Двигатель Стирлинга

1.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОРВАНИЯ
«ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Технический колледж им. С.И.Мосина
Двигатель Стирлинга
Выполнила:
Камынина Ульяна Вячеславовна,
Руководитель:
Рейм Елена Анатольевна

2.

Цель и задачи
• 1.Общая информация о двигателе Стирлинга
• 2. Конструктивные особенности
• 3. Тепловые процессы в двигателе
• 4. Преимущества и недостатки двигателя Стирлинга
• 5. Развитие двигателя Стирлинга
• 6.Заключение
• 7. Информационные источники.

3.

Роберт Стирлинг
• Двигатель Стирлинга был изобретён
27 сентября 1816 года шотландским
священником Робертом Стирлингом.
.Преподобный Стирлинг разработал
своё устройство из богоугодных
соображений, поскольку паровые
машины того времени часто
взрывались, а его устройство было
безопаснее.

4.

Конструктивные особенности
• В состав двигателя Стирлинга (β-типа)
входят два поршня – вытеснительный и
рабочий, маховик, рубашка (ребра)
охлаждения и теплообменный цилиндр.
Чтобы ДС работал, необходим источник
тепла.

5.

Тепловые процессы в двигателе Стирлинга
• 1.Нагрев. Внешний источник тепла нагревает газ в нижней части
теплообменного цилиндра. Создаваемое давление толкает рабочий
поршень вверх (вытеснительный поршень неплотно прилегает к
стенкам).
• 2.Расширение. Маховик толкает вытеснительный поршень вниз, тем
самым перемещая разогретый воздух из нижней части в охлаждающую
камеру.
• 3.Охлаждение. Воздух остывает и сжимается, рабочий поршень
опускается вниз.
• 4.Вытеснительный поршень поднимается вверх, тем самым перемещая
охлаждённый воздух в нижнюю часть.
• 5.Сжатие. Энергия, запасённая в сжатом газе буферного объёма,
сообщает рабочему поршню движение вверх, сопровождающееся
сжатием холодного рабочего тела.

6.

Преимущества и недостатки двигателя
Стирлинга
• Некоторые преимущества двигателя Стирлинга:
• Универсальность топлива. Двигатель может работать с любым источником тепла:
древесиной, углём, газом, биогазом, жидким топливом и даже солнечной энергией
или ядерным топливом.
• Простота обслуживания. Отсутствие прямого контакта между горючей газовой
смесью и движущимися механическими частями снижает износ, необходимость
смазки и последующего технического обслуживания.
• Меньший шум. Двигатель не имеет клапанов или взрывов, поэтому он
конструктивно проще, а генерируемые вибрации легче контролировать.
• Хорошая реакция на низкие температуры. В отличие от двигателей внутреннего
сгорания, которые легко запускаются при тёплой температуре, но имеют проблемы
в холодных условиях, двигатель Стирлинга лучше работает с холодными
температурами окружающей среды.
• Продолжительный срок эксплуатации. Иногда двигатель может работать сотни
тысяч часов непрерывной работы.

7.

Некоторые недостатки двигателя
Стирлинга:
• Большой объём и вес. Внешнее сгорание, которое требует
теплообменник как в горячих, так и в холодных точках, делает
двигатель Стирлинга обычно более громоздким и тяжёлым, чем
обычный двигатель внутреннего сгорания с той же выходной
мощностью.
• Высокая стоимость. Для изготовления двигателя Стирлинга требуются
специальные материалы, которые значительно улучшают работу
машины.
• Медленный старт. Присущая двигателю внешнего сгорания тепловая
инерция замедляет его запуск.
• Опасность. Смесь воздуха и смазочных горючих жидкостей внутри
двигателя может производить взрывоопасные смеси из-за кислорода,
содержащегося в воздухе.

8.

Развитие Двигателя Стирлинга
• С середины XIX века и до начала Первой мировой войны воздушно-тепловые двигатели
Стирлинга с разомкнутым и замкнутым циклами имели коммерческий успех, удовлетворяя
технические потребности человечества.
• В 1908 году была предложена солнечная установка для привода водяного насоса с
помощью двигателя Стирлинга.
• К 20-м годам XX века интерес к двигателям Стирлинга угас.
• С 1938 года началось повторное внимание к совершенствованию двигателей Стирлинга.
• С 1938 по 1947 годы было создано несколько опытных образцов двигателей с лучшими
характеристиками по сравнению с двигателями 30-х годов.
• С 1948 по 1953 год внимание переключилось на холодильные машины. Выяснилось, что
применение газов с малыми молекулярными массами улучшает рабочие характеристики.
• В 1953 году Мейер изобрёл ромбический привод, что позволило использовать более
высокие рабочие давления.
• В 1954–1958 годах было построено и испытано много двигателей с ромбическим приводом,
при этом в двигателе 1-365 с водородом в качестве рабочего тела среднее давление цикла
достигло 14 МПа.
• 1968–1978 годы — период интенсивных исследований, однако без крупных достижений.

9.

Заключение
• Двигатель Стирлинга можно использовать в разных областях,
где требуется преобразование тепловой энергии в механическую.
Его применяют в качестве автомобильных двигателей,
криогенных газовых машин, рефрижераторных установок,
электрогенераторов малой мощности и других устройств.

10.

Информационные источники
1.Пономаренко О.И, Холиддинов И.Х. Автоматизированная система
анализа и управления качеством электроэнергии на предприятиях
электрических сетей / Автоматизация и IТ В Энергетике, 2017. 7, 46-50.
2.Уокер Г. 1973. Машины цикла Стирлинга. Кларендон пресс. Оксфорд.
Пресса Оксфордского университета. ОСLС номер 26463852
3.https://ruwiki.press/es/Motor_Stirling
4.https://mashintop.ru/articles.php?id=3240
5.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0
%D1%82%D0%B5%D0%BB%D 1%8C=%D0%A 1%D 1%82%D0%B8%D
1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B0
6.https://school-science.ru/21/11/56964