан хавчаар дээр ороосон - дөрвөн хатуу эргэлт. Дараа нь гагнуурын төмрийг ашиглан үүссэн спиральыг бага хэмжээний гагнуураар хагалах хэрэгтэй. Дараа нь иш нь тагны перпендикуляр болж хувирахын тулд спиральыг тагны нүхэнд зөөлөн гагнах шаардлагатай. Цаасны хавчаар чөлөөтэй хөдөлж байх ёстой.

Үүний дараа таган дээр харилцах нүх гаргах шаардлагатай. Бид хөөс резинээс нүүлгэн шилжүүлэгч хийдэг. Түүний диаметр нь лаазны диаметрээс арай бага байх ёстой, гэхдээ том цоорхой байх ёсгүй. Шилжүүлэгчийн өндөр нь лаазны талаас арай илүү байна. Хөөсний төв хэсэгт ханцуйны нүхийг хайчилж, сүүлчийнх нь резин эсвэл үйсэн байж болно. Бид үүссэн ханцуйндаа ишийг оруулаад бүх зүйлийг наа. Шилжүүлэгчийг тагтай зэрэгцээ байрлуулах ёстой, энэ нь чухал нөхцөл... Дараа нь савыг хааж, ирмэгийг гагнах хэвээр байна. Оёдол нь нягт байх ёстой. Одоо бид ажлын цилиндр хийж эхэлнэ. Үүнийг хийхийн тулд бид цагаан тугалганаас 60 мм урт, 25 мм өргөн тууз хайчилж, ирмэгийг бахөгаар 2 мм-ээр нугалав. Бид ханцуйгаа үүсгэж, дараа нь ирмэгийг гагнаж, дараа нь ханцуйг таг руу (нүхнээс дээш) гагнах шаардлагатай болно.

Одоо та мембраныг хийж эхлэх боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд цүнхнээс хальсан хэсгийг хайчилж, хуруугаараа дотогшоо бага зэрэг түлхэж, ирмэгийг нь уян хатан туузаар дар. Дараа нь та угсралтын зөв эсэхийг шалгах хэрэгтэй. Бид лаазны ёроолыг гал дээр халааж, ишийг нь татна. Үүний үр дүнд диафрагм нь гадагшаа бөхийж, иш нь суллагдсан тохиолдолд нүүлгэн шилжүүлэгч өөрийн жин дор унах ёстой бөгөөд диафрагм нь байрандаа буцаж ирдэг. Шилжүүлэгчийг буруу хийсэн эсвэл лаазны гагнуур нь нягт биш бол иш нь байрандаа буцаж ирэхгүй. Үүний дараа бид тахир гол болон тулгууруудыг хийдэг (тахирлууд хоорондын зай 90 градус байх ёстой). Дугуйны өндөр нь 7 мм, шилжүүлэгч нь 5 мм байх ёстой. Холбох саваагийн уртыг тахир голын байрлалаар тодорхойлно. Дугуйны төгсгөлийг залгуурт оруулна. Тиймээс бид Stirling хөдөлгүүрийг өөрийн гараар хэрхэн угсрах талаар авч үзсэн.

Ийм механизм нь ердийн лаанаас ажиллах болно. Хэрэв та соронзыг нисдэг дугуйнд холбож, аквариумын компрессорын ороомогыг авбал ийм төхөөрөмж нь энгийн цахилгаан моторыг сольж болно. Таны харж байгаагаар ийм төхөөрөмжийг өөрийн гараар хийх нь тийм ч хэцүү биш юм. Хүсэл байх болно.

Бүгдээрээ сайн уу! Өнөөдөр би та бүхэнд температурын зөрүүг механик ажил болгон хувиргадаг гэрийн хөдөлгүүрийг танилцуулахыг хүсч байна.

Стирлингийн хөдөлгүүр- шингэн буюу хийн ажлын шингэн нь хаалттай эзэлхүүнээр хөдөлдөг дулааны хөдөлгүүр, нэг төрлийн гадаад шаталтын хөдөлгүүр. Энэ нь ажлын шингэний эзэлхүүний өөрчлөлтөөс энерги гаргаж авах замаар ажлын шингэнийг үе үе халаах, хөргөхөд суурилдаг. Энэ нь зөвхөн түлшний шаталтаас гадна ямар ч дулааны эх үүсвэрээс ажиллах боломжтой.

Би интернетээс авсан зургуудаас хийсэн хөдөлгүүрээ та бүхний анхааралд толилуулж байна.

Энэ гайхамшгийг хараад би үүнийг хийх хүсэл төрсөн)) Түүгээр ч зогсохгүй Интернет дээр олон зураг, хөдөлгүүрийн загварууд байсан. Би тэр даруй хэлэх болно: үүнийг хийхэд хэцүү биш, гэхдээ зохицуулалт хийх, хэвийн үйл ажиллагаанд хүрэх нь бага зэрэг асуудалтай байдаг. Энэ нь зөвхөн гурав дахь удаагаа л надад сайн ажилласан (чи тийм ч их зовохгүй байх гэж найдаж байна)).

Стирлинг хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим:

Бүх зүйлийг оюун ухаан болгонд ашиглах боломжтой материалаар хийсэн болно:

Яаж размергүй байж болох юм)))

Хөдөлгүүрийн хүрээ нь үдээсийн утсаар хийгдсэн. Бүх тогтмол утсан холболтууд нь гагнах ()

Шилжүүлэгч (хөдөлгүүр дотор агаарыг хөдөлгөдөг диск) нь зургийн цаасаар хийгдсэн бөгөөд супер цавуугаар наасан (дотор нь хөндий):

Дээд ба доод байрлал дахь бүрээс болон шилжүүлэгчийн хоорондох зай бага байх тусам хөдөлгүүр илүү үр ашигтай байх болно.

Нүүлгэн шилжүүлэгч иш - сохор таваас (үйлдвэрлэл: болгоомжтой сугалж ав дотоод засалшаардлагатай бол тэг зэрэглэлийн зүлгүүрээр цэвэрлэнэ; гаднах хэсгийг дээд "хүйтэн" таган дээр нааж, дотор талын таглаатай). Гэхдээ энэ сонголт нь сул талтай - бүрэн битүүмжлэл байхгүй, үрэлт багатай байдаг ч хөдөлгүүрийн тос дусал үүнийг арилгахад тусална.

Поршений цилиндр нь энгийн хуванцар савнаас хийсэн хүзүү юм.

Поршений яндан нь эмнэлгийн бээлийээр хийгдсэн бөгөөд утсаар бэхлэгдсэн бөгөөд ороомгийн дараа найдвартай байхын тулд супер цавуугаар шингээх ёстой. Хэд хэдэн давхар картоноор хийсэн дискийг яндангийн төвд нааж, холбогч саваа бэхэлсэн байна.

Тахир гол нь бүхэл хөдөлгүүрийн хүрээтэй ижил хавчаараар хийгдсэн байдаг. поршений өвдөг ба нүүлгэн шилжүүлэгчийн хоорондох өнцөг нь 90 градус байна. Шилжүүлэгчийн ажлын цус харвалт - 5 мм; поршений - 8 мм.

Flywheel нь картон цилиндрт наасан, тахир голын тэнхлэгт суурилуулсан хоёр CD-ээс бүрдэнэ.

Тиймээс дэмий юм ярихаа боль, би танд толилуулж байна хөдөлгүүрийн ажиллагааны видео:

Надад тулгарсан бэрхшээлүүд нь ихэвчлэн илүүдэл үрэлт, дутагдалтай холбоотой байв нарийн хэмжээсүүдбарилга байгууламж. Эхний тохиолдолд хөдөлгүүрийн тосны дусал, тахир голын төвлөрөл нь нөхцөл байдлыг зассан бол хоёрдугаарт та зөн совиндоо найдах хэрэгтэй болсон))) Гэхдээ таны харж байгаагаар бүх зүйл амжилттай болсон (хэдийгээр би хөдөлгүүрийг бүрэн дахин боловсруулсан). 3 удаа))))

Хэрэв танд асуулт байвал сэтгэгдэл дээр бичээрэй, бид үүнийг олох болно)))

Анхаарал тавьсанд баярлалаа)))

Хэрэглээний экологи Шинжлэх ухаан, технологи: Стирлинг моторыг ихэвчлэн дулааны энергийг хувиргах төхөөрөмж шаардлагатай нөхцөлд ашигладаг бөгөөд энэ нь энгийн бөгөөд үр ашигтай байдаг.

Зуу хүрэхгүй жилийн өмнө дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүд бусад боломжтой машин, хөдөлгөгч механизмуудын дунд өрсөлдөх зохих байр сууриа эзлэхийг хичээж байв. Үүний зэрэгцээ, тэр өдрүүдэд, давуу тал бензин хөдөлгүүртийм ч тод биш байсан. Уурын хөдөлгүүрт байгаа машинууд нь чимээгүй байдал, тухайн үеийн маш сайн чадлын шинж чанар, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар, ашиглах чадвараараа ялгагдана. төрөл бүрийнтүлш. В цаашдын тэмцэлЗах зээлийн хувьд эдийн засаг, найдвартай байдал, энгийн байдлаас шалтгаалан дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүд давамгайлж байна.

20-р зууны дунд үеэс хийн турбин ба эргэдэг төрлийн хөдөлгүүрүүд орж ирсэн нэгж, хөдөлгүүрийн механизмыг сайжруулах цаашдын уралдаан нь бензин хөдөлгүүрийн давуу талыг үл харгалзан бүрэн нэвтрүүлэх оролдлого хийхэд хүргэсэн. шинэ төрөлхөдөлгүүр - дулааны хөдөлгүүрийг анх 1861 онд Шотландын санваартан Роберт Стирлинг зохион бүтээжээ. Хөдөлгүүрийг бүтээгчийн нэрээр нэрлэжээ.

СТИРЛИНГ ХӨДӨЛГҮҮР: Асуудлын физик тал

Стирлингийн цахилгаан станц хэрхэн ажилладагийг ойлгохын тулд та ойлгох хэрэгтэй ерөнхий мэдээлэлдулааны хөдөлгүүрийн ажиллах зарчмууд дээр. Физикийн хувьд үйл ажиллагааны зарчим нь хий нь халах үед өргөжиж, дараа нь хөргөх үед шахагдах үед үүсдэг механик энергийг ашиглах явдал юм. Үйл ажиллагааны зарчмыг харуулахын тулд та энгийн хуванцар сав, хоёр саванд үндэслэсэн жишээг өгч болно, тэдгээрийн нэг нь хүйтэн ус, нөгөө нь халуун байдаг.

Лонхыг доош буулгах үед хүйтэн ус, хуванцар савны доторх агаарыг хангалттай хөргөх үед мөс үүсэх температуртай ойролцоо температур нь таглаатай байх ёстой. Цаашилбал, лонхыг буцалж буй усанд хийх үед хэсэг хугацааны дараа үйсэн нь "найлзуураар" гарч ирдэг, учир нь энэ тохиолдолд халсан агаар нь хөргөх явцад хийгдсэнээс хэд дахин их ажил хийдэг. Туршилтыг олон удаа давтан хийснээр үр дүн өөрчлөгдөхгүй.

Стирлинг хөдөлгүүрийг ашиглан бүтээсэн анхны машинууд туршилтанд үзүүлсэн үйл явцыг үнэнчээр хуулбарласан. Мэдээжийн хэрэг, уг механизм нь хөргөлтийн явцад хийн алдагдсан дулааны зарим хэсгийг цаашид халаахад ашиглахыг сайжруулах шаардлагатай байсан бөгөөд энэ нь халаалтыг хурдасгахын тулд дулааныг буцаан хий рүү шилжүүлэх боломжийг олгодог.

Гэхдээ анхны Стирлингс өөр өөр байсан тул энэхүү шинэлэг санааг ашиглах нь нөхцөл байдлыг аварч чадаагүй юм. том хэмжээтэйбага үйлдвэрлэсэн эрчим хүчээр . Ирээдүйд 250 морины хүчтэй болгохын тулд дизайныг шинэчлэх оролдлого нэг бус удаа хийгдсэн. Энэ нь 4.2 метрийн диаметртэй цилиндртэй бол 183 кВт-ын хүчин чадалтай Стирлингийн цахилгаан станцын жинхэнэ гаралт ердөө 73 кВт байсан болохыг харуулж байна.

Бүх Stirling хөдөлгүүрүүд нь дөрвөн үндсэн үе шат, хоёр завсрын үе шатыг багтаасан Стирлингийн циклийн зарчмаар ажилладаг. Гол нь халаалт, тэлэлт, хөргөлт, агшилт юм. Хүйтэн генератор руу шилжих, халаалтын элемент рүү шилжих шилжилтийн үе шат гэж тооцогддог. Ашигтай ажилХөдөлгүүрийн гүйцэтгэх ажиллагаа нь зөвхөн халаах болон хөргөх хэсгүүдийн температурын зөрүү дээр суурилдаг.

ОРЧИН ҮЕИЙН СИТРЛИНГ ТОХИРУУЛАЛТ

Орчин үеийн инженерчлэл нь ийм хөдөлгүүрийн гурван үндсэн төрлийг ялгадаг.

альфа сарлагийн саваг, тэдгээрийн ялгаа нь тусдаа цилиндрт байрладаг хоёр идэвхтэй бүлүүрт байдаг. Гурван сонголтоос энэ загвархалаалтын поршений хамгийн өндөр температуртай, хамгийн их чадалтай;
бета сарлагийн саваг, нэг цилиндрт суурилсан, нэг хэсэг нь халуун, нөгөө нь хүйтэн байна;
гамма сарлагийн саваг, энэ нь бүлүүрээс гадна нүүлгэн шилжүүлэгчтэй.

Стирлингийн цахилгаан станцыг үйлдвэрлэх нь хөдөлгүүрийн загварыг сонгохоос хамаарах бөгөөд энэ нь бүх эерэг, эерэг талуудыг харгалзан үзэх болно. сөрөг талуудижил төстэй төсөл.

ДАВУУ ТАЛ, СУЛ ТАЛ

Үүний ачаар дизайны онцлогЭдгээр хөдөлгүүрүүд нь хэд хэдэн давуу талтай боловч тэдгээр нь сул тал биш юм.

Дэлгүүрт худалдаж авах боломжгүй, зөвхөн ийм төхөөрөмжийг бие даан цуглуулдаг сонирхогчдоос худалдаж авах боломжгүй Стирлингийн ширээний цахилгаан станцад дараахь зүйлс орно.

ажлын бүлүүрийг тогтмол хөргөх хэрэгцээ шаардлагаас үүдэлтэй том хэмжээсүүд;
хэрэглээ өндөр даралтхөдөлгүүрийн гүйцэтгэл, хүчийг сайжруулахад юу шаардлагатай вэ;
ялгарсан дулааныг ажлын шингэн рүү биш харин дулаан солилцуурын системээр дамжуулж, халаалт нь үр ашгийг алдагдахад хүргэдэг тул дулааны алдагдал;
хүчийг эрс багасгах нь уламжлалт бензин хөдөлгүүрээс ялгаатай тусгай зарчмуудыг хэрэгжүүлэхийг шаарддаг.

Сул талуудаас гадна Стирлингийн төхөөрөмж дээр ажилладаг цахилгаан станцууд нь маргаангүй давуу талуудтай.

ямар ч төрлийн түлш, учир нь дулааны энерги ашигладаг аливаа хөдөлгүүртэй адил энэ хөдөлгүүр нь ямар ч орчинд температурын зөрүүтэй ажиллах чадвартай;
ашигт ажиллагаа. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь нарны энергийг боловсруулах шаардлагатай тохиолдолд уурын төхөөрөмжийг маш сайн орлуулж, үр ашгийг 30% -иар нэмэгдүүлэх боломжтой;
байгаль орчны аюулгүй байдал. кВт-ын ширээний цахилгаан станц нь яндангийн момент үүсгэдэггүй тул дуу чимээ үүсгэдэггүй, агаар мандалд ялгардаггүй. хортой бодисууд... Энгийн дулаан нь эрчим хүчний эх үүсвэр болж ажилладаг бөгөөд түлш нь бараг бүрэн шатдаг;
бүтээлч энгийн байдал. Ажлынхаа хувьд Stirling нь нэмэлт эд анги, бэхэлгээ шаарддаггүй. Стартер ашиглахгүйгээр бие даан эхлэх боломжтой;
үйлчилгээний хугацааг нэмэгдүүлсэн. Хөдөлгүүр нь энгийн байдлаас шалтгаалан зуу гаруй цаг тасралтгүй ажиллах боломжтой.

СТИРЛИНГ ХӨДӨЛГҮҮРИЙН ХЭРЭГЛЭЭ

Стирлинг моторыг ихэвчлэн дулааны энергийг хувиргах төхөөрөмж шаардлагатай нөхцөлд ашигладаг бөгөөд энэ нь энгийн бөгөөд бусад төрлийн дулааны нэгжийн үр ашиг нь ижил төстэй нөхцөлд мэдэгдэхүйц бага байдаг. Ихэнхдээ ийм нэгжийг хоолонд хэрэглэдэг шахах төхөөрөмж, хүйтэн өрөө, шумбагч онгоц, батерей, эрчим хүч хадгалах.

Стирлинг хөдөлгүүрийг ашиглах ирээдүйтэй чиглэлүүдийн нэг бол нарны цахилгаан станцууд юм, учир нь энэ төхөөрөмжийг нарны цацрагийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргахад амжилттай ашиглаж болно. Энэ процессыг хэрэгжүүлэхийн тулд хөдөлгүүрийг хуримтлагдсан толины голомтод байрлуулна нарны цацраг, энэ нь халаалт шаардагдах талбайн байнгын гэрэлтүүлгийг хангадаг. Энэ нь танд анхаарлаа төвлөрүүлэх боломжийг олгоно нарны эрчим хүчжижиг талбайд. Энэ тохиолдолд хөдөлгүүрийн түлш нь гелий эсвэл устөрөгч юм. нийтэлсэн

Би энэ эх сурвалж дээрх гар урчуудийг удаан хугацаанд ажиглаж байсан бөгөөд нийтлэл гарч ирэхэд би үүнийг өөрөө хийхийг хүссэн. Гэхдээ урьдын адил цаг хугацаа байсангүй, би санаагаа хойшлуулав.
Харин дараа нь би дипломоо давж, цэргийн анги төгсөөд цаг нь болсон.
Ийм хөдөлгүүрийг USB флаш дискнээс хамаагүй хялбар болгодог юм шиг санагдаж байна :)

Юуны өмнө би энэ сайтын багшдаа 20 гаруй насны хүн ийм утгагүй зүйл хийж байгаад гэмшмээр байна, гэхдээ би үүнийг хиймээр байна, энэ хүслийг тайлбарлах зүйл алга, миний дараагийн алхам хэвээр байх болно гэж найдаж байна. флаш диск.
Тиймээс бидэнд хэрэгтэй:
1 Хүсэл.
2 Гурван лааз.
3 Зэс утас (би үүнийг 2 мм-ийн хөндлөн огтлолтой олсон).
4 Цаас (сонин эсвэл оффис хамаагүй).
5 Бичиг хэргийн цавуу (PVA).
6 Супер цавуу (CYJANOPAN эсвэл ижил спирттэй бусад).
7 Резинэн бээлий эсвэл бөмбөлөг.
8 утас холбох терминал 3 ширхэг.
9 дарсны таг 1ш.
10 Бага зэрэг шугам.
11 Амтлах хэрэгсэл.

1- анхны банк; 2 секунд; 3 - гурав дахь; Гурав дахь лаазны 3 таг; 4- мембран; 5 - нүүлгэн шилжүүлэгч; 6- утас холбох терминал; 7 - тахир гол; 8- цагаан тугалга хэсэг :) 9- холбогч саваа; 10 - үйсэн; 11 - диск; 12 - мөр.
Гурван лаазнаас хоёр лаазыг тасдаж эхэлцгээе. Би үүнийг гар хийцийн dremel-ээр хийсэн, эхлээд би дугуйгаар нүхлээд, хайчаар зүсэхийг хүсч байсан ч гайхамшгийн тухай төхөөрөмжийг санав.
Үнэнийг хэлэхэд тийм ч сайн болсонгүй, нэг лаазны ханыг санамсаргүйгээр тээрэмдсэн тул ажлын саванд тохиромжгүй болсон (гэхдээ надад хоёр илүү байсан, би илүү болгоомжтой хийсэн) .

Дараа нь бидэнд маягт болох сав хэрэгтэй болно нүүлгэн шилжүүлэгч(5).
Даваа гаригт захууд ажиллахгүй, ойр орчмын бүх машины дэлгүүрүүд хаагдсан тул мотор хийе гэж бодож байсан тул анхны загвараа өөрчилж, нүүлгэн шилжүүлэгчийг ган хөвөн биш цаасаар хийхийг зөвшөөрөв.
Үүнийг хийхийн тулд би загасны хоолны савыг олсон бөгөөд энэ нь надад хамгийн их тохирох хэмжээтэй байна. Хийжүүлсэн ундааны лаазны диаметр 53мм байсан тул 48-51мм хайсан тул хэвэнд цаас бооход лаазны хана болон савны хооронд 1-2мм орчим зай гарахаар би хэмжээгээ сонгосон. агаар нэвтрүүлэх зориулалттай нүүлгэн шилжүүлэгч (5). (Цавуу наалдахгүйн тулд би савыг туузаар урьдчилан наасан).

Дараа нь би А4 хуудасны туузыг 70 мм-ээр тэмдэглээд, үлдсэн хэсгийг нь 50 мм-ийн тууз болгон хуваасан (нийтлэл дээрх шиг). Үнэнийг хэлэхэд, би хичнээн ийм тууз боохоо санахгүй байна, 4-5 (50 мм х 290 мм тууз, давхаргын тоог нүдээр хийсэн, цавуу тогтох үед зөөгч нь зөөлөн биш) . Давхарга бүрийг PVA цавуугаар бүрсэн.

Дараа нь тэр нүүлгэн шилжүүлэгчийн бүрээсийг 6 давхар цаасаар хийж (мөн бүх зүйлийг нааж, цавуу, агаарын бөмбөлгийн үлдэгдэлийг шахаж авахын тулд дугуй бариулаар дарж) бүх давхаргыг нааж, дээрээс нь номоор дарав. Тэд бөхийхгүй байх болно.

Би мөн лаазны ёроолыг (2) хайчаар хайчаар таслав, нүүлгэн шилжүүлэгч нь дээд нүхээр дамжаагүй тул 10 мм-ийн зайд бүрэн бүтэн байсан. Энэ биднийх болно ажиллах хүчин чадал.
Эцэст нь ийм зүйл болсон (би лаазны тагийг шууд таслаагүй (3), гэхдээ би тэнд лаа тавихын тулд үүнийг хийх ёстой).

Цаашилбал, доод талаас 60 мм-ийн зайд би таглаатай байсан савыг (3) таслав. Энэ ёроол нь бидэнд үйлчлэх болно галын хайрцаг.

Дараа нь тэр хоёр дахь савны ёроолыг (1) тагийг нь тайрч, мөн 10 мм-ийн зайд (доод талаас) таслав. Тэгээд бүгдийг нь нийлүүл.

Цаашилбал, хэрэв бүрээсний оронд ажлын цилиндрийн (2) мембранд (4) жижиг зүйлийг наасан бол дизайн сайжирч, ийм дээжийг цааснаас хайчилж авлаа. Суурь нь 15х15 мм хэмжээтэй дөрвөлжин, тус бүр нь 10 мм хэмжээтэй "чих" юм. Мөн би дээжээс нэг нарийн ширийн зүйлийг хайчилж авав (8).

Дараа нь би терминалуудад (6) 2.1 эсвэл 2.5 мм диаметртэй (энэ нь хамаагүй) нүх өрөмдсөний дараа би 150 мм хэмжээтэй утас (2 мм-ийн хөндлөн огтлолтой) авсан, энэ нь биднийх болно " тахир гол"(7). Дараах хэмжээсийн дагуу нугалав: нүүлгэн шилжүүлэгчийн өвдөгний өндөр (5) -20мм мембраны өвдөгний өндөр (4) -5мм. Тэдний хооронд 90 градус байх ёстой (үгүй) аль зүгт байх нь чухал).Үнэхээр хавчууруудыг байрлуулах.Мөн угаагч хийж, хавчуурууд нь тахир гол дээр унжихгүйн тулд цавуугаар бэхэлсэн.
Хэмжээг нь яг нарийн болгох нь тэр дороо бүтсэнгүй, гэхдээ би дахин дахин хийсэн (өөрийгөө тайвшруулахын тулд).

Дараа нь би дахин утсыг (2 мм) аваад 200 мм орчим хэсгийг таслав, энэ нь мембраны (4) холбогч саваа (9) байх болно, түүгээр хэсэг (8) дамжуулж, нугалав (үзнэ үү) .
Би лааз (1) аваад (энэ нь бага зэрэг дүүрсэн нүхтэй) дээрээс нь 30 мм-ийн зайд "тахир гол" (7) нүхийг хийсэн (гэхдээ энэ нь чухал биш). Мөн харах цонхыг хайчаар хайчилж ав.

Дараа нь нүүлгэн шилжүүлэх цилиндр (5) хатаж, бүрэн наасан үед би бүрээсийг нааж эхлэв. Тагийг нь наасан үед би загас барих шугамыг (12) холбохын тулд хагас миллиметрийн хөндлөн огтлолын утас хийсэн.

Дараа нь би тэнхлэгийг (10) модон бариулаас сийлсэн бөгөөд дискийг (11) тахир гол руу холбосон боловч би дарсны бөглөө ашиглахыг зөвлөж байна.
Тэгээд одоо хамгийн хэцүү хэсэг (миний хувьд) Би эмнэлгийн бээлийнээс мембраныг (4) хайчилж, төв хэсэгт нь ижил нарийн ширийн зүйлийг (8) наасан. Би мембраныг ажлын цилиндр (2) дээр байрлуулж, хилийн дагуу утсаар боож, илүүдэл хэсгүүдийг тасдаж эхлэхэд мембран нь утаснуудын доороос мөлхөж эхлэв (хэдийгээр би мембраныг татаагүй ч гэсэн) ) мөн бүрэн таслагдсаны дараа би түүнийг татаж эхэлсэн бөгөөд мембран нь бүрэн унав.
Би супер цавуу аваад лаазны үзүүрийг нааж, дараа нь аль хэдийн бэлтгэсэн мембраныг нааж, төвд нь хатуу байрлуулж, барьж, цавуу хатуурахыг хүлээв. Дараа нь тэр дахин дарсан боловч энэ удаад уян харимхай туузаар ирмэгийг нь тайрч, уян харимхайг тайлж, дахин наасан (гадна).
Тэр үед юу болсныг энд харуулав

Дараа нь би мембран (4) ба хэсгийг (8) зүүгээр цоолж, загас барих шугамыг (12) дамжуулсан (энэ нь бас амаргүй байсан).
За, би бүх зүйлийг нэгтгэхэд ийм зүйл болсон:

Эхэндээ хөдөлгүүр ажиллахгүй байсныг би тэр даруй хүлээн зөвшөөрч байна, тэр ч байтугай энэ нь огт ажиллахгүй юм шиг санагдаж байсан, учир нь үүнийг гараар (шатаах лаатай) гараар болон нэлээд их хүчээр эргүүлэх шаардлагатай байв. өөрөө эргэдэг хөдөлгүүрийн хувьд). Би бүрэн доголж, цаасаар нүүлгэн шилжүүлэгч хийсэн, би буруу лааз авсан, холбогч саваа (9) эсвэл шилжүүлэгчийн шугам (5) дээр алдаа гаргасан гэж өөрийгөө загнаж эхлэв. . Гэвч нэг цагийн турш тарчлаан, урам хугарсны дараа миний лаа эцэст нь шатсан хөнгөн цагаан хайрцаг) үлдсэнийг нь би шинэ жилээс авсан (зураг дээр ногоон өнгөтэй байгаа), энэ нь илүү хүчтэй шатаж, харагтун, би үүнийг эхлүүлж чадсан.
ДҮГНЭЛТ
1 Нэг сайт дээр "хөнгөн, дулаан дамжуулахгүй байх ёстой" гэж уншсан шиг нүүлгэн шилжүүлэгч нь юу хийх нь хамаагүй.
2 Холбогч саваа (9) ба нүүлгэн шилжүүлэгчийн (5) шугамын (12) уртын өөрчлөлт нь хамаагүй, учир нь би нэг сайт дээр "хамгийн гол нь нүүлгэн шилжүүлэхгүй байх явдал юм. "Ашиглалтын явцад ажлын тасалгааны дээд эсвэл доод хэсгийг цохих" тул би үүнийг ойролцоогоор голд нь тавьсан ... Мөн тайван (хүйтэн) төлөвт байгаа мембран нь хавтгай байх ёстой бөгөөд дээшээ доошоо сунадаггүй.
Видео
Хөдөлгүүрийн ажиллагаатай видео. Би 4 диск нийлүүлсэн, тэдгээрийг flywheel болгон ашигладаг. Ачаалахдаа би нүүлгэн шилжүүлэгчийг дээд байрлалд гаргахыг хичээдэг, учир нь энэ нь хэт халахгүй байх вий гэж айж байна. Эргэдэг, энэ нь иймэрхүү байх ёстой: эхлээд нүүлгэн шилжүүлэгч дээшээ гарч, дараа нь мембран нь түүний ард босч, нүүлгэн шилжүүлэгч доошоо бууж, мембран нь ард нь доошилдог.

Жич: Хэрэв та үүнийг тэнцвэржүүлбэл илүү хурдан эргэлдэж магадгүй, гэхдээ надад байна яарантэнцвэржүүлэхээс бүтсэнгүй :)

Усан хөргөлттэй видео. Энэ нь ажилд тийм ч их тус болохгүй бөгөөд таны харж байгаагаар эргэлтийг хурдасгадаггүй, гэхдээ ийм хөргөлтийн тусламжтайгаар хөдөлгүүрийг хэт халалтаас айхгүйгээр удаан хугацаанд биширч чадна.

Энд миний прототипийн бүдүүлэг зураг байна (том хэмжээтэй):
s016.radikal.ru/i335/1108/3e/a42a0bdb9f32.jpg
Эх хувь нь хэнд хэрэгтэй вэ (KOMPAS V 12) Би шуудангийн газар руу илгээж болно.

Магадгүй та надаас энэ нь яагаад хэрэгтэй байгааг асууж магадгүй, би хариулах болно. Манай steampunk дахь бүх зүйлийн нэгэн адил энэ нь голчлон сүнсэнд зориулагдсан байдаг.
Энэ бол миний анхны хэвлэл юм.