Обзоры покупок

Высокотемпературный двигатель Стирлинга с генератором электроэнергии.

Высокотемпературный двигатель Стирлинга с генератором электроэнергии.

Высокотемпературный двигатель Стирлинга с генератором электроэнергии.

Высокотемпературный двигатель Стирлинга с генератором электроэнергии.
Svyaz

Svyaz

Мастер обзоровМастер обзоров

4,3
Рейтинг
167
Обзоров

Обновлено: 14 июня 2016

Здравствуйте. В сегодняшнем обзоре я расскажу вам о двигателе внешнего сгорания. Высокотемпературном двигателе Стирлинга с генератором электроэнергии. Пускай, это всего лишь небольшая модель, но вещь крайне любопытная и качественно собранная. Приглашаю тех, кому это интересно – к чтению обзора.

Двигатель Стирлинга был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года (английский патент № 4081).

Это устройство преобразующее тепловую энергию в механическую.

Основное отличие его от двигателя внутреннего сгорания в том, что тепловая энергия приходит к нему из вне, а не производится им непосредственно. Это и есть его самое уникальное и замечательное свойство, отличающее его от всех остальных машин.

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.

Цикл Стирлинга считается непременной принадлежностью именно двигателя Стирлинга. В то же время, детальное изучение принципов работы множества созданных на сегодняшний день конструкций, показывает, что значительная часть из них имеет рабочий цикл, отличный от цикла Стирлинга. Например, альфа-стирлинг с поршнями разного диаметра имеет цикл, более похожий на цикл Эрикссона. Бета- и гамма-конфигурации, имеющие достаточно большой диаметр штока у поршня-вытеснителя, также занимают некое промежуточное положение между циклами Стирлинга и Эрикссона.

Альфа-Стирлинг — содержит два раздельных силовых поршня в раздельных цилиндрах. Один поршень — горячий, другой — холодный. Цилиндр с горячим поршнем находится в теплообменнике с более высокой температурой, в то время как цилиндр с холодным поршнем находится в более холодном теплообменнике. У данного типа двигателя отношение мощности к объёму достаточно велико, но, к сожалению, высокая температура «горячего» поршня создаёт определённые технические проблемы. Регенератор находится между горячей частью соединительной трубки и холодной.

Бета-Стирлинг — цилиндр всего один, горячий с одного конца и холодный с другого. Внутри цилиндра движутся поршень (с которого снимается мощность) и «вытеснитель», изменяющий объем горячей полости. Газ перекачивается из холодной части цилиндра в горячую через регенератор. Регенератор может быть внешним, как часть теплообменника, или может быть совмещён с поршнем-вытеснителем.

Гамма-Стирлинг — тоже есть поршень и «вытеснитель», но при этом два цилиндра — один холодный (там движется поршень, с которого снимается мощность), а второй горячий с одного конца и холодный с другого (там движется «вытеснитель»). Регенератор может быть внешним, в этом случае он соединяет горячую часть второго цилиндра с холодной и одновременно с первым (холодным) цилиндром. Внутренний регенератор является частью вытеснителя.

Также существуют разновидности двигателя Стирлинга, не попадающие под вышеуказанные три классических типа, например:

Роторный двигатель Стирлинга — решены проблемы герметичности (патент Мухина на герметичный ввод вращения (ГВВ), серебряная медаль на международной выставке в Брюсселе «Эврика-96») и громоздкости (нет кривошипно-шатунного механизма, так как двигатель роторный).

1465885698435622370w.gif

  
Мы будем рассматривать гамма тип.

146588569914599396400w.jpg

Принцип действия высокотемпературного двигателя. Левая и правая части цилиндра не касаются друг друга. Между ними стоит теплоизолятор. Когда вытеснитель находится в левой стороне, он вытесняет весь горячий воздух вправо, воздух остывает, всасывая рабочий поршень. Когда же вытеснитель уходит вправо, он выгоняет весь воздух в горячую камеру, воздух нагревается, расширяется и вытесняет рабочий поршень вправо. Рабочий поршень и вытеснитель связаны между собой коленвалом со смещением 90 градусов. Далее цикл повторяется.

Заказан двигатель был 10 мая. Уже 11 мая магазин выслал его. А 30 мая я забрал двигатель из отделения связи:

скрытый текст
14658856878873849190w.jpg



Двигатель надежно упакован в крепкую картонную коробку и переложен множеством слоёв пупырчатой плёнки:

скрытый текст
146588568717986417560w.jpg


  
Помимо самого двигателя в комплект входит:

14658856883689439980w.jpg
  
Спиртовка, запасные поршень и вытеснитель, запасная резинка, выполняющая роль ремня генератора и переливающийся разными цветами светодиод для проверки генератора.

Давайте сначала посмотрим на краткие характеристики с сайта магазина:

  

Description:

Item:

SIze: 165*90*90mm

Flywheel: 60mm(Diameter)

Driving Wheel: 25mm(Diameter)

Power cylinder bore: 16mm

Piston stroke: 15mm

Weight: 505g

Generator voltage: 5V

Material: aluminum alloy

Linkage: stainless steel

Age: +8

  

 И вот сам двигатель Стирлинга, выполненный из стекла, алюминия и нержавеющей стали:

14658856868584307430w.jpg
  Двигатель установлен на массивной алюминиевой площадке с резиновыми ножками:

146588568614092813900w.jpg

  
14658856866091609540w.jpg
  
Маховик:

14658856888266354680w.jpg
  
14658856894478676650w.jpg

Шкив ремня генератора:

14658856892641201030w.jpg


Биения отсутствуют. Балансировка маховика и шкива – присутствует.

Рабочий поршень:

146588569019521439430w.jpg


146588569121163492420w.jpg 
Поршень-вытеснитель находится в стеклянной колбе, которая нагревается открытым пламенем:

146588569015042492020w.jpg
  

Для нормальной работы двигателя система должна быть герметична.

Место для спиртовки под вытеснителем:

14658856901542238320w.jpg

Генератор:

146588569119436801740w.jpg


146588569212514420880w.jpg  Собираем спиртовку и заливаем в неё спирт:

14658856937714039920w.jpg

  
Устанавливаем её на место:

14658856928266042170w.jpg
  
Зажигаем:

14658856939953072720w.jpg
  
Колба с вытеснителем нагревается. Даём команду – «От винта!» )))

146588569412509272720w.jpg
  
14658856969286656500w.jpg

146588569415961521160w.jpg

 Подключаем светодиод:

14658856958426617300w.jpg
 Посмотрим, сколько вольт выдаёт генератор:

14658856955119765130w.jpg

 
4,08 вольта.

Посмотрим форму осциллографом:

146588569618854679080w.jpg

14658856978747014950w.jpg  
  

Явно не хватает сглаживающего конденсатора.

На закрытом входе осциллографа:

146588569610328350190w.jpg

 Время работы от одной заправки спиртовки спиртом:

146588569720601690450w.jpg

КПД высокотемпературных двигателей Стирлинга – довольно велико:

14658856982478209020w.jpg

 Пламя спиртовки имеет следующую температуру:

146588569715922944330w.jpg

  
350 градусов в нижней части. Как раз этой частью пламени и нагревается колба с вытеснителем.

Следовательно, при этой температуре и температуре окружающего воздуха +20, КПД, согласно таблице, составит 52,96%. Но нужно не забывать, что холодильник охлаждается только окружающим воздухом. Принудительное охлаждение или радиатор – отсутствуют. И поэтому в процессе работы двигателя – холодильник начинает нагреваться и КПД падает.

Видео работы высокотемпературного двигателя внешнего сгорания:

Да, это всего лишь модель. Но, как говорится – сказка ложь, да в ней намек… Этот двигатель помогает разобраться в основах. И кто знает, может подвигнет вас на создание полноразмерного двигателя. В интернете множество энтузиастов, строящих настоящие генераторы энергии, работающие от двигателя Стирлинга. А может, эта модель для вас так и останется забавной и красивой игрушкой в стиле стим-панк, наблюдать за работой которой - очень любопытно.

Добавить комментарий:
Имя:
E-mail:
Комментарий:
Комментарии (5):
Mihailoff
0 #
отличный экспонат для школьного кабинета физики!

Roma81
0 #
Любопытно. А какой ток может выдать генератор? Телефон можно подзарядить?

Mihailoff
0 #
судя по размеру катушки, там ток в пределах 1-5 mA, а для самого простого телефона нужно минимум 100-200mА, а для современных смартов 500-1000mA. Вот если собрать такую машинку в масштабе 1:10, то возможно получится подзарядить телефон, истратив стакан спирта ))

Сергей Л
0 #
Собаке делать нечего она яйца лижет

NiTr0
0 #
какой 1-5 ма? в качестве генератора там стоит движок от плеера... тут проблема в другом - какую мощность осилит выдать сам стирлинг. обычно они весело крутятся без нагрузки, а под нагрузкой - быстро чахнут... ну и да, минус стирлинга - малая удельная мощность (стирлинг с габаритами/весом какого-то ДВС будет намного слабее этого ДВС). но они легко работают при малых разницах температур, и вполне могут использоваться как "бесплатные" насосы, работающие от Солнца, и в т.п. мелочах.

Интересные материалы

Berezovy

Berezovy

Бог обзоровБог обзоров

4,1
Рейтинг
2
Обзора

Спасибо за участие в проекте. Ваша оценка принята!

Ок
Live