Что такое двигатель Стирлинга и как он работает. Какие преимущества имеет этот тип двигателя. Как собрать действующую модель двигателя Стирлинга в домашних условиях из доступных материалов. Какие детали потребуются для изготовления модели.
Что такое двигатель Стирлинга и в чем его особенности
Двигатель Стирлинга — это тепловая машина, работающая по замкнутому термодинамическому циклу, в котором циклические процессы сжатия и расширения происходят при различных уровнях температуры. Основные особенности двигателя Стирлинга:
- Является двигателем внешнего сгорания — тепло подводится извне через стенки цилиндра
- Рабочим телом обычно служит газ (воздух, гелий, водород)
- Не имеет клапанов — движение газа осуществляется с помощью вытеснителя
- Работает по замкнутому циклу с регенерацией тепла
- Имеет высокий КПД, сравнимый с КПД дизельных двигателей
- Отличается малошумностью и экологичностью
Первый двигатель Стирлинга был запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом в 1816 году. В те времена он рассматривался как более безопасная альтернатива паровым машинам.
Принцип работы двигателя Стирлинга
Как работает двигатель Стирлинга? Принцип его действия основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела в замкнутом объеме. Рассмотрим основные этапы рабочего цикла:
- Нагрев и расширение газа в горячей полости цилиндра
- Перемещение нагретого газа в холодную полость с помощью вытеснителя
- Охлаждение и сжатие газа в холодной полости
- Перемещение охлажденного газа обратно в горячую полость
За счет разницы давлений при нагреве и охлаждении газа создается возвратно-поступательное движение поршня, которое с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращение маховика.
Преимущества двигателя Стирлинга
Двигатель Стирлинга обладает рядом важных преимуществ по сравнению с другими типами тепловых машин:
- Высокий КПД, достигающий 65-70% от цикла Карно
- Возможность работы практически от любого источника тепла
- Экологичность — отсутствие выхлопных газов
- Бесшумность и низкий уровень вибраций
- Простота конструкции и высокая надежность
- Возможность реверсивного режима работы в качестве холодильной машины
Эти преимущества делают двигатель Стирлинга перспективным для различных областей применения — от микроэнергетики до космических аппаратов.
Конструкция простейшей модели двигателя Стирлинга
Для изготовления действующей модели двигателя Стирлинга своими руками потребуются следующие основные детали:
- Цилиндр — можно использовать металлические банки от напитков
- Вытеснитель — из легкого теплоизолирующего материала (картон, пенопласт)
- Рабочий поршень — из плотно подогнанного легкого материала
- Шатуны — из проволоки
- Коленчатый вал — из стальной проволоки
- Маховик — из CD-дисков
- Подшипники — из скрепок или медной проволоки
- Нагреватель — свеча или спиртовка
Важно обеспечить максимальную герметичность конструкции и минимальное трение в подвижных соединениях. Это позволит добиться устойчивой работы модели.
Пошаговый процесс сборки модели двигателя Стирлинга
Изготовление действующей модели двигателя Стирлинга включает следующие основные этапы:
- Подготовка цилиндра из двух металлических банок
- Изготовление вытеснителя из картона
- Сборка коленчатого вала и шатунов
- Изготовление рабочего поршня и мембраны
- Монтаж маховика и подшипников
- Сборка всех элементов в единую конструкцию
- Настройка и отладка работы модели
При сборке важно точно выдерживать размеры деталей и их взаимное расположение. Это обеспечит правильную кинематику движения и эффективную работу двигателя.
Тестирование и отладка работы модели
После сборки модели необходимо провести ее тестирование и отладку:
- Проверить герметичность всех соединений
- Убедиться в свободном ходе поршня и вытеснителя
- Отрегулировать фазы движения вытеснителя и рабочего поршня
- Подобрать оптимальный режим нагрева
- При необходимости изменить массу маховика
Правильно собранная и отлаженная модель должна устойчиво работать при нагреве нижней части цилиндра. Частота вращения маховика может достигать нескольких сотен оборотов в минуту.
Области применения двигателей Стирлинга
Несмотря на свою простоту, двигатели Стирлинга находят применение в самых разных областях:
- Когенерационные установки для одновременного производства тепла и электроэнергии
- Солнечные электростанции с параболическими концентраторами
- Микро-ТЭЦ для автономного энергоснабжения
- Криогенные охладители в научном и медицинском оборудовании
- Подводные и космические энергетические установки
- Двигатели подводных лодок с анаэробными энергетическими установками
Перспективным направлением является создание высокоэффективных двигателей Стирлинга для утилизации сбросного тепла промышленных предприятий и тепловых электростанций.
Модели двигателей Стирлинга в Санкт-Петербурге: 84-товара: бесплатная доставка, скидка-49% [перейти]
Партнерская программаПомощь
Санкт-Петербург
Каталог
Каталог Товаров
Одежда и обувь
Одежда и обувь
Стройматериалы
Стройматериалы
Здоровье и красота
Здоровье и красота
Продукты и напитки
Продукты и напитки
Детские товары
Детские товары
Текстиль и кожа
Текстиль и кожа
Электротехника
Электротехника
Дом и сад
Дом и сад
Мебель и интерьер
Мебель и интерьер
Промышленность
Промышленность
Вода, газ и тепло
Вода, газ и тепло
Все категории
ВходИзбранное
Спорт и отдыхТовары для хобби, коллекционеровТовары для моделистов, модели, макеты, аксессуарыМодели двигателей Стирлинга
5 690
6828
Настольный двигатель Стирлинга Тип: Набор для опытов, Размер: Длина 24.
000 Ширина 21.500 Высота
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
5 790
5790
Двигатель Стирлинга Wood Тип: Набор для опытов, Размер: Длина 24.000 Ширина 21.500 Высота 11.500,
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
6 990
8388
Двигатель Стирлинга на бирюзовой подставке Тип: Набор для опытов, Размер: Длина 24.000 Ширина
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга на черной подставке 100х100х190 мм Тип питания:: спиртовка, Материал:: металл,
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга вертикальный Chrome (М16-C) 118x118x200 мм Общая высота:: 20см, Тип питания::
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга вертикальный с лопастями (М16-CF) 105х105х218 мм Общая высота:: 22см, Тип
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
23 790
Настольный двигатель Стирлинга V-Power Grand 270x165x165 мм Общая высота:: 11см, Тип питания::
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга на чашку (черный) Общая высота:: 11см, Тип питания:: внешний нагрев, Материал::
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Настольный двигатель Стирлинга Тип питания:: спиртовка, Материал:: металл, пластик, стекло, Тип
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Вакуумный двигатель внешнего сгорания 70х90х150 мм Тип питания:: спиртовка, Материал:: металл,
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга на чашку (Золотой) Общая высота:: 11см, Тип питания:: внешний нагрев,
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
12 990
Настольный двигатель Стирлинга Double Chrome 210х132х100 мм Общая высота:: 11см, Тип питания::
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга на чашку Chrome (D16-C) 105х105х140 мм Общая высота:: 14см, Тип питания::
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
12 990
Настольный двигатель Стирлинга Double Black 210х132х100 мм Общая высота:: 11см, Тип питания::
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Настольный двигатель Стирлинга Bamboo 190х100х100 мм Тип питания:: внешний нагрев, Материал::
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга Black 90х90х180 мм Тип питания:: спиртовка, Материал:: металл, стекло, Тип
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга на бирюзовой подставке Тип питания:: спиртовка, Материал:: металл, пластик,
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга Wood 100х100х190 мм Тип питания:: спиртовка, Материал:: металл, стекло, дерево,
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
12 990
Настольный двигатель Стирлинга Double Bamboo 210х132х100 мм Общая высота:: 11см, Тип питания::
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
4 237
5005
Двигатель Стирлинга Автомобиль Модель двигателя Стирлинга Горячий воздух Физика пара Производитель:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 782
3042
Мини-двигатель Стирлинга с горячим воздухом, модель двигателя, игрушка в подарок для детей Марка:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 760
2172
Модель двигателя внешнего генератор двигателя Стирлинга для самостоятельной сборки
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
12 278
Высокая температура Двигатель Стирлинга модель Stirling генератор микро двигатель внутреннего сгорания
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Модель двигателя Стирлинга, вращающаяся механическая музыкальная шкатулка, двигатель, игрушка
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
2 267
2821
Мини-двигатель Стирлинга с горячим воздухом, модель двигателя, игрушка в подарок для детей
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
3 577
7153
Мини-двигатель Стирлинга с горячим воздухом, модель двигателя, игрушка в подарок для детей
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 550
2919
Комплект двигателя Стирлинга Электрогенератор Модель цилиндра автомобиля Модель автомобиля: BMW X3,
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Комплект двигателя Стирлинга Электрогенератор Модель цилиндра автомобиля Модель автомобиля: BMW X3,
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Мини-двигатель Стирлинга с горячим воздухом, модель двигателя, игрушка в подарок для детей
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
2 639
3958
Мини-двигатель Модель двигателя Стирлинга с горячим воздухом паровая технология экспериментальная игрушка для выработки энергии
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 396
2204
Мини-генератор двигателя Стирлинга Модель парового двигателя с внешней турбиной Производитель: Без
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Мини-двигатель Стирлинга с горячим воздухом, модель двигателя, игрушка в подарок для детей
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
15 638
18764
TOPACC SAYEI Стебель Четырехцилиндровый двигатель Внешнее сгорание V4 Стирлинг Модель двигателя —
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
15 638
18764
TOPACC SAYEI Стебель Четырехцилиндровый двигатель Внешнее сгорание V4 Стирлинг Модель двигателя —
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Нержавеющая сталь мини горячий воздух Стирлинг двигатель мотор модели образовательные игрушечные дети —
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 977
3162
Мини-генератор двигателя Стирлинга Модель парового двигателя с внешней турбиной Производитель: Без
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
3 646
5469
Двигатель Стирлинга Автомобиль Модель двигателя Стирлинга Горячий воздух Физика пара Производитель:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 782
3042
Мини-двигатель Стирлинга с горячим воздухом, модель двигателя, игрушка в подарок для детей Марка:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Мини-двигатель Стирлинга с горячим воздухом, модель двигателя, игрушка в подарок для детей Марка:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 800
2416
Мини-генератор двигателя Стирлинга Модель парового двигателя с внешней турбиной Производитель: Без
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
11 398
HUOGUO Низкотемпературный двигатель Стирлинг Двигатель ПарОвое образование Модель Набор для моделей (LT001)
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Низкотемпературный двигатель Стирлинг Двигатель Пар Тепловое Образование Модель Модель Отличный подарок для парня или подруги, родителей, детей (DWCL01)
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
3 646
5469
Двигатель Стирлинга Автомобиль Модель двигателя Стирлинга Горячий воздух Физика пара Производитель:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 714
3007
Модель двигателя внешнего генератор двигателя Стирлинга для самостоятельной сборки
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 738
2172
Модель двигателя внешнего генератор двигателя Стирлинга для самостоятельной сборки
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 146
1661
Модель двигателя Стирлинга, образовательная игрушка, генератор горячего воздуха, научные реквизиты, Прямая поставка
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
2 930
4395
Миниатюрный двигатель Стирлинга с горячим воздухом Модель двигателя Физика Экспериментальная модель
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Модель двигателя генератор двигателя Стирлинга с металлическим цилиндром Материал: металл
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
2 930
4395
Миниатюрный двигатель Стирлинга с горячим воздухом Модель двигателя Физика Экспериментальная модель
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 783
2122
Модель двигателя внешнего генератор двигателя Стирлинга для самостоятельной сборки
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
2 847
5084
Модель парового двигателя Стирлинга, модель генератора, научный эксперимент, подарок на день рождения
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Физическая наука DIY Kit Модель двигателя Стирлинга, физический двигатель тепловая мощность генератор Внешний двигатель внутреннего сгорания Модель
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Настольная модель для эксперимента «Двигатель Стирлинга» (тепловая машина) (У) Производитель: 9v,
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
3 983
4707
Двигатель Стирлинга Автомобиль Модель двигателя Стирлинга Горячий воздух Физика пара Производитель:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
2 226
2631
Мини-генератор двигателя Стирлинга Модель парового двигателя с внешней турбиной Производитель: Без
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Низкотемпературный двигатель Стирлинг Двигатель Пар Тепловое Образование Модель Модель Отличный подарок для парня или подруги, родителей, детей (DWCL01)
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Мини-генератор двигателя Стирлинга Модель парового двигателя с внешней турбиной
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
806
1344
Мини-модель двигателя Стирлинга горячим воздухом, обучающая игрушка, электроэнергия, генератор электричества, цветсветодиодный (16x7x8 см)
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
2 132
3554
DIY модель с паровым двигателем низкая Температура Двигатель Стирлинга горячего воздуха физика
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
2 625
4234
Балансировочный двигатель Стирлинга, модель двигателя, нагревание паром, образование, DIY Модель, игрушка, подарок для детей, орнамент, Дискавери,
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 693
2065
Модель двигателя внешнего генератор двигателя Стирлинга для самостоятельной сборки
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
1 745
2237
Модель двигателя внешнего генератор двигателя Стирлинга для самостоятельной сборки
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Двигатель Стирлинга Автомобиль Модель двигателя Стирлинга Горячий воздух Физика пара Производитель:
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
669
836
Двигатель Стирлинга горячим воздухом, модель для эксперимента, Электрогенератор, образовательный, физический, паровой, мини-двигатель, игрушка, дизайн
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Модель двигателя Стирлинга (стр.
1 из 3)Модель двигателя Стирлинга
Двигатель Стирлинга — это двигатель внешнего сгорания, в котором тепловая энергия подводится к рабочему телу (в нашем случае — к воздуху) извне — через стенку цилиндра. Принцип действия его основан на известном физическом законе — расширении и сжатии воздуха при нагревании и охлаждении. Поэтому стирлинг называют еще воздушно-тепловым двигателем. Понять работу двигателя, который Стирлинг разработал еще в 1816 году, нам поможет модель, описанная в книге С. Баранова «Действующие модели тепловых машин» (год издания 1936-й). Сначала о том, как устроена модель стирлинга.
Она собирается из четырех основных частей: двух сообщающихся цилиндров — теплообменного 6 и рабочего 3, камеры нагрева — назовем ее топкой 4 — и резервуара с холодной водой (на схемах I-III он не показан, см. его на общем виде двигателя). В верхней части теплообменного цилиндра 6 герметично впаяна камера 7 для воды. Ее задача — охладить нагретый воздух.
Через эту камеру проходит шток поршня-вытеснителя 5.
Вытеснитель установлен в цилиндре 6 с зазором, не касаясь стенок. Рабочий поршень 2, наоборот, плотно подогнан к цилиндру 3 и движется по нему практически без зазора. Между собой вытеснитель 5 и рабочий поршень 2 соединены через кривошипно-шатунный механизм, причем кривошип и эксцентрик установлены относительно друг друга со сдвигом фаз на 90°. Цилиндры соединены между собой трубкой, и поэтому воздух может легко проходить из теплообменного в рабочий цилиндр, и наоборот. Кривошипно-шатунный механизм состоит из кривошипа с шатуном и осью (узел 8), эксцентрика 1 и маховика 9.
Диаметр маховика 80 мм, а расстояние от оси до пальца эксцентрика 14 мм. Итак, предположим, что мы поставили спиртовку в топку 4 и начали нагревать дно цилиндра 6. Через некоторое время воздух под поршнем-вытеснителем нагреется (а значит, расширится) и устремится вверх (напомним: между вытеснителем и стенкой цилиндра имеется зазор). Сдвинем маховик 9 с мертвой точки, и поршень-вытеснитель 5 начнет подниматься вверх, вытесняя при этом холодный воздух сверху вниз.
Медленно начнет двигаться и рабочий поршень 2. Холодный воздух, соприкасаясь с раскаленным дном цилиндра 6, нагреется, давление возрастет, и воздух по трубке пойдет в рабочий цилиндр 3. Поршень 2 под его воздействием начнет свой рабочий ход. Поршень движется вверх, а тем временем вытеснитель уже стал опускаться вниз, потому что фазы их, как уже было сказано, сдвинуты на 90°. Поршень занял верхнее положение и под действием инерции маховика 9 начинает опускаться вниз, вытесняя в цилиндр 6 отработанный, потерявший первоначальную теплоту воздух.
Попав в верхнюю часть теплообменного цилиндра, он еще больше охлаждается и уменьшается в объеме. Вытеснитель же при обратном ходе рабочего поршня снова начинает подниматься и снова перегоняет холодный воздух сверху вниз. Соприкасаясь с раскаленным дном цилиндра 6, холодный воздух нагревается, расширяется, и цикл повторяется. Главное в работе такого двигателя — охлаждение воздуха. В нашей модели это делает вода, поступающая из резервуара, установленного рядом с двигателем.
Как только вода, находящаяся в камере 7, нагреется горячим воздухом, она устремляется по патрубку вверх и попадает в резервуар. А на ее место, уже по нижнему патрубку, поступает из резервуара холодная вода. В физике это явление называется тепловой конвекцией. Теперь о том, как сделать модель двигателя.
Оба цилиндра 3 и 6, топку 4 проще всего спаять из жести. Сначала вырежьте заготовку для цилиндра 6 (ширина ее примерно 223 мм), просверлите в ней отверстия 0 4,2 мм для оси, а затем согните на круглой болванке. Спаяйте цилиндр. С внешних сторон его ушек напаяйте втулки с внутренним диаметром не менее 4,2 мм — они выполняют функции подшипников. Затем приступайте к изготовлению водяной камеры 7. По диаметру получившегося цилиндра вырежьте из жести два кружочка. В центре их просверлите отверстия под трубку с внутренним диаметром примерно 3 мм (длина ее 32 мм). Впаяйте трубку в кружочки так, чтобы расстояние между ними было 30 мм. Получившуюся деталь закрепите пайкой внутри цилиндра, отступив от его нижнего края на 35 мм.
Постарайтесь выполнить эту операцию как можно аккуратнее, камера 7 должна быть герметичной, и вода не должна просачиваться через стенки.
Вытеснитель 5 собирается из легкого деревянного цилиндрика, диаметр которого примерно на 2,5 мм меньше внутреннего диаметра цилиндра 6 (высота его подбирается экспериментальным путем) и штока, сделанного из спицы 0 2,8 мм. С обеих сторон обейте цилиндрик жестяными кружочками. По диаметру штока просверлите в центре цилиндрика отверстие и плотно вставьте в него шток. А чтобы он от нагревания не выскочил, припаяйте его к жестяным кружочкам. Шток должен свободно ходить по трубке камеры 7, без излишнего трения. В верхней части штока просверлите отверстие для пальца шатуна. Особое внимание уделите цилиндру 3 и поршню 2. От их качества зависит работа всей модели. Цилиндр можно изготовить из обрезка латунной или медной трубки длиной 40 мм и 0 18-20 мм, запаяв ее снизу латунным кружочком.
В готовом цилиндре не забудьте просверлить отверстие для сообщения его с большим цилиндром.
Поршень желательно выточить на токарном станке. Шток закрепляется в верхней части поршня шарнирно. Заготовку топки 4 тоже нужно выгнуть на круглой болванке, предварительно проделав в ней отверстия для воздуха и крепежных винтов. Спаивать ее желательно прямо на готовом цилиндре 6. Теперь нужно собрать модель: припаять цилиндр 3, подогнать к нему поршень 2, впаять в цилиндры трубку для сообщения между собой, смонтировать кривошипно-шатунный механизм, запаять дно цилиндра 6. Готовый корпус двигателя установите на топку 4 и закрепите пайкой. Резервуар для водяного охлаждения — это жестяная банка с впаянными снизу и сверху патрубками, на которые надеты резиновые шланги.
Закрепляется резервуар рядом с двигателем на деревянной подставке. Подытоживая, заметим, что двигатель Стирлинга действует на таком физическом явлении: работа, совершаемая горячим воздухом при расширении, больше работы, которую надо потратить на его сжатие. Поэтому постарайтесь получше отладить кинематику модели, чтобы до минимума уменьшить трение в движущихся узлах.
Несколько слов о современных стирлингах. Двигатели внешнего сгорания строят и сейчас, причем по некоторым параметрам они опережают другие двигатели. Сегодня они уже не такие громоздкие, как в прошлом столетии. В качестве рабочего тела в них применяется легкий газ: гелий или водород (у Роберта Стирлинга, как вы помните, использовался воздух). На работу современного стирлинга не влияет внешняя среда: газ, закачанный в корпус под давлением, находится в замкнутом объеме. Поэтому современные стирлинги можно применять практически всюду: и в воде, и под землей, и в открытом космосе, то есть там, где обычные двигатели работать не могут.
· Зарубежная мастерская (сделай сам)
Представляю вашему вниманию перевод вот этой статьи. Прошу простить, если я что-то перевела не так — я не очень сильна в английском техпереводе и специфических терминах. Надеюсь, что всё будет понятно и никто не пострадает. Текст получился слишком большой и в одну статью не влез. Вторая часть тут.
Как сделать двигатель Стирлинга из баночек от колы.
Двигатель Стирлинга — это тепловой двигатель, придуманный Робертом Стирлингом в 1816 году. Он отличается от автомобильного, так как топливо сжигается вне двигателя – поэтому машину Стирлинга гораздо легче построить. Существуют двигатели Стирлинга, которые могут работать даже от тепла ваших рук, хотя их будет тяжелее собрать. Двигатель Стирлинга станет отличным дополнением к любой коллекции «вещей, которые я построил сам»! Как он работает? Этот двигатель использует воздух, который попеременно нагревается и охлаждается. Чтобы осуществить процесс нагревания-охлаждения, в банке находится свободный вытеснитель, который может перемещаться вверх и вниз, создавая движение воздуха в двигателе. Когда воздух нагревается, он расширяется и давит на диафрагму (воздушный шар), которая приводит в движение рычаги. Когда рычаги поворачиваются, они двигают вытеснитель вниз так, что воздух перемещается в верхнюю часть, где он охлаждается, заставляя ее сокращаться и тянуть назад рычаги, которые, разумеется, тянут вверх вытеснитель и позволяют воздуху переместиться в нижнюю часть и нагреться.
Это повторяется снова и снова. Что понадобится: 3 банки из-под колы 1 воздушный шарик2 ниппеля для крепления велосипедных спиц5 электрических клемм (контактные колодки) 5A Стальная вата. Стальная проволока сечением 1мм (около 30см). Толстая (сечение 1.6-2 мм) медная или стальная проволока. Пластиковая крышка от бутылки Деревянный штырь диаметром 20 мм (нам понадобится длина всего лишь 1см). Суперклей 30см электрической проводки Рыболовная леска около 30 см длиной. Кусочек вулканизированной резины — около 2 квадратных сантиметров. Маленькие грузы для балансировки (например, никелевые и т.д.). 3 CD-диска. Жестяная баночка для топки. Канцелярская кнопка. Красный термоустойчивый силикон. Консервная банка для кожуха водяного охлаждения.
Шаг 1: Подготовка 2 банок из-под колы. Во-первых, вам нужно две банки с отрезанными верхушками. Если резать ножницами, останутся опасные зазубрины, которые придётся сточить, используя напильник или дремель. Затем вырежьте дно банки с помощью ножа. Старайтесь не помять металл, это уменьшит герметичность.
Некоторые используют для этих целей консервный нож, но я обнаружил, что он повреждает стенки банки. Впрочем, вам может и повезти.
Шаг 2: Делаем диафрагму. Диафрагма этого двигателя выполнена из обычного воздушного шарика, усиленного вулканизированной резиной. В первую очередь отрежьте горловину шарика и натяните его на банку. Затем вырежьте кусок вулканизированной резины площадью 1 см и приклейте его в центр шарика. После того, как клей высохнет, вы можете использовать канцелярскую кнопку, чтобы пробить в центре диафрагмы отверстие для проволоки, на которой будет закреплён вытеснитель. Оставьте кнопку в отверстии, пока не придёт время вставить проволоку.
МОДЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ ИЛИ ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА
- Главная
- Список секций
- Математика
- МОДЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ ИЛИ ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА
- Авторы
- Файлы работы
- Наградные документы
Бакалов А.
М. 1Тихонов А.А. 1
1МОУ СОШ №53
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьника
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Это устройство способно преобразовывать любую тепловую энергию, в механическую. Его можно подключить к генератору и получать электричество. Или к насосу, циркулярной пиле, короче, к любому потребителю механической энергии. Наиболее заманчиво выглядит утилизация, с его помощью, тепла, вылетающего в трубы котельных, дровяных печей или падающего на нас с неба, в виде солнечных лучей.
Но самое главное – это то, что этот двигатель можно собрать своими силами.
Руководствуясьпояснением принципа работы двигателя Стирлинга и рекомендациями его изготовления и опираясь на технологию изготовления моделей из подручных материалов собираем своюмодель.
Рис.1.Схема устройства двигателя Стирлинга.
Описание изготовления изделия.
1.Изготовление цилиндра.
Он изготавливается из двух банок от чипсов, у которых металлическое донышко и картонная стенка- это то, что нам нужно. Отрезаем две половины цилиндра.
На одной (верхней), размечаем центры 2 отверстий. Одно отверстие под центральную втулку для толкателя вытеснителя, другое к краю крышки. Сверлим два отверстия 2,5мм и 5мм соответственно.
Припаиваем медную трубку (держатель) к центральному отверстию верхней крышки, для закрепления в ней фторопластовой втулки.
Над вторым отверстием, с помощью эпоксилина приклеиваем штуцер (1.2дюйма).
Из скрепок изготовляем два держателя для коленчатого вала и закрепляем их на верхней крышке. Изготовление цилиндра(корпуса), еще не завершена, к нему еще вернемся.
2.Изготовление вытеснителя.
Из картона вырезаем вытеснитель. Диаметр картонного вытеснителя меньше внутреннего диаметра цилиндра на 2-3мм. Картон применяю потому, что он плохо проводит тепло и держит температуру. Для придания вытеснителю высоты склеиваем из нескольких слоев(3-4) картона. Изготавливаем из скрепки толкатель. Вклеиваем (Момент) его в вытеснитель.
Вставляем вытеснитель в цилиндр и втулку.
Скрепляем две половины корпуса цилиндра малярной лентой, максимально герметично.
Замеряем ход вытеснителя, этот размер нужен для изготовления коленчатого вала.
3. Изготовление коленчатого вала.
Колено на коленчатом валу равно половине хода толкателя(4мм).
Изготовляем коленчатый вал 2 с двумя коленами.
Из скрепок выполняем шатуны и одеваем их на коленчатый вал 2. Для исключения болтания их на коленчатом валу, вставляем кусочки изоляции от провода. Вставляем коленчатый вал в держатели 3,4 на корпусе цилиндра 7.
На резиновую мембрану 6 закрепляем толкатель (изготовленный из скрепки и обмотан нитками на одном конце). Надеваем мембрану на штуцер. При помощи термо-трубки соединяем толкатели и шатуны (нагревом закрепляем).
Из CD диска изготавливаем моховик 1, для веса используем два диска, закрепляем их на коленчатом валу 2, предварительно изготовив переходнуювтулку.
Из медной проволоки изготавливаем подставку3,4 и припаиваем к корпусу цилиндра. При помощи свечи 8(нагрев) проверяем двигатель в работе.
Рис.2.Двигатель Стирлинга.1.Маховик.2.Коленчатый вал.3.4.Держатели.5.Втулка малого цилиндра.6.Втулка больщого цилиндра.7.Цилиндр.8.Свеча.
Вывод:
1.Простота конструкции, отсутствие многих «нежных» агрегатов позволяет стирлингу обеспечить небывалый для других двигателей ресурс в десятки и сотни тысяч часов непрерывной работы.2.Экономичность — в случае преобразования в электричество солнечной энергии стирлинги иногда дают больший КПД (до 31,25 %), чем тепловые машины на пару.3Бесшумность двигателя — стирлинг не имеет выхлопа, а значит — не шумит. ромбический механизм является идеально сбалансированным устройством и, при достаточно высоком качестве изготовления, даже не имеет вибраций (амплитуда вибрации меньше 0,0038 мм).
Литература:
1.
УокерГ.Машины работающие по циклу Стирлинга.Энергия 1978г.
2.РидерГ. ХуперЧ. .Двигатели Стирлинга Из-во «Мир» М. 1986г.
3. Уокер.Г Двигатели Стирленга. М.изд. «Машиностроение» 1985г.
4.Васильев Г. П., Хрустачев Л. В., Розин А. Г., Абуев И. М. и др. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Правительство Москвы Москомархитектура, ГУП «НИАЦ», 2001. — 66C.
Просмотров работы: 623
Модели двигателей Стирлинга — комплекты, готовые к работе и самостоятельные работы
Какой из них лучше для вас?
Двигатели Стирлинга не имеют клапанов и могут работать на любом источнике тепла, от солнечного света до кубиков льда.
Интересно, правда?
Модели двигателей Стирлинга могут варьироваться от дешевых до красивых (и дорогих!)
Итак, вы, возможно, столкнулись с ошибкой двигателя Стирлинга, и теперь вы хотите знать, что доступно в мире моделей двигателей Стирлинга.
Модели двигателей Стирлинга варьируются от самодельных проектов, которые вы собираете из кухонного хлама, до прекрасно сделанных коммерческих версий, которые произведут впечатление на ваших друзей.
Некоторые двигатели настолько красивы, что по праву принадлежат художественным музеям или частным коллекциям произведений искусства.
Краткое изложение этой статьи
В этой статье перечислены все основные типы двигателей Стирлинга и приведены один или два примера моделей каждого типа.
Вы можете прочитать эту страницу вместе с нашей страницей с анимациями двигателя Стирлинга, чтобы лучше понять, как они работают и какие из них вас больше всего интересуют.
Некоторые из представленных здесь двигателей готовы к запуску, другие являются комплектными двигателями, и один из них является единственным в своем роде произведением искусства.
Нажмите на любую из ссылок, чтобы перейти к этому разделу:
- Двигатели Стирлинга Alpha
- Бета Двигатели Стирлинга
- Рингбом Двигатели Стирлинга
- Гамма Двигатели Стирлинга
- Низкотемпературные разностные двигатели Стирлинга
- Двигатели Стирлинга с ромбовидным приводом
- Сделай сам
- Произведения искусства
Двигатели Стирлинга Alpha
Первый тип, о котором я собираюсь рассказать, это двигатель Стирлинга Alpha.
Этот тип имеет два отдельных цилиндра, один с подогревом, а другой с охлаждением, соединенных между собой трубой позади поршня.
ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА АЛЬФА ИМЕЕТ ДВА ЦИЛИНДРА, ОДИН НАГРЕВАЕМЫЙ И ОДИН ОХЛАЖДАЕМЫЙ.
Каждый из них содержит поршни, которые прикреплены к одному и тому же маховику и попеременно сжимаются, заставляя маховик вращаться.
Некоторые особенности двигателя Alpha:
- Более высокая удельная мощность
- Легче разделить горячую и холодную части
Бета-двигатели Стирлинга
Бета-двигатели Стирлинга обычно имеют только один цилиндр, содержащий один поршень и один вытеснитель, которые часто, но не всегда, соединены маховиком.
Цилиндр нагревается с одной стороны и охлаждается с другой.
Существует множество вариантов бета-двигателя Стирлинга, в том числе двигатель Стирлинга со свободным поршнем и двигатель с ромбическим приводом, о которых мы поговорим позже.
Вот один из примеров бета-двигателя Стирлинга.
Бета-двигатель Стирлинга с ромбическим приводом
Двигатели Стирлинга Ringbom
Двигатели Ringbom интересны тем, что они не имеют никакого механического соединения, которое перемещает вытеснитель.
Буек перемещается только из-за изменения давления внутри двигателя.
Вот крупный план двигателя Рингбом Стирлинга.
Что движет буйком?
Часто буек либо подвешен сверху, либо частично поддерживается снизу пружиной.
Затем буек прикрепляется к стержню большого диаметра.
Изменение давления воздуха внутри двигателя толкает или тянет этот стержень, и буек перемещается вверх и вниз, казалось бы, без каких-либо движений.
Это позволяет буйку находиться в верхней или нижней части цилиндра примерно половину времени цикла.
Эту особенность некоторых двигателей Стирлинга Ringbom трудно понять.
Гамма-двигатель Стирлинга
Вот пример гамма-двигателя Стирлинга, который можно приобрести на Amazon.
Гамма-двигатель Стирлинга имеет два цилиндра, один с рабочим поршнем, а другой с вытеснителем.
Цилиндры расположены рядом друг с другом, а воздух проходит через небольшое отверстие между ними.
Силовой поршень и вытеснитель часто соединяются маховиком.
Низкотемпературные разностные двигатели
Наш комплект двигателя Стирлинга MM-5. Инструкцию по сборке вы можете найти здесь.
Низкотемпературный разностный двигатель (LTD) представляет собой разновидность двигателя Стирлинга гамма-типа, в котором силовой цилиндр обычно перемещается поверх вытеснительного цилиндра.
Но поскольку они предназначены для работы при небольшой разнице температур, они короче и намного шире, чем двигатели с пламенным нагревом.
Некоторые двигатели Стирлинга с разницей низких температур работают при разнице температур всего в 1/2 градуса Цельсия.
Несколько примеров теплового двигателя
Наш двигатель ММ-7, работающий от тепла вашей руки.
Другая версия этого двигателя — двигатель Стирлинга MM-7, который может работать от тепла вашей руки! Вы можете найти это здесь.
Это очень впечатляет, чтобы показать его друзьям или поставить на рабочий стол, чтобы он работал бесконечно долго при крошечных (и часто не поддающихся обнаружению) перепадах температур.
Двигатели Стирлинга с ромбическим приводом
Двигатель Стирлинга с ромбическим приводом имеет только один цилиндр, содержащий поршень и вытеснитель.
Это означает, что это вариант бета-конфигурации.
Буек и поршень работают вместе, чтобы толкнуть вниз к одному из углов ромба, что заставляет его толкать вниз и одновременно выталкивать наружу.
Выступающие углы соединены с двумя маховиками, которые заставляют их вращаться в противоположных направлениях.
При вращении они заставляют ромб чередоваться между сплющиванием по горизонтали и сплющиванием по вертикали, в то время как поршень движется вверх и вниз.
Если вы не знакомы с ними, вы можете заглянуть на нашу страницу с анимациями.
Ромбических приводов нет в продаже
Предпринимателям на заметку: мне не удалось найти ни одного образца модели двигателей Стирлинга с ромбическим приводом в продаже, поэтому здесь есть возможность для кого-то.
Это позор, потому что с этими двигателями происходит много интересного визуально.
Эти двигатели также могут быть на 100% сбалансированы по массе и работать очень плавно.
Бета-двигатель Стирлинга с ромбовидным приводом.
Самодельный
Этот низкотемпературный разностный двигатель был построен из домашнего мусора и нескольких товаров из супермаркета¹.
Если вы ищете двигатель, который можно собрать самостоятельно, возможно, вам подойдет двигатель Стирлинга с низким перепадом температур.
У нас есть набор, который вы можете приобрести здесь, но вы также можете прочитать здесь статью «Сделай сам», чтобы узнать, как можно сделать такой набор из мусора, который вы, вероятно, найдете на своей кухне.
Произведения искусства
Иногда двигатели Стирлинга создаются исключительно для красоты.
Взгляните на некоторые великолепные произведения искусства ниже.
Этот паровозик Стирлинга смоделирован по образцу поезда и станет прекрасным дополнением к любой коллекции.
Этот двигатель состоит из двух компонентов и создан по образцу колеса обозрения. Есть несколько моделей двигателей Стирлинга, которые вы можете купить, и я надеюсь, что теперь у вас есть более глубокое понимание каждой из них.
Скриншот видео на YouTube с изображением 16-цилиндрового двигателя Стирлинга.
Пожалуйста, прокомментируйте ниже
Пожалуйста, расскажите нам, что именно вы искали, когда пришли на эту страницу. Это поможет нам улучшить его и сделать его.
Это также отличное место, чтобы оставить свои комментарии (и ссылку) на любую понравившуюся вам модель.
Спасибо.
¹Фото: блог Myfordboy
Двигатели — Böhm Stirling-Technik (en)
- Фейсбук
- Инстаграм
Более 2000 лет назад в Древнем Египте расширение нагретого воздуха использовалось для приведения в движение храмовых дверей.
Двигатель горячего воздуха, запатентованный в 1816 году Робертом Стирлингом, основан на аналогичном принципе: горелка, заполненная топливом, нагревает воздух внутри цилиндра и, таким образом, передает энергию двигателю, который приводится в действие за счет соединения маховиков.
Двигатели Стирлинга, несмотря на простоту конструкции, впечатляют!
. . .
- Новости и лидеры продаж
- Пакетные предложения (-10%)
- Двигатели Стирлинга
- Аксессуары
Новости и лидер продаж
Экономьте деньги с
нашим пакетом предложений
Этот силовой агрегат никогда не выдыхается и толкает ветряную мельницу W1!!!
Только 439,95 €
Подробнее »
Этот силовой агрегат никогда не выдыхается и толкает колесо обозрения R3!
Только 555,95 €
Подробнее »
HB5 лучше всего подходит для внешних приводов, таких как TP1 Texas Pumpjack!
Только 829,95 €
Подробнее »
HB5 лучше всего подходит для внешних приводов, таких как ветряная мельница W1 + колесо обозрения R3!
Только 889,95 €
Подробнее »
HB5 лучше всего подходит для внешних накопителей, таких как ROLL-1 Steampunk Marble Machine!
Только 779,95 €
Подробнее »
HB11 — самый продаваемый Böhm-Stirling, он толкает мраморную машину ROLL-1 в стиле стимпанк!
Только 559,95 €
Подробнее »
Прицеп Ah2 прекрасно дополняет Stirlingcar A1.
Только 584,95 €
Подробнее »
Наши двигатели
с первого взгляда
Корабль викингов HB4
Корабль викингов Бома отправляется в плавание!
Купи сейчасЭлектростанция HB5
HB5 лучше всего подходит для внешних накопителей.
Купи сейчасHB6 Треугольник-Солнечный свет
Этот двигатель работает на солнечной энергии и источниках тепла.
Купи сейчасHB6 Время чая
The HB6-Tea-Time приглашает на чашечку чая
Купи сейчасHB6 Солнечная башня
Этот кофе-Стирлинг одним вращением показывает простой способ преобразования тепловой энергии в движение.
Купи сейчасHB6 Ледяной гном
HB6-Ice-Dwarf одним вращением демонстрирует простой способ преобразования тепловой энергии в движение.
Купи сейчасHB6 Двойной чай
HB6-Double-Tea-Time показывает, как 2 чашки чая могут привести в действие машину в гармонии.
Купи сейчасHB66 Гэлакси Стирлинг
Наш новый умный двигатель Стирлинга!
Купи сейчасМаленький насос HB11
Самый продаваемый Böhm-Stirling убеждает своим неповторимым шармом
Купи сейчасБольшая электростанция HB12
Этот силовой агрегат никогда не выдыхается!
Купи сейчасHB13 Маленький бонсай
Этот двойной двигатель заставляет каждое сердце биться быстрее
Купи сейчасHB14 Большой бонсай
Самый продаваемый двухцилиндровый мотор Böhm убеждает своим великолепным ходом
Купи сейчасКурящий кольт HB22
Звук этого вакуумного двигателя напоминает Lanz Bulldog
.
Купи сейчасHB24 Classik Курение
Вакуумный двигатель, который перенесет вас в восемнадцатый век.
Купи сейчасHB25 Маленький мост
Маленький мост сочетает в себе форму и надежную технологию
Купи сейчасДвойной мост HB26
Мощный двойной цилиндр, подходящий для внешнего ДВИГАТЕЛЯ
Купи сейчасHB28 Большой мост
Верхнее коромысло напоминает дизельный двигатель У-96
Купи сейчасHB31 Маленькая татуировка
Привлекательная вещь с интересными украшениями и оттенком экзотики
Купи сейчасHB32 Двойная татуировка
Замечательный дизайн и два цилиндра в идеальной гармонии
Купи сейчасHB34 Макс Тату
Самая большая модель семейства Бём-Стирлингов не оставит желаний неисполненными
Купи сейчасПодходящие аксессуары
Машина для производства мрамора ROLL-1
Шарики мчатся по петле торнадо мраморной машины Steampunk ROLL-1
Купи сейчасTP1 Техасский насосный станок
В Техасе говорят «кивающий осел» или насосная колонка!
Купи сейчасКолесо обозрения R3
Колесо обозрения венского Пратера, адаптированное к нашим двигателям Стирлинга
Купи сейчасВетряная мельница W1
Эта алюминиевая модель перенесет вас в классическую древность
Купи сейчас
com — Наборы Стирлинга
Они великолепно сделаны, и на них приятно смотреть. Модифицированный кулисный механизм связывает механизмы двух цилиндров, что завораживает во время работы. Двигатель может работать даже от небольшой разницы температур между верхней и нижней пластинами.
Дополнительная информация о двухцилиндровом двигателе Стирлинга (SILVER KIT)
Дополнительная информация о двухцилиндровом двигателе Стирлинга (SOLAR KIT)
Вакуумные двигатели иногда называют лизунами пламени или двигателями, поглощающими пламя.
Дополнительная информация о комплекте вакуумного двигателя Gakken Vacuum с горячим воздухом
Они могут бежать от тепла вашей руки. Они действительно получают
до скорости при размещении на чашке чая или кофе.
Делался в течение нескольких лет, и это видно по
производительность. Эта версия имеет полированную хромированную отделку.
Дополнительная информация о прецизионном двигателе Стирлинга (SILVER KIT)
Дополнительная информация о прецизионном двигателе Стирлинга с питанием от солнечной энергии (KIT)
