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

Stirlingmotor, dessen Prinzip von den üblichen für alle Verbrennungsmotors qualitativ verschieden ist, war einmal der letzte zu konkurrieren. Doch irgendwann vergessen. Da dieser Motor heute verwendet wird, was ist das Prinzip seiner Operation (in dem Artikel auch die Motor Stirling Zeichnungen gefunden werden kann, die seine Arbeit zeigen), und was sind die Aussichten für die künftige Nutzung, siehe unten.

Geschichte

Im Jahr 1816 wurde Robert Stirling in Schottland patentierte Wärmekraftmaschine, heute zu Ehren seines Erfinders benannt. Die ersten Heißluftmotoren wurden vor ihm erfunden. Aber Stirling zu dem Gerät Reiniger, der in der Fachliteratur ein Regenerator oder einen Wärmetauscher bezeichnet wird. Dank ihm erhöhte Motorleistung, während das Gerät in Wärme zu halten.

Motor quittierte beständigsten Dampfmaschine zu der Zeit zur Verfügung, da er nie explodiert. Vor ihm, andere Motoren ein solches Problem tritt häufig auf. Trotz der frühen Erfolge in dem frühen zwanzigsten Jahrhundert, von seiner Entwicklung zurückgegangen, wie es worden ist weniger kostengünstiger im Vergleich zu den Schwellen dann anderen Verbrennungsmotoren und Elektromotoren. Allerdings Stirling wurde noch in einigen Branchen eingesetzt.

Externer Verbrennungsmotor

Das Prinzip des Betriebes aller Wärmemotoren besteht darin, dass die großen mechanischen Kräfte als bei einer Kaltverdichtung im expandierten Zustand für das Gas benötigt. Um zu zeigen, kann diese Erfahrung mit zwei Töpfe mit kaltem und heißem Wasser sowie eine Flasche gefüllt, durchgeführt werden. Letzteres wird in kaltes Wasser, Steckrohr eingetaucht, dann auf eine heiße überführt. Wenn das Gas in der Flasche beginnt mechanische Arbeit zu verrichten, und wirft den Stecker. Erster externer Verbrennungsmotor vollständig auf dem Prozess basiert. Doch später erkannte der Erfinder, dass die Wärme zum Heizen verwendet werden. So hat die Leistung deutlich erhöht. Aber selbst hätte dies nicht helfen, der Motor weit verbreitet zu werden.

Später Erickson, ein Ingenieur aus Schweden, verbessertem Design Angebot abgekühlt und erhitztes Gas bei konstantem Druck statt Volumen. Als Ergebnis begann viele Kopien für die Arbeit in den Minen verwendet wird, auf Schiffen und im Druck. Aber für die Besatzungen, sie waren zu schwer.

Externe Verbrennungsmotoren von Philips

Diese Motoren sind die folgenden Typen:

• Dampf;
• die Dampfturbine;
• Stirling.

Letztere entwickelte sich nicht aufgrund der geringen Zuverlässigkeit und die anderen sind nicht die höchsten Raten im Vergleich zu anderen Arten von Einheiten erschienen. Doch im Jahr 1938 hat Philips die Arbeit wieder aufgenommen. Die Motoren haben verwendet werden Generatoren in neelektrofitsirovannyh Bereichen zu fahren. Im Jahr 1945 haben die Ingenieure des Unternehmens sie sonst verwenden gefunden: Wenn die Welle einen Elektromotor zu drehen, kommt die Kühlung des Zylinderkopfes auf minus hundertzweiundneunzig Grad Celsius. Dann wurde beschlossen, in Kühlsystemen verwendet werden Stirlingmotors verbessert.

Arbeitsprinzip

Die Wirkung des Motors auf den thermodynamischen Zyklen zu betreiben, in der auftritt, bei einer Temperatur von Kompression und Expansion variiert. So ist die Arbeitsfluidströmungsregulierung wird durch Variieren des Volumens (oder Druck – je nach Modell) realisiert. Dies ist das Prinzip der Mehrheit dieser Maschinen, die unterschiedlichen Funktionen und Design-Systeme haben kann. Motoren können Hub- oder Kreis werden. Maschinen mit ihren Einheiten arbeiten als Wärmepumpen, Kühler, Druckerzeuger und so weiter.

Darüber hinaus gibt es offene Taktmotoren, wo Durchflussregelung wird durch die Ventile realisiert. Dass sie Motoren Erickson genannt, neben dem gemeinsamen Namen der Name von Stirling. Der ICE Nutzarbeit erfolgt nach Vorverdichtung der Luft und Kraftstoffeinspritzung, das Erwärmen der resultierende Mischung mit Verbrennung und Expansion gemischt.

Der Stirlingmotor Arbeitsprinzip ist das gleiche: bei niedriger Temperatur komprimiert wird, und bei hohen – Expansion. Jedoch wird anders Erhitzen durchgeführt: Die Wärme wird von außen durch die Zylinderwand zugeführt wird. Daher ist er ein externer Verbrennungsmotor genannt. Stirling verwendet, um die periodische Temperaturänderung mit dem Verdrängerkolben. Letztes Gas bewegt sich von einem Zylinderraum in einem anderen. Auf der einen Seite, konstant niedrige Temperatur, und auf der anderen Seite – hoch. Beim Bewegen des Kolbens nach oben gerichteten Gas bewegt sich von der heißen zur kalten Hohlraum und unten – wieder in den heißen. Erstes Gas gibt dem Kühlschrank viel Wärme, und dann von der Heizung erhält so viel wie er gab. Zwischen dem Heizelement und einem Kühlschrank angeordnet Regenerator – einer mit einem Material gefüllt Hohlraums, die Gaswärme abgibt. In dem umgekehrten Strömungs Regenerator gibt es zurück.

Treibstoffsystem verbunden ist, mit einem Kolben, um das Gas in der kalten Verdichtung und damit in der Hitze zu erweitern. Durch die Kompression bei einer niedrigeren Temperatur der nützliche Arbeit. Das ganze System läuft vier Zyklen mit intermittierender Bewegung. Kurbeltrieb gewährleistet somit die Kontinuität. Daher scharfe Grenzen zwischen den Phasen des Zyklus wird nicht beobachtet, und der Wirkungsgrad Stirlingmotor nicht abnimmt.

In Anbetracht des Vorstehenden ist die Schlussfolgerung, dass der Motor mit einer externen Wärmezufuhr ein Kolbenmotor ist, wobei das Arbeitsfluid den umschlossenen Raum nicht verlassen und nicht ersetzt wird. Stirlingmotor Zeichnungen veranschaulichen auch das Gerät und seine Wirkungsweise.

Details der Arbeit

Sonne, Strom, Kernenergie oder jede andere Wärmequelle kann Energie in den Stirling-Motor liefern. Das Funktionsprinzip des Körpers ist bei der Verwendung von Helium, Wasserstoff, oder Luft. Perfekter thermischer Zyklus hat die maximal mögliche Effizienz von 30 bis 40 Prozent. Aber mit einem wirksamen Regenerator kann es funktionieren und mit höherer Effizienz. Regeneration, Heiz- und Kühlwärmetauscher bereitzustellen gebaut, ohne zu arbeiten Öle. Es sollte beachtet werden, dass die Motorschmierung sehr wenig brauchen. Der durchschnittliche Druck in dem Zylinder ist in der Regel von 10 bis 20 MPa. Daher erfordert es ein ausgezeichnetes Dichtungssystem und die Möglichkeit des Öl die Arbeitskammer eintritt.

vergleichende Merkmale

Die meisten Arbeiter heute Motoren dieses Typs mit flüssigem Brennstoff. Somit kontinuierlicher Druck leicht gesteuert, um dadurch Emissionen zu reduzieren. Das Fehlen von Ventilen bietet leisen Betrieb. Die Kraft der Masse vergleichbaren Motors mit Turboaufladung, die spezifische Leistung am Ausgang erhalten wird, zu dem Index der Dieseleinheit gleich. Die Drehzahl und das Drehmoment ist unabhängig voneinander.

Die Kosten für die Motorenproduktion ist viel höher als der Verbrennungsmotor. Aber es stellt sich die Rückrate im Betrieb aus.

Vorteile

Jedes Modell des Stirlingmotors hat viele Vorteile:

• Effizienz bei modernen Design kann bis zu siebzig Prozent.
• In dem Motor hohe Zündsystems haben, eine Nockenwelle und die Ventile. Es braucht nicht während der gesamten Betriebsdauer angepasst werden.
• Stirling hat nicht die Explosion in der Verbrennungskraftmaschine, die eine schwere Last auf der Kurbelwelle, Lager und Pleuelstangen.
• Da sie nicht, dass die Wirkung haben, sagen, dass „der Motor zum Stillstand gekommen.“
• Dank seiner Einfachheit kann das Gerät für eine lange Zeit betrieben werden.
• Es kann auf Holz läuft und Kern und jede andere Art von Brennstoff.
• Die Verbrennung erfolgt außerhalb des Motors.

Mängel

• Der größte Nachteil des Entwurfs ist der Verbrauch von Materialien.
• Das Arbeitsfluid gekühlt werden, aufgrund dessen, was die Abmessungen wesentlich erhöht werden.
• Für ICE mit gleichen Eigenschaften notwendig, einen hohen Druck zu verwenden.
• Durch die Arbeit der Körperwärme durch die Wand des Wärmetauschers zugeführt wird, in dem die begrenzten Wärmeleitfähigkeit.
• Um die Änderung der Motorleistung, verändern das Volumen des dem Puffertank, der mittlere Druck des Arbeitsfluids, den Phasenwinkel zwischen dem Verdränger und Kolben.

Anwendung

Derzeit ist der Generator Stirling-Motor in vielen Bereichen eingesetzt. Es ist ein vielseitiges Quelle elektrischer Energie, die in Kühlschränken, die Pumpen, U-Boote und Solarkraftwerken. Es ist durch die Verwendung verschiedener Arten von Kraftstoff gibt es eine Möglichkeit seiner weit verbreiteten Gebrauch ist.

Wiedergeburt

Diese Motoren begann wieder dank Philips zu wachsen. In der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts hat es eine Vereinbarung General Motors unterzeichnet. Sie führte die Entwicklung von Stirling für den Einsatz im Weltraum und unter Wasser Geräte, Schiffen und Autos. Nachdem sie andere Unternehmen aus Schweden, Vereinigtes Stirling, wurde in ihrer Entwicklung beteiligt, einschließlich der möglichen Verwendung in Pkws.

Heute linear Stirlingmotor auf Untersee-Installationen, kosmischen und Solaranlagen eingesetzt. Von großen Interesse ist aufgrund der Relevanz der Themen der Umweltzerstörung verursacht, sowie Lärmschutz. In Kanada und den Vereinigten Staaten, Deutschland und Frankreich und Japan sucht aktiv zu entwickeln und seine Verwendung zu verbessern.

die Zukunft

Klare Vorteile , die einen Kolben und hat einen Wankelmotor des Stirling aus in eine lange Lebensdauer, die Verwendung von verschiedenen Brennstoffen, geringes Rauschen und eine geringe Toxizität, macht es zu einem sehr vielversprechenden Verbrennungsmotor für den Hintergrund. Doch angesichts der Tatsache, dass der Verbrennungsmotor zu allen Zeiten zu verbessern, kann es nicht einfach abgetan werden. Wie auch immer, dies ist der Motor heute eine führende Position einnimmt, und sie in naher Zukunft übernimmt nicht die Absicht.