Upang magsimula, ang Stirling apelyido ay karaniwang sa parehong England at Scotland. Iyon ay, kung mayroong Stirling Castle, bakit hindi "Mr. Stirling"? At tulad ng isang tao - ang pari ng Scottish na si Robert Stirling, noong Setyembre 27, 1816, ay nakatanggap ng British patent para sa isang makina na walang kinalaman sa isang steam engine! Bukod dito, ang makina na pinangalanang sa kanya ay naging kakaiba, dahil maaari itong gumana mula sa anumang mapagkukunan ng init!
Robert Stirling.
Noong 1843, ginamit ng kanyang anak na si James Stirling ang makina ng kanyang ama sa isang pabrika kung saan siya nagtatrabaho bilang isang inhinyero. Kaya, noong 1938, ang mga stiirlings na may kapasidad na hanggang 200 hp ay nilikha. at isang kahusayan ng 30 porsyento.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng engine na ito ay ang kahalili ng pag-init at paglamig ng gumaganang likido sa isang ganap na saradong silindro. Karaniwan ang daluyan ng pagtatrabaho ay hangin, ngunit ang hydrogen at helium, pati na rin ang mga freon, nitrogen dioxide, liquefied propane-butane, at maging ang tubig ay maaaring magamit. Bukod dito, nananatili itong likido sa buong thermodynamic cycle. Iyon ay, ang disenyo ng makina ay sobrang simple at gumagamit ng kilalang pag-aari ng mga gas: ang pagtaas ng dami nito mula sa pag-init, at mula sa paglamig, bumababa ito.
Isa sa maraming mga homemade sterling.
Gumagamit ang Stirling engine … ang "Stirling cycle", kung saan, sa mga term ng kahusayan sa thermodynamic na ito, ay hindi lamang hindi mas masahol kaysa sa ikot ng Carnot, ngunit mayroon ding ilang mga pakinabang. Sa anumang kaso, ito ay ang "Stirling cycle" na nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng isang gumaganang engine na ginawa mula sa isang ordinaryong lata na lata sa loob lamang ng ilang oras.
Beta Stirling Device.
Ang "Stirling cycle" mismo ay may kasamang apat na pangunahing mga phase at dalawang mga transisyonal: pag-init, pagpapalawak, paglipat sa isang malamig na mapagkukunan, paglamig, pag-compress at paglipat sa isang mapagkukunan ng init. Sa gayon, nakakakuha kami ng kapaki-pakinabang na trabaho sa proseso ng pagpapalawak ng dami ng pinainit na gas.
Phase 1.
Phase 2.
Phase 3.
Phase 4.
Ang cycle ng pagtatrabaho ng beta-type Stirling engine: a - displaced piston; b - nagtatrabaho piston; c - flywheel; d - sunog (lugar ng pag-init); e - paglamig palikpik (paglamig lugar).
Gumagana ito tulad nito: mayroong dalawang silindro at dalawang piston. Ang isang panlabas na mapagkukunan ng init - at maaari silang maging nasusunog na kahoy, kahit isang gas burner, kahit na sikat ng araw - ay nagdaragdag ng temperatura ng gas sa mas mababang bahagi ng silindro ng palitan ng init. Lumilitaw ang presyon at itinutulak nito ang gumaganang piston paitaas, at ang pag-aalis ng piston ay hindi umaangkop nang mahigpit laban sa mga dingding ng silindro. Dagdag dito, ang flywheel, pag-scroll, ay tinutulak ito pababa.
Stirling scheme mula sa isang lata na lata.
Sa kasong ito, ang mainit na hangin mula sa ilalim ng silindro ay pumapasok sa silid ng paglamig. Gayunpaman, sa silid na nagtatrabaho, ito ay lumamig at kumontrata, at pagkatapos ay ang gumaganang piston ay sumugod. Ang pag-aalis ng piston ay gumagalaw paitaas, at sa gayon ang cooled air ay lumilipat sa ilalim. Ang pag-ikot ay sa gayon ay paulit-ulit. Sa Stirling, ang paggalaw ng gumaganang piston ay inilipat ng 90 ° na may kaugnayan sa displaced piston.
Larawan ng isang pagpapakilos mula sa isang lata na lata.
Sa paglipas ng panahon, maraming iba't ibang mga disenyo ng "istilo" ang lumitaw, na pinangalanan pagkatapos ng mga titik ng alpabetong Griyego: alpha, beta, gamma, na may mga pagkakaiba sa ikot ng tungkulin. Ang mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga ito ay maliit at pakuluan sa pag-aayos ng mga silindro at ang laki ng mga piston.
Stirling engine na may linear alternator.
Ang Alpha Stirling ay may dalawang magkakahiwalay na power piston sa iba't ibang mga silindro: mainit at malamig. Ang silindro na may mainit na piston ay matatagpuan sa heat exchanger, na mayroong mas mataas na temperatura, at ang silindro na may malamig na piston, ayon sa pagkakabanggit, sa mas malamig na isa. Ang regenerator (ibig sabihin ang heat exchanger) ay matatagpuan sa pagitan ng mainit na bahagi at ng malamig na bahagi.
Ang Beta Stirling ay mayroon lamang isang silindro, mainit sa isang dulo at malamig sa kabilang panig. Gumagalaw ang piston sa loob ng silindro (kung saan inalis ang kuryente) at ang displacer, na binabago ang dami ng mainit na sona nito. Ang gas ay pumped sa mainit na dulo ng silindro mula sa malamig na dulo ng silindro sa pamamagitan ng isang regenerator.
Ang Gamma Stirling ay mayroon ding piston at isang displacer, at dalawang silindro - malamig (kung saan gumagalaw ang piston kung saan inalis ang kuryente) at mainit (kung saan gumagalaw ang lumipat, ayon sa pagkakabanggit). Ang regenerator ay panlabas, sa kasong ito kinokonekta nito ang mainit na bahagi ng pangalawang silindro na may malamig na isa at sabay-sabay sa unang (malamig) na silindro. Ang panloob na regenerator sa kasong ito ay bahagi ng displacer.
Mayroong mga pagkakaiba-iba ng Stirling engine na hindi nahulog sa ilalim ng tatlong klaseng uri na ito: halimbawa, ang rotary Stirling engine, kung saan ang mga problema sa pagtagas ay nalulutas at walang mekanismo ng pihitan, dahil umiinog ito.
Ano ang mabuti sa stirlings at bakit masama ang mga ito? Una sa lahat, sila ay omnivorous at maaaring gumamit ng anumang pagkakaiba sa temperatura, kasama na ang pagitan ng iba't ibang mga layer ng tubig sa karagatan. Ang pagkasunog sa mga ito ay isang pare-pareho ang likas na katangian, na tinitiyak ang mahusay na pagkasunog ng gasolina, na nangangahulugang ang pagiging kaba sa kapaligiran ay mas mataas. Bukod dito, wala itong maubos. Mas mababa ang antas ng ingay - walang "pagsabog" sa mga silindro. Mas kaunting panginginig ng boses, halimbawa, na may isang paggalaw ng beta. Ang nagtatrabaho likido ay hindi natupok ng estilo. Ang disenyo ng engine ay napaka-simple, hindi ito nangangailangan ng mga mekanismo ng pamamahagi ng gas. Ang isang starter ay hindi kinakailangan, tulad ng isang gearbox ay hindi kinakailangan.
Ang pagiging simple at kawalan ng isang bilang ng mga "maselan" na mga node ay nagbibigay ng "pagpapakilos" na may isang walang uliran pagganap para sa lahat ng iba pang mga engine sa sampu at daan-daang libong mga oras ng patuloy na operasyon.
Submarino ng Sweden na "Gotland".
Napaka-ekonomiko ng stirlings. Kaya, ang pag-convert ng solar energy sa kuryente sa pamamagitan ng pagpapakilos ay nagbibigay ng mas mataas na kahusayan (hanggang sa 31, 25%) kaysa sa mga heat engine na tumatakbo sa singaw. Para sa mga ito, ang "estilo" ay itinakda sa pokus ng parabolic mirror, na "sumusunod" sa araw upang ang silindro nito ay patuloy na maiinit. Ito ay sa isang pag-install sa California na ang resulta sa itaas ay nakuha noong 2008, at ngayon ay may isang pagtatayo ng isang malaking solar station sa mga pag-starring. Maaari mong ikabit ang mga ito sa shell ng mga blast furnace at pagkatapos ay ang tuluy-tuloy na smelting ng iron iron ay magbibigay sa amin ng maraming … murang enerhiya, dahil ngayon nasayang ang init na ito!
Mayroong, sa pangkalahatan, isa lamang ang sagabal sa estilo. Maaari itong ma-overheat at pagkatapos ay agad itong mabibigo. Bilang karagdagan, upang makamit ang mataas na kahusayan, ang gas ay dapat na nasa ilalim ng napakataas na presyon sa silindro. Hydrogen o helium. At ito ay isang natatanging katumpakan ng akma sa lahat ng mga yunit ng pagtatrabaho at isang espesyal na grasa na may mataas na temperatura. Kaya, ang mga sukat … ang silid ng pagkasunog ay hindi kinakailangan. Hindi mabubuhay ang Stirling nang wala siya! At ito ay isang labis na dami at isang sistema ng pagkakabukod at paglamig!
Ang Soryu ay isang Japanese submarine na pinalakas ng Stirling engine.
Gayunpaman, ang pagbabago sa mga prayoridad ay malamang na magbukas ng daan para sa mga Stirling engine. Kung inilalagay natin nang una ang pagkamagiliw sa kalikasan, posible na magpaalam sa panloob na engine ng pagkasunog nang minsan at para sa lahat. Bilang karagdagan, ang mga dakilang pag-asa ay naka-pin sa kanila para sa paglikha ng mga nangangako na mga solar power plant. Ginagamit na sila bilang mga autonomous generator para sa mga turista. At ang ilang mga negosyo ay nagtaguyod ng paggawa ng sterling, na gumagana mula sa isang maginoo gas oven burner. Isinasaalang-alang din ng NASA ang mga pagpipilian para sa Stirling-based power generators na pinalakas ng mga mapagkukunang nukleyar at radioisotope na pinagkukunan ng init. Sa partikular, binalak itong gumamit ng naturang istilo, isinama sa isang de-kuryenteng generator, sa espasyo na paglalakbay sa Titan na pinlano ng NASA.
"Ako ay magkalat" - ang layout.
Nakatutuwa na kung sinimulan mo ang Stirling engine sa reverse mode, iyon ay, i-on ang flywheel mula sa isa pang makina, pagkatapos ay gagana ito bilang isang refrigerator machine (reverse Stirling cycle), at ang mga machine na ito ang naging napakabisa para sa paggawa ng mga tunaw na gas.
Kaya, ngayon, dahil mayroon kaming isang site ng militar, tandaan namin na ang Stirlings ay nasubukan sa mga submarino ng Sweden noong 60s ng huling siglo. At pagkatapos noong 1988 ang Stirlings ay naging pangunahing makina ng Nakken-class submarine. Kasama nila, siya ay naglalayag sa ilalim ng tubig ng higit sa 10,000 oras. Ang "Nakken" ay sinundan ng mga serial submarine ng "Gotland" na uri, na naging unang mga submarino na nilagyan ng mga Stirling engine, na pinapayagan silang manatili sa ilalim ng tubig hanggang sa 20 araw. Ngayon, ang lahat ng mga submarino ng Sweden Navy ay mayroong mga gumalaw na motor, at ang mga tagagawa ng barko ng Sweden ay nagtrabaho ang orihinal na teknolohiya ng pag-install ng mga naturang makina sa maginoo na mga submarino, sa pamamagitan ng pagputol sa kanila ng isang karagdagang kompartimento na may isang bagong sistema ng propulsyon. Tumakbo sila sa likidong oxygen, na pagkatapos ay ginagamit sa bangka para sa paghinga, at nabanggit na napakababa ng antas ng kanilang ingay. Sa gayon, ang mga nabanggit na pagkukulang (laki at problema sa paglamig) sa isang bapor na pandigma sa submarine ay hindi makabuluhan. Ang halimbawa ng mga Sweden ay tila sa mga Hapon na karapat-dapat pansinin, at ngayon ang Stirlings ay nasa mga submarino ng Hapon din ng klase na "Soryu". Ang mga engine na ito ang isinasaalang-alang ngayon bilang ang pinaka promising lahat-ng-mode na solong engine para sa ika-5 henerasyon ng mga submarino.
At ganito ang hitsura ng estilo ng isang mag-aaral ng Penza State University na si Nikolai Shevelev.
Sa ngayon, medyo tungkol sa kung anong uri ng … "masamang kabataan" mayroon tayo. Noong Setyembre 1, napunta ako sa mga mag-aaral - mga inhinyero sa hinaharap na engine, tinanong ko sila ng tradisyunal na mga katanungan, kung ano ang nabasa nila (halos wala!), Ano ang kanilang kinagigiliwan (sa ganitong sitwasyon ang sitwasyon ay hindi mas mahusay, ngunit karamihan sa mga binti ay abala, hindi ang pinuno!), Ano ang mga teknikal na journal na kilala sila - "Young Technician", "Model Designer", "Science and Technology", "Popular Mechanics" … (wala!), at pagkatapos ay sinabi sa akin ng isang estudyante na siya ay mahilig sa mga makina. Isa sa 20, ngunit iyan ay mayroon nang bagay! At pagkatapos ay sinabi niya sa akin na siya mismo ang gumawa ng makina ng Stirling. Alam ko kung paano gumawa ng tulad ng isang engine mula sa isang ordinaryong lata na lata, ngunit pagkatapos ay lumabas na gumawa siya ng isang bagay na mas epektibo. Sinasabi ko: "Dalhin mo!" - at dinala niya. "Ilarawan kung paano mo ito nagawa!" - at inilarawan niya, at nagustuhan ko ang kanyang "sanaysay" kaya't ipinakita ko ito rito nang walang anumang mga pagbabago o pagpapaikli.
Ang simula ng trabaho ay "malikhaing kaguluhan".
“Palagi kong nagustuhan ang teknolohiya, ngunit lalo na ang mga makina. Ako ay nakikibahagi sa pagpapanatili, pagkukumpuni at pagpapasadya na may labis na interes. Nalaman ang tungkol sa engine ng Stirling, nabighani ako rito tulad ng walang ibang makina. Ang mundo ng estilo ay napakakaiba at malaki na imposibleng ilarawan ang lahat ng mga posibleng pagpipilian para sa pagpapatupad nito. Walang ibang engine na magbibigay ng iba't ibang mga tuntunin ng disenyo, at pinaka-mahalaga, ang kakayahang gawin ito sa iyong sarili.
Mayroon akong mga ideya na gumawa ng isang modelo ng isang makina mula sa isang lata na lata at iba pang mga improvisadong pamamaraan, ngunit wala sa aking mga panuntunan na gawin ang "kahit papaano at mula sa kung ano ang nakuha". Samakatuwid, napagpasyahan kong seryosohin ang gawaing ito, upang magsimula sa paghahanda ng teoretikal. Pinag-aralan ko ang panitikan sa Internet, ngunit ang paghahanap ay hindi nagdala ng nais na resulta: suriin ang mga artikulo at video, ang kakulangan ng mga guhit para sa mga modelo ng engine na ito. Ang natapos na mga modelo ay naibenta sa masyadong mataas na presyo. Bilang karagdagan, isang mahusay na pagnanais na gawin ang lahat sa iyong sarili, maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo, pag-debug at pag-uugali ng mga pagsubok, makakuha ng kapaki-pakinabang na trabaho mula sa makina na ito at kahit na subukang hanapin ang paggamit nito sa ekonomiya.
"Pagnenegosyo!" (Isang matalino na mag-aaral, kinunan niya ang buong proseso ng trabaho bilang isang alagaan. Kasalukuyan, mamamayan, dokumentaryo ng kuha ng dokumentaryo … at narito sila!)
Tinanong ko ang paligid sa mga forum, at ibinahagi nila sa akin ang panitikan. Ito ang librong "Stirling Engines" (Mga May-akda: G. Ryder at C. Hooper). Sinasalamin nito ang buong kasaysayan ng ganitong uri ng pagbuo ng engine, kung bakit tumigil ang mabilis na pag-unlad, at kung saan ginagamit pa rin ang mga makina na ito. Mula sa libro, natutunan ko nang mas detalyado ang lahat ng mga proseso na nagaganap sa engine, natagpuan ang mga sagot sa mga katanungang interes. Nakatutuwang basahin, ngunit nais kong magsanay. Siyempre, walang mga guhit ng mga modelo ng garahe, pati na rin sa Internet, mabuti, syempre, maliban sa isang modelo mula sa isang lata at foam goma.
Sa aking labis na kaligayahan, ang taong nagbenta ng mga modelo ng istilo ay nag-post ng isang kurso sa paggawa ng mga naturang modelo, inilagay niya ito sa oras na iyon sa halagang $ 20, sumulat ako sa kanya at binayaran ang kurso. Matapos mapanood ang lahat ng mga video, sa bawat isa ay ipinaliwanag niya ang isang tiyak na uri ng estilo, nagpasya akong gawin nang eksakto ang estilo ng mataas na temperatura ng uri ng gamma. Dahil interesado siya sa akin sa kanyang disenyo, katangian at hitsura. Mula sa kurso sa video, natutunan ko ang tinatayang ratio ng diameter ng silindro, mga diameter ng piston, kung ano ang mga clearances, kagaspangan dapat, anong mga materyales ang gagamitin sa paggawa, ilan sa mga nuances ng konstruksyon. Ngunit saanman magagamit ang mga laki ng mga makina ng may-akda, humigit-kumulang lamang sa ratio ng mga laki ng mga node.
Ako mismo ay nakatira sa isang nayon, maaaring sabihin sa mga suburb, ang aking ina ay isang accountant, at ang aking ama ay isang karpintero, kaya't kahit papaano ay hindi nararapat na lumapit sa kanila para sa payo sa pagbuo ng isang makina. At lumingon ako sa aking kapit-bahay, si Gennady Valentinovich, para sa tulong, nagtrabaho siya sa gumuho na ngayon na halaman ng KZTM sa Kuznetsk.
Sa pangkalahatan, sa susunod na araw ay dinala sa akin ni Gennady Valentinovich ang isang blangkong aluminyo na mga 1 m ang haba at mga 50 mm ang lapad. Tuwang-tuwa ako, nilagyan ang mga blangko na kailangan ko, at kinabukasan pumunta ako sa paaralan upang subukang pahigpitin ang pampainit at ref para sa aking panloob na engine ng pagkasunog. Pinatalas ko ang isang lathe ng pagsasanay (kung saan nagtatrabaho ang lolo na si Lenin).
Siyempre, walang kawastuhan doon, ang panlabas na bahagi ng pampainit ay naging mahusay, ngunit ang bahagi ng silindro mismo sa ilalim ng piston ay nasa isang kono. Ipinaliwanag sa akin ni Trudovik na ang nakakabagot na pamutol ng pamutol ay yumuko, dahil ang makina para sa mga naturang bagay ay medyo maliit at mahina. Ang tanong ay lumitaw kung ano ang susunod na gagawin … Masuwerte na ang aking ina sa oras na iyon ay nagtatrabaho bilang isang accountant sa isang pribadong negosyo, na dating isang planta ng pag-aayos ng kotse. Si Valery Aleksandrovich (ang direktor ng halaman na ito) ay naging isang napakahusay na tao at malaki ang naitulong sa akin, nabigyan na ako ng isang propesyonal na makina ng Soviet at isang turner na tumulong sa akin. Ang mga bagay ay naging mas masaya, at literal isang linggo na ang lumipas, halos lahat ay handa na, nagsimula ang pagpupulong ng motor. Mayroong mga kagiliw-giliw na sandali sa pagtatayo, halimbawa: ang poste, kung saan pinindot ang flywheel, ay ibinigay sa workshop ng katumpakan ng mekanika sa isa pang halaman (upang makuha ang kinakailangang katumpakan para sa mga gulong); ang ref ay pinatalas sa isang lathe, at ang mga lugar para sa mga fastener ay ginawa gamit ang isang milling machine, ang flywheel ay ibinagsak sa isang gilingan. Ito ay napaka-kagiliw-giliw at nakapupukaw para sa akin. Ang mga manggagawa sa pabrika ay naisip na ako ay isang mag-aaral at nagsusulat ako ng ilang uri ng gawaing pang-agham. Umupo ako sa pabrika hanggang huli na ng gabi, at dinala nila ako sa bahay sa opisyal na kotse ni Valery Alexandrovich. Ang makina ay sinimulan sa isang malaking bilog ng mga manggagawa sa pabrika, lahat ay interesado. Ang paglunsad ay matagumpay, ngunit ang makina ay tumatakbo nang mahina.
Ang resulta ay nakoronahan ang deal! Ang sulok ng stand ay sinunog sa panahon ng pagsubok.
Ang mga pagkukulang ay nagsiwalat, ang mga plastik na bisagra ay pinalitan ng mga fluoroplastic, ang flywheel ay pinagaan at balanse, ang piston ay nakatanggap ng isang fluoroplastic na kalakip para sa mas mababang paglipat ng init, at ang ref ay naging isang mas malaking lugar ng paglamig. Pagkatapos ng fine-tuning, napabuti ng makina ang teknikal na pagganap nito.
Ako mismo ay natuwa. Kapag dumating ang mga kaibigan sa aking bahay, ang unang bagay na kanilang ginagawa ay ang lapitan siya, hilingin sa kanya na magsimula. Nagmaneho si Gennady Valentinovich upang ipakita ang istilo sa kanyang trabaho, lahat ay interesado, hindi nila kailangan tumawag sa sinuman, lahat ay lumapit, tumingin, at kumuha ng interes."
Ang pangalan ng binata ay Nikolai Shevelev, at siya ang pinuno ng pangkat. Dinala ko siya sa dean, at kaming tatlo ay may napakahusay na usapan. At pagkatapos ay naalala ko ang mga istatistika na 2% lamang ng populasyon ng mundo ang sapat upang isulong ang sangkatauhan kasama ang landas ng pag-unlad na pang-agham at teknolohikal. Binibilang ko ang kabuuang bilang ng mga mag-aaral at napagtanto na … hindi na kailangang magalala nang labis. Sa mga taong tulad ni Nikolai, garantisado pa rin para sa amin ang pag-unlad!
