Stirling de casă. Motorul lui Stirling. Exemple de implementare cu succes a Stirling-urilor auto

Un motor Stirling este un fel de motor care începe să funcționeze cu energie termică. În acest caz, sursa de energie este complet neimportantă. Principalul lucru este că există o diferență de temperatură, în acest caz, un astfel de motor va funcționa. Acum vom analiza cum puteți crea un model al unui astfel de motor cu temperatură scăzută dintr-o cutie de Coca-Cola.

Materiale si accesorii

Acum vom analiza ce trebuie să luăm pentru a crea un motor acasă. Ce trebuie să luăm pentru Stirling:

• Balon.
• Trei cutii de cola.
• Borne speciale, cinci piese (pentru 5A).
• Nipluri pentru fixarea spițelor bicicletei (două lucruri).
• Lână de bumbac.
• O bucată de sârmă de oțel de treizeci de cm lungime și 1 mm în secțiune transversală.
• O bucată de sârmă mare de oțel sau cupru cu un diametru de 1,6 până la 2 mm.
• Știft din lemn cu diametrul de douăzeci de mm (lungime un cm).
• Capac sticla (plastic).
• Cablaj (treizeci de cm).
• Lipici special.
• Cauciuc vulcanizat (aproximativ 2 centimetri).
• Linie de pescuit (lungime treizeci de cm).
• Mai multe greutăți pentru echilibrare (de exemplu, nichel).
• CD-uri (trei bucăți).
• Butoane speciale.
• O cutie de conserve pentru crearea unui focar.
• Silicon rezistent la căldură și cutie de tablă pentru răcirea cu apă.

Descrierea procesului de creare

Etapa 1. Pregătirea borcanelor.

În primul rând, ar trebui să luați 2 cutii și să le tăiați partea de sus. Dacă vârfurile sunt tăiate cu foarfece, crestăturile rezultate vor trebui șlefuite cu o pila.

Etapa 2. Realizarea diafragmei.

Ca diafragmă, puteți lua balon, care ar trebui armat cu cauciuc vulcanizat. Mingea trebuie tăiată și trasă într-un borcan. Apoi lipiți o bucată de cauciuc special pe partea centrală a diafragmei. După ce lipiciul s-a întărit, in centrul diafragmei vom perfora un orificiu pentru instalarea firului. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este cu un buton special care poate fi lăsat în gaură până la asamblare.

Etapa 3. Tăierea și crearea găurilor în capac.

În pereții capacului trebuie făcute două găuri de doi mm, acestea fiind necesare pentru a instala axa de pivotare a pârghiilor. În partea de jos a capacului trebuie făcută o altă gaură, prin el va trece un fir, care va fi conectat la deplasator.

În ultima etapă, capacul trebuie tăiat. Acest lucru se face astfel încât firul deplasator să nu se prindă de marginile capacului. Pentru o astfel de muncă, puteți lua foarfece de uz casnic.

Etapa 4. Foraj.

În borcan, trebuie să găuriți două găuri pentru rulmenți. În cazul nostru, acest lucru a fost realizat cu un burghiu de 3,5 mm.

Etapa 5. Realizarea unei ferestre de vizualizare.

O fereastră specială trebuie tăiată în carcasa motorului. Acum va fi posibil să observați cum funcționează toate nodurile dispozitivului.

Etapa 6. Modificarea terminalului.

Este necesar să luați bornele și să îndepărtați izolația din plastic de pe ele. Apoi luăm un burghiu și facem găuri pe marginile terminalelor. În total, trei terminale trebuie să fie forate. Lăsați două terminale negăurite.

Etapa 7. Crearea pârghiei.

Ca material pentru fabricarea pârghiilor, se ia sârmă de cupru, al cărui diametru este de numai 1,88 mm. Cum să îndoiți exact acele de tricotat, merită să căutați pe Internet. Puteți lua sârmă de oțel, doar cu sârmă de cupru, este mai convenabil să lucrați.

Etapa 8. Fabricarea rulmenților.

Pentru a realiza rulmenții, veți avea nevoie de două nipluri de bicicletă. Trebuie verificat diametrul găurii. Autorul le-a găurit cu un burghiu de 2 mm.

Etapa 9. Instalarea pârghiilor și rulmenților.

Pârghiile pot fi plasate direct prin fereastra de vizualizare. Un capăt al firului ar trebui să fie lung, volantul va sta pe el. Rulmenții trebuie să se așeze ferm în locurile potrivite. Dacă există o reacție, acestea pot fi lipite.

Etapa 10. Realizarea deplasatorului.

Dislocatorul este realizat din vata de otel pentru lustruire. Pentru fabricarea dispozitivului de deplasare, se ia un fir de oțel, se creează un cârlig pe acesta și apoi se înfășoară o anumită cantitate de vată în jurul firului. Deplasatorul trebuie să aibă aceeași dimensiune, astfel încât să se miște fără probleme în mal. Întreaga înălțime a dispozitivului de deplasare nu trebuie să depășească cinci centimetri.

La capăt pe o parte a bumbacului este necesar să facem o spirală de sârmă, astfel încât să nu iasă din lână, iar pe a doua parte facem o buclă din sârmă. Apoi vom lega o fir de pescuit de această buclă, care ulterior va fi atrasă prin partea centrală a diafragmei. Cauciucul vulcanizat ar trebui să fie în mijlocul recipientului.

Pasul 11. Realizarea rezervorului sub presiune

Este necesar să tăiați fundul borcanului într-un anumit mod, astfel încât să rămână aproximativ 2,5 cm de la baza acestuia. Deplasatorul împreună cu diafragma trebuie mutat în rezervor. După aceea, întregul mecanism este transferat la capătul cutiei. Diafragma trebuie strânsă puțin. ca să nu se lasă.

Apoi trebuie să luați terminalul care nu a fost forat și să treceți firul de pescuit prin el. Nodul trebuie lipit astfel încât să nu se miște. Sârma trebuie lubrifiată cu ulei de înaltă calitate și, în același timp, asigurați-vă că dispozitivul de deplasare poate întinde cu ușurință linia din spatele lui.

Etapa 12. Realizarea tijelor de împingere.

Aceste legături speciale conectează diafragma și pârghiile. Acesta este realizat dintr-o bucată de sârmă de cupru lungă de cincisprezece cm.

Etapa 13. Crearea și instalarea unui volant

Pentru fabricarea volantului luăm trei CD-uri vechi. Luați o tijă de lemn ca centru. După instalarea volantului, îndoiți tija arborelui cotit, astfel încât volantul să nu se mai coboare.

În ultima etapă, întregul mecanism este asamblat complet.

Ultimul pas, crearea unui focar

Așa că am ajuns la ultimul pas în crearea motorului.

Puteți, desigur, să cumpărați modele frumoase din fabrică de motoare Stirling, cum ar fi în acest magazin online chinezesc. Cu toate acestea, uneori vrei să te creezi și să faci un lucru, chiar și din mijloace improvizate. Site-ul nostru web are deja mai multe opțiuni pentru fabricarea acestor motoare, iar în această publicație, citiți complet varianta simpla fabricarea la domiciliu.

Vezi mai jos 3 opțiuni de bricolaj.

Dmitri Petrakov, la cererea populară, a filmat instrucțiuni pas cu pas sa asambleze un motor Stirling puternic in raport cu dimensiunile lui si cu cantitatea de caldura consumata. Acest model folosește materiale disponibile pentru fiecare privitor și materiale comune - oricine le poate achiziționa. Toate dimensiunile prezentate în acest videoclip au fost selectate de către autor pe baza experienței de mulți ani cu Stirlings cu acest design și pentru acest caz particular sunt optime.

Acest model folosește materiale disponibile fiecărui spectator și materiale comune, astfel încât oricine să le poată achiziționa. Toate mărimile prezentate în acest videoclip au fost selectate pe baza multor ani de experiență cu Stirlings cu acest design și, pentru acest caz, sunt optime.

Cu sentiment, simț și aranjament.

Motor Stirling în funcțiune cu o sarcină (pompă de apă).

Pompa de apă, asamblată ca un prototip funcțional, este proiectată pentru a fi asociată cu motoarele Stirling. Particularitatea pompei constă în consumul redus de energie necesar pentru a-și finaliza activitatea: un astfel de design utilizează doar o mică parte din volumul de lucru intern dinamic al motorului și, prin urmare, îi afectează performanța la minimum.

Motor Stirling dintr-o cutie

Pentru a-l realiza, veți avea nevoie de materiale improvizate: o cutie de conserve, o bucată mică de cauciuc spumă, un CD, două șuruburi și agrafe de hârtie.

Cauciucul spongios este unul dintre cele mai comune materiale utilizate la fabricarea motoarelor Stirling. Din el se face un displacer de motor. Dintr-o bucată din cauciucul nostru spumă tăiem un cerc, îi facem diametrul cu doi milimetri mai mic decât diametrul interior al cutiei, iar înălțimea este puțin mai mare de jumătate din el.

Gărăm o gaură în centrul capacului, în care introducem apoi biela. Pentru o funcționare lină a bielei, facem o spirală dintr-o agrafă și o lipim pe capac.

Perforăm cercul de cauciuc spumos din cauciucul spumos în mijloc cu un șurub și îl blocăm cu o șaibă de sus și de jos cu o șaibă și o piuliță. După aceea, atașăm o bucată de agrafă prin lipire, îndreptând-o în prealabil.

Acum lipim dispozitivul de deplasare în orificiul făcut în prealabil în capac și lipim ermetic capacul și borcanul. Facem o buclă mică la capătul agrafului și facem o altă gaură în capac, dar puțin mai mult decât primul.

Facem un cilindru din tablă folosind lipire.

Atașăm cilindrul finit la borcan cu un fier de lipit, astfel încât să nu rămână goluri la locul de lipit.

Facem un arbore cotit dintr-o agrafă. Distanța dintre genunchi trebuie făcută la 90 de grade. Genunchiul, care va fi deasupra cilindrului în înălțime, este cu 1-2 mm mai mare decât celălalt.

Facem rafturi pentru arbore din agrafe. Realizarea unei membrane Pentru a face acest lucru, punem o folie de plastic pe cilindru, o împingem puțin spre interior și o fixăm pe cilindru cu un fir.

Biela care va trebui atașată la membrană este făcută dintr-o agrafă și introdusă într-o bucată de cauciuc. Lungimea bielei trebuie făcută astfel încât în ​​centrul mort inferior al arborelui membrana să fie trasă în cilindru, iar la cel mai înalt, dimpotrivă, să fie extinsă. A doua biela este configurată în același mod.

Lipim tija de legătură cu cauciuc pe membrană și atașăm cealaltă la deplasator.

Atașăm picioarele de la agrafele de hârtie la borcan cu un fier de lipit și atașăm volantul la manivela. De exemplu, puteți folosi un CD.

Motor Stirling facut acasa. Acum rămâne să aduceți căldură sub borcan - aprindeți o lumânare. Și după câteva secunde, dă o împingere la volant.

Cum să faci un motor Stirling simplu (cu fotografii și videoclipuri)

www.newphysicist.com

Să facem un motor Stirling.

Un motor Stirling este un motor termic care funcționează prin comprimarea și extinderea ciclică a aerului sau a altui gaz (fluid de lucru) la temperaturi diferite, astfel încât să existe o conversie netă a energiei termice în lucru mecanic. Mai precis, motorul Stirling este un motor termic regenerativ cu ciclu închis, cu un fluid de lucru constant gazos.

Motoarele Stirling sunt mai eficiente decât motoarele cu abur și pot atinge o eficiență de 50%. De asemenea, pot funcționa silențios și pot folosi aproape orice sursă de căldură. Sursa de energie termică este generată în afara motorului Stirling, și nu prin ardere internă, așa cum este cazul motoarelor cu ciclu Otto sau diesel.

Motoarele Stirling sunt compatibile cu surse de energie alternative și regenerabile, deoarece acestea pot deveni mai semnificative pe măsură ce prețul combustibililor tradiționali crește și în lumina unor probleme precum epuizarea rezervelor de petrol și schimbarea climei.

În acest proiect vă vom oferi instructiuni simple pentru a crea un foarte simplu motor DIY Stirling folosind eprubetă și seringă .

Cum să faci un motor Stirling simplu - Video

Componente și pași pentru a face un motor Stirling

1. Bucata de lemn de esență tare sau placaj

Aceasta este baza motorului dumneavoastră. Astfel, acesta trebuie să fie suficient de rigid pentru a face față mișcărilor motorului. Apoi faceți trei găuri mici, așa cum se arată în imagine. Puteți folosi și placaj, lemn etc.

2. Marmura sau margele de sticla

Într-un motor Stirling, aceste bile îndeplinesc o funcție importantă. În acest proiect, marmura acționează ca un dispozitiv de deplasare a aerului cald din partea caldă a eprubetei către partea rece. Când marmura înlocuiește aerul cald, se răcește.

3. Bețe și șuruburi

Șuruburile și șuruburile sunt folosite pentru a ține tubul într-o poziție confortabilă pentru o mișcare liberă în orice direcție, fără nicio întrerupere.

4. Piese de cauciuc

Cumpărați o radieră și tăiați-o în următoarele forme. Este folosit pentru a ține în siguranță tubul și pentru a-i menține etanșeitatea. Nu ar trebui să existe scurgeri la gura tubului. Dacă da, proiectul nu va avea succes.

5. Seringă

Seringa este una dintre cele mai importante și mai mobile părți din interior motor simplu Stirling. Adăugați puțin lubrifiant în interiorul seringii, astfel încât pistonul să se poată mișca liber în interiorul cilindrului. Pe măsură ce aerul se extinde în interiorul eprubetei, împinge pistonul în jos. Ca rezultat, cilindrul seringii se mișcă în sus. În același timp, marmura se rostogolește spre partea fierbinte a tubului și împinge aerul fierbinte afară și îl face să se răcească (reduce volumul).

6. Eprubetă Eprubeta este cea mai importantă și cea mai funcțională componentă a unui simplu motor Stirling. Eprubeta este realizată dintr-un anumit tip de sticlă (cum ar fi sticla borosilicată) care este foarte rezistentă la căldură. Deci poate fi încălzit la temperaturi ridicate.

Cum funcționează un motor Stirling?

Unii spun că motoarele Stirling sunt simple. Dacă acest lucru este adevărat, atunci la fel ca marile ecuații ale fizicii (de exemplu, E = mc2), ele sunt simple: sunt simple la suprafață, dar mai bogate, mai complexe și potențial foarte confuze până când le realizezi. Cred că este mai sigur să ne gândim la motoarele Stirling ca fiind complexe: multe videoclipuri YouTube foarte proaste arată cât de ușor este să le „explicați” într-un mod foarte incomplet și nesatisfăcător.

După părerea mea, nu poți înțelege un motor Stirling doar construindu-l sau urmărindu-l cum funcționează din exterior: trebuie să te gândești serios la ciclul de pași prin care trece, ce se întâmplă cu gazul din interior și cum diferă de acesta. ce se întâmplă într-o mașină cu abur convențională.

Tot ceea ce este necesar pentru funcționarea motorului este prezența unei diferențe de temperatură între părțile calde și reci ale camerei de gaz. Au fost construite modele care pot funcționa doar cu o diferență de temperatură de 4 °C, deși motoarele din fabrică vor funcționa probabil cu o diferență de câteva sute de grade. Aceste motoare pot deveni cea mai eficientă formă de motor cu ardere internă.

Motoare Stirling și energie solară concentrată

Motoarele Stirling oferă o metodă eficientă de conversie a energiei termice în mișcare care poate conduce un generator. Aranjamentul cel mai comun este de a avea motorul în centrul unei oglinzi parabolice. Oglinda va fi montată pe tracker pentru a focaliza razele soarelui asupra motorului.

* Motor Stirling ca receptor

Este posibil să te fi jucat cu lentile convexe în timpul zilelor tale de școală. Concentrând energia solară pentru a arde o foaie de hârtie sau un chibrit, am dreptate? Noile tehnologii se dezvoltă pe zi ce trece. Energia termică solară concentrată câștigă din ce în ce mai multă atenție în aceste zile.

Mai sus este un scurt videoclip cu un motor simplu eprubetă care folosește margele de sticlă ca propulsor și o seringă de sticlă ca piston de forță.

Acest motor simplu Stirling a fost construit din materiale care sunt disponibile în majoritatea laboratoarelor de științe școlare și poate fi folosit pentru a demonstra un simplu motor termic.

Diagrama presiune-volum pe ciclu

Procesul 1 → 2 Expansiunea gazului de lucru la capătul fierbinte al tubului, căldura este transferată gazului și gazul se extinde, crescând volumul și împingând pistonul seringii în sus.

Procesul 2 → 3 Pe măsură ce marmura se deplasează spre capătul fierbinte al tubului, gazul este forțat de la capătul fierbinte al tubului spre capătul rece și, pe măsură ce gazul se mișcă, degajă căldură peretele tubului.

Procesul 3 → 4 Căldura este îndepărtată din gazul de lucru și volumul scade, pistonul seringii se mișcă în jos.

Procesul 4 → 1 Încheie bucla. Gazul de lucru se deplasează de la capătul rece al tubului la capătul fierbinte pe măsură ce bilele îl deplasează, primind căldură de la peretele tubului pe măsură ce acesta se mișcă, crescând astfel presiunea gazului.

Motorul Stirling, cândva faimos, a fost uitat multă vreme din cauza utilizării pe scară largă a unui alt motor (combustie internă). Dar astăzi auzim din ce în ce mai multe despre el. Poate că are șansa să devină mai popular și să-și găsească locul în noua modificare din lumea modernă?

Poveste

Motorul Stirling este un motor termic care a fost inventat la începutul secolului al XIX-lea. Autorul, după cum știți, a fost un anume Stirling pe nume Robert, un preot din Scoția. Dispozitivul este un motor cu ardere externă, în care corpul se mișcă într-un recipient închis, schimbându-și constant temperatura.

Datorită răspândirii unui alt tip de motor, acesta a fost aproape uitat. Cu toate acestea, datorită avantajelor sale, astăzi motorul Stirling (mulți amatori îl construiesc acasă cu propriile mâini) a revenit.

Principala diferență față de un motor cu ardere internă este că energia termică vine din exterior și nu este generată în motorul în sine, ca într-un motor cu ardere internă.

Principiul de funcționare

Vă puteți imagina un volum de aer închis, închis într-o carcasă având o membrană, adică un piston. Când corpul este încălzit, aerul se extinde și funcționează, arcuind astfel pistonul. Apoi are loc răcirea și se îndoaie din nou. Acesta este ciclul mecanismului.

Nu este de mirare că multe motoare termoacustice Stirling sunt fabricate acasă. Uneltele și materialele necesare pentru aceasta necesită minimul pe care fiecare îl are în casă. Să ne uităm la două moduri diferite cât de ușor este să creezi.

Materiale de lucru

Pentru a face un motor Stirling cu propriile mâini, veți avea nevoie de următoarele materiale:

• staniu;
• spiță de oțel;
• tub de alama;
• ferăstrău;
• fişier;
• suport din lemn;
• foarfece metalice;
• detalii de fixare;
• ciocan de lipit;
• lipire;
• lipire;
• mașinărie.

E tot. Restul este o chestiune de tehnică simplă.

Cum se face

Din tablă se prepară un focar și doi cilindri pentru bază, din care va consta motorul Stirling, realizat manual. Dimensiunile sunt selectate independent, ținând cont de scopurile pentru care este destinat acest dispozitiv. Să presupunem că motorul este realizat în scopuri demonstrative. Apoi, măturarea cilindrului principal va fi de la douăzeci la douăzeci și cinci de centimetri, nu mai mult. Restul pieselor ar trebui să se potrivească cu el.

În partea de sus a cilindrului pentru deplasarea pistonului, sunt făcute două proeminențe și găuri cu un diametru de patru până la cinci milimetri. Elementele vor acționa ca lagăre pentru locația dispozitivului manivelă.

În continuare, se face corpul de lucru al motorului (va deveni apă obișnuită). Cercurile de tablă sunt lipite de cilindru, care este rulat într-o țeavă. În ele se fac găuri și se introduc tuburi de alamă de la douăzeci și cinci până la treizeci și cinci de centimetri în lungime și cu un diametru de patru până la cinci milimetri. La final, ei verifică cât de strânsă a devenit camera umplând-o cu apă.

Urmează rândul deplasatorului. Pentru fabricație, un semifabricat este luat din lemn. Pe mașină, ei reușesc să ia forma unui cilindru obișnuit. Deplasatorul trebuie să fie puțin mai mic decât diametrul cilindrului. Înălțimea optimă este selectată după ce motorul Stirling este realizat manual. Pentru că pe această etapă lungimea ar trebui să permită o anumită marjă.

Spița este transformată într-o tijă de cilindru. În centrul recipientului de lemn, faceți o gaură potrivită pentru tulpină, introduceți-o. În partea superioară a tijei, este necesar să se prevadă un loc pentru dispozitivul de biela.

Apoi iau tuburi de cupru lungi de patru centimetri și jumătate și diametru de doi centimetri și jumătate. Un cerc de staniu este lipit de cilindru. Pe lateralele de pe pereti se face o gaura pentru a comunica recipientul cu cilindrul.

Pistonul este, de asemenea, reglat la strung sub diametrul cilindrului mare din interior. În partea de sus, tija este conectată într-un mod articulat.

Asamblarea este finalizată și mecanismul este reglat. Pentru a face acest lucru, pistonul este introdus într-un cilindru mai mare, iar acesta din urmă este conectat la un alt cilindru mai mic.

Un mecanism de manivelă este construit pe un cilindru mare. Fixați o parte a motorului cu un fier de lipit. Părțile principale sunt fixate pe o bază de lemn.

Cilindrul este umplut cu apă și o lumânare este plasată sub fund. Motorul Stirling, realizat manual de la început până la sfârșit, este verificat pentru performanță.

A doua cale: materiale

Motorul se poate face si in alt mod. Pentru aceasta veți avea nevoie de următoarele materiale:

• staniu;
• cauciuc spumă;
• agrafe;
• discuri;
• două șuruburi.

Cum se face

Cauciucul spongios este foarte des folosit pentru a face acasă un motor Stirling simplu, nu puternic, cu propriile mâini. Din acesta este pregătit un deplasator pentru motor. Tăiați cercul de spumă. Diametrul trebuie să fie puțin mai mic decât cel al conservei, iar înălțimea trebuie să fie puțin mai mare de jumătate.

Se face o gaură în centrul capacului pentru viitoarea biela. Pentru ca acesta să meargă fără probleme, agrafa este rulată în spirală și lipită de capac.

Cercul de spumă din mijloc este străpuns cu un fir subțire cu un șurub și fixat deasupra cu o șaibă. Apoi conectați o bucată de agrafă prin lipire.

Dislocatorul este împins în orificiul de pe capac, iar borcanul este conectat la capac prin lipire pentru a sigila. Se face o buclă mică pe agrafă și se face o altă gaură, mai mare, în capac.

Foaia de tablă este rulată într-un cilindru și lipită, apoi atașată la cutie, astfel încât să nu existe deloc goluri.

Agrafa este transformată într-un arbore cotit. Distanța ar trebui să fie exact nouăzeci de grade. Genunchiul de deasupra cilindrului este ușor mai mare decât celălalt.

Agrafele rămase se transformă în suporturi pentru arbore. Membrana este realizată după cum urmează: cilindrul este învelit într-o peliculă de polietilenă, presat și fixat cu un fir.

Biela este realizată dintr-o agrafă, care este introdusă într-o bucată de cauciuc, iar partea finită este atașată de membrană. Lungimea bielei este făcută astfel încât în ​​punctul inferior arborelui membrana să fie trasă în cilindru, iar în punctul cel mai înalt este extinsă. A doua parte a bielei este realizată în același mod.

Apoi, unul este lipit de membrană, iar celălalt de displacer.

Picioarele cutiei pot fi, de asemenea, realizate din agrafe și lipite. Pentru manivela se foloseste un CD.

Aici este întreg mecanismul. Rămâne doar să înlocuiți și să aprindeți o lumânare sub ea, apoi să dați o împingere prin volant.

Concluzie

Acesta este motorul Stirling la temperatură joasă (construit cu propriile mâini). Desigur, la scară industrială, astfel de dispozitive sunt fabricate într-un mod complet diferit. Cu toate acestea, principiul rămâne același: volumul de aer este încălzit și apoi răcit. Și acest lucru se repetă în mod constant.

În cele din urmă, uită-te la aceste desene ale motorului Stirling (o poți face singur fără abilități speciale). Poate ești deja în flăcări cu ideea și vrei să faci ceva asemănător?

Un motor Stirling este un motor care poate funcționa cu energie termică. În acest caz, sursa de căldură nu este absolut importantă. Principalul lucru este că există o diferență de temperatură, caz în care acest motor va funcționa. Autorul și-a dat seama cum să facă un model al unui astfel de motor dintr-o cutie de Coca-Cola.

Materiale și unelte
- un balon;
- 3 cutii de cola;
- borne electrice, cinci piese (pentru 5A);
- nipluri pentru prinderea spițelor bicicletei (2 bucăți);
- vata metalica;
- o bucata de sarma de otel de 30 cm lungime si 1 mm in sectiune transversala;
- o bucată de sârmă groasă din oțel sau cupru cu diametrul de 1,6 până la 2 mm;
- un ac din lemn cu diametrul de 20 mm (lungime 1 cm);
- capac sticla (plastic);
- cablaj electric (30 cm);
- Super-lipici;
- cauciuc vulcanizat (aproximativ 2 centimetri patrati);
- fir de pescuit (lungime cca 30 cm);
- o pereche de greutăți pentru echilibrare (de exemplu, nichel);
- CD-uri (3 bucăți);
- ace;
- încă unul poate sa pentru fabricarea unui focar;
- silicon termorezistent și o cutie de conserve pentru a crea răcirea cu apă.

Primul pas. Pregătirea borcanelor
În primul rând, trebuie să luați două borcane și să le tăiați vârful. Dacă vârfurile sunt tăiate cu foarfece, crestăturile rezultate vor trebui șlefuite cu o pila.
Apoi, trebuie să tăiați partea de jos a borcanului. Acest lucru se poate face cu un cuțit.

Pasul doi. Crearea unei deschideri
Ca diafragmă, autorul a folosit un balon, care a fost întărit cu cauciuc vulcanizat. Bila trebuie tăiată și trasă peste borcan, așa cum este indicat în imagine. Apoi o bucată de cauciuc vulcanizat este lipită de centrul diafragmei. După ce adezivul se întărește, în centrul diafragmei este perforat un orificiu pentru instalarea firului. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este cu un știft, care poate fi lăsat în gaură până la asamblare.

Pasul trei. Tăierea și crearea de găuri în capac
În pereții capacului, trebuie să găuriți două găuri de 2 mm fiecare, acestea sunt necesare pentru a instala axa de pivotare a pârghiilor. O altă gaură trebuie să fie găurită în partea de jos a capacului, prin el va trece un fir, care va fi conectat la deplasator.

În etapa finală, capacul trebuie tăiat așa cum se arată în imagine. Acest lucru se face astfel încât firul deplasator să nu se agațe de marginile capacului. Pentru o astfel de muncă, foarfecele utilitare sunt potrivite.

Pasul patru. Foraj
În borcan, trebuie să găuriți două găuri pentru rulmenți. LA acest caz acest lucru a fost realizat cu un burghiu de 3,5 mm.

Pasul cinci. Crearea unei ferestre de vizualizare
O fereastră de vizualizare trebuie tăiată în carcasa motorului. Acum va fi posibil să observați cum funcționează toate nodurile dispozitivului.

Pasul șase. Modificarea terminalului
Trebuie să luați bornele și să îndepărtați izolația din plastic de pe ele. Apoi se ia un burghiu și se fac găuri traversante la marginile terminalelor. În total, trebuie să forați 3 terminale, în timp ce două ar trebui să rămână negăurite.

Pasul șapte. Crearea pârghiei
Ca material pentru crearea pârghiilor, se folosește sârmă de cupru, al cărui diametru este de 1,88 mm. Cum să îndoiți exact acele de tricotat este prezentat în imagini. Puteți folosi și sârmă de oțel, doar că este mai plăcut să lucrați cu sârmă de cupru.

Pasul opt. Crearea rulmenților
Pentru a face rulmenți, veți avea nevoie de două nipluri de bicicletă. Trebuie verificat diametrul găurii. Autorul le-a găurit cu un burghiu de 2 mm.

Pasul nouă. Instalarea pârghiilor și rulmenților
Pârghiile pot fi instalate direct prin fereastra de vizualizare. Un capăt al firului ar trebui să fie lung, va avea un volant. Rulmenții trebuie să fie bine fixați. Dacă există o reacție, acestea pot fi lipite.

Pasul zece. Crearea unui Displacer
Dislocatorul este realizat din vata de otel pentru lustruire. Pentru a crea un deplasator, se ia un fir de oțel, se face un cârlig pe acesta și apoi cantitatea necesară de vată este înfășurată pe fir. Deplasatorul trebuie să fie suficient de mare pentru a se deplasa liber în cutie. Înălțimea totală a deplasatorului nu trebuie să depășească 5 cm.

Ca urmare, pe o parte a vatei, este necesar să se formeze o spirală de sârmă, astfel încât să nu iasă din vată, iar pe cealaltă parte se face o buclă din sârmă. Apoi, o fir de pescuit este legată de această buclă, care este ulterior trasă prin centrul diafragmei. Cauciucul vulcanizat trebuie să fie în mijlocul recipientului.

Pasul 11 ​​Creați un rezervor sub presiune
Este necesar să tăiați fundul borcanului astfel încât să rămână aproximativ 2,5 cm de la baza acestuia. Deplasatorul împreună cu diafragma trebuie plasat în rezervor. După aceea, întreg acest mecanism este instalat la capătul cutiei. Diafragma trebuie strânsă puțin pentru a nu se lăsa.

Apoi trebuie să luați terminalul care nu a fost forat și să întindeți firul de pescuit prin el. Nodul trebuie lipit astfel încât să nu se miște. Sârma trebuie să fie bine lubrifiată cu ulei și, în același timp, asigurați-vă că dispozitivul de deplasare trage cu ușurință linia de-a lungul.
Pasul 12 Creați tije de împingere
Tijele de împingere conectează diafragma și pârghiile. Acest lucru se face cu o bucată de sârmă de cupru de 15 cm lungime.

Industria auto modernă a atins un nivel de dezvoltare în care, fără fundamental cercetare științifică este aproape imposibil să se obțină îmbunătățiri dramatice în proiectarea motoarelor tradiționale cu ardere internă. Această situație îi obligă pe designeri să acorde atenție proiecte alternative de centrale electrice. Unele centre de inginerie și-au concentrat eforturile pe crearea și adaptarea la producția în serie de hibride și modele electrice, alți producători de automobile investesc în dezvoltarea motoarelor alimentate din surse regenerabile (de exemplu, biodiesel cu ulei de rapiță). Există și alte proiecte de unități de putere, care în viitor ar putea deveni noul standard de propulsie pentru vehicule.

Printre posibilele surse de energie mecanică pentru mașinile viitorului se numără motorul cu ardere externă, care a fost inventat la mijlocul secolului al XIX-lea de scoțianul Robert Stirling ca mașină de expansiune termică.

Schema de lucru

Motorul Stirling transformă energia termică furnizată din exterior în lucru mecanic util datorită modificări ale temperaturii fluidului de lucru(gaz sau lichid) care circulă într-un volum închis.

LA vedere generala Schema de funcționare a dispozitivului este următoarea: în partea inferioară a motorului, substanța de lucru (de exemplu, aerul) se încălzește și, crescând în volum, împinge pistonul în sus. Aerul cald intră în partea superioară a motorului, unde este răcit de un radiator. Presiunea fluidului de lucru este redusă, pistonul este coborât pentru următorul ciclu. În acest caz, sistemul este sigilat și substanța de lucru nu este consumată, ci doar se mișcă în interiorul cilindrului.

Există mai multe opțiuni de proiectare pentru unitățile de putere folosind principiul Stirling.

Modificarea Stirling „Alpha”

Motorul este format din două pistoane de putere separate (cald și rece), fiecare dintre ele fiind situat în propriul cilindru. Căldura este furnizată cilindrului cu pistonul fierbinte, iar cilindrul rece este situat în schimbătorul de căldură de răcire.

Modificare Stirling „Beta”

Cilindrul care conține pistonul este încălzit pe o parte și răcit la capătul opus. Un piston de putere și un deplasator se mișcă în cilindru, concepute pentru a modifica volumul gazului de lucru. Mișcarea de întoarcere a substanței de lucru răcite în cavitatea fierbinte a motorului este efectuată de regenerator.

Modificarea Stirling „Gamma”

Designul este format din doi cilindri. Primul este complet rece, în care se mișcă pistonul de putere, iar al doilea, fierbinte pe o parte și rece pe cealaltă, servește la deplasarea deplasatorului. Regeneratorul pentru circulația gazului rece poate fi comun ambelor cilindri sau poate fi inclus în proiectarea deplasorului.

Avantajele motorului Stirling

La fel ca majoritatea motoarelor cu ardere externă, Stirling este inerent multicombustibil: motorul functioneaza pe o diferenta de temperatura, indiferent de motivele care au determinat-o.

Fapt interesant! Odată, a fost demonstrată o instalație care funcționa cu douăzeci de opțiuni de combustibil. Fără a opri motorul, benzină, motorină, metan, țiței și ulei vegetal- unitatea de putere a continuat să funcționeze în mod constant.

Motorul are simplitatea designuluiși nu necesită sisteme suplimentare și atașamente(sincronizare, demaror, cutie de viteze).

Caracteristicile dispozitivului garantează o durată lungă de viață: mai mult de o sută de mii de ore de funcționare continuă.

Motorul Stirling este silențios, deoarece detonația nu are loc în cilindri și nu este necesară îndepărtarea gazelor de eșapament. Modificarea „Beta”, echipată cu mecanism rombic de manivelă, este un sistem perfect echilibrat care nu are vibrații în timpul funcționării.

Nu există procese în cilindrii motorului care pot avea impact negativ pe mediu inconjurator. Alegând o sursă de căldură potrivită (de exemplu, energie solară), Stirling poate fi absolut prietenos cu mediul unitate de putere.

Dezavantajele designului Stirling

Cu toate proprietățile pozitive, utilizarea imediată în masă a motoarelor Stirling este imposibilă din următoarele motive:

Principala problemă constă în consumul de material al structurii. Răcirea fluidului de lucru necesită prezența radiatoarelor de volum mare, ceea ce crește semnificativ dimensiunea și consumul de metal al instalației.

Nivelul tehnologic actual va permite motorului Stirling să se compare în performanță cu motoarele moderne pe benzină doar prin utilizarea tipuri complexe fluid de lucru (heliu sau hidrogen) sub presiune mai mare de o sută de atmosfere. Acest fapt ridică întrebări serioase atât în ​​domeniul științei materialelor, cât și al siguranței utilizatorilor.

O problemă operațională importantă este legată de problemele conductivității termice și rezistenței la temperatură a metalelor. Căldura este furnizată volumului de lucru prin schimbătoare de căldură, ceea ce duce la pierderi inevitabile. În plus, schimbătorul de căldură trebuie să fie realizat din metale rezistente la căldură rezistente la presiune ridicata. Materialele potrivite sunt foarte scumpe și greu de prelucrat.

Principiile schimbării modurilor motorului Stirling sunt, de asemenea, fundamental diferite de cele tradiționale, ceea ce necesită dezvoltarea unor dispozitive speciale de control. Deci, pentru a schimba puterea, este necesar să se schimbe presiunea în cilindri, unghiul de fază dintre deplasator și pistonul de putere sau să se afecteze capacitatea cavității cu fluidul de lucru.

O modalitate de a controla viteza arborelui pe un model de motor Stirling poate fi văzută în următorul videoclip:

Eficienţă

În calculele teoretice, randamentul motorului Stirling depinde de diferența de temperatură a fluidului de lucru și poate ajunge la 70% sau mai mult în conformitate cu ciclul Carnot.

Totuși, primele probe realizate în metal au avut o eficiență extrem de scăzută din următoarele motive:

• variante ineficiente ale lichidului de răcire (fluid de lucru), limitând temperatura maximă de încălzire;
• pierderi de energie datorate frecării pieselor și conductivității termice a carcasei motorului;
• lipsa materialelor structurale rezistente la presiuni mari.

Soluțiile de inginerie au îmbunătățit constant designul unității de alimentare. Deci, în a doua jumătate a secolului al XX-lea, un automobil cu patru cilindri Motorul Stirling cu antrenare rombica a arătat o eficiență egală cu 35% în teste pe un lichid de răcire cu apă cu o temperatură de 55 ° C. Studiul atent al designului, utilizarea de noi materiale și reglarea fină a unităților de lucru au asigurat eficiența probelor experimentale la 39%.

Notă! Motoarele moderne pe benzină de putere similară au o eficiență de 28-30%, iar motoarele diesel cu turbocompresor în intervalul de 32-35%.

Exemplele moderne de motor Stirling, precum cel construit de compania americană Mechanical Technology Inc, arată o eficiență de până la 43,5%. Și odată cu dezvoltarea producției de ceramică rezistentă la căldură și materiale inovatoare similare, va fi posibilă creșterea semnificativă a temperaturii mediului de lucru și obținerea unei eficiențe de 60%.

Exemple de implementare cu succes a Stirling-urilor auto

În ciuda tuturor dificultăților, există multe modele funcționale ale motorului Stirling aplicabile industriei auto.

Interesul pentru Stirling, potrivit pentru instalare într-o mașină, a apărut în anii 50 ai secolului XX. Lucrările în această direcție au fost efectuate de preocupări precum Ford Motor Company, Volkswagen Group și altele.

UNITED STIRLING (Suedia) a dezvoltat Stirling, care a folosit la maximum componentele și ansamblurile de serie produse de producătorii de automobile (arbore cotit, biele). Motorul în formă de V cu patru cilindri rezultat a avut o greutate specifică de 2,4 kg / kW, care este comparabilă cu caracteristicile unui motor diesel compact. Această unitate a fost testată cu succes ca centrală electrică pentru o furgonetă de marfă de șapte tone.

Unul dintre exemplele de succes este motorul Stirling cu patru cilindri al modelului de producție olandez „Philips 4-125DA”, destinat instalării într-un autoturism. Motorul avea o putere de lucru de 173 litri. Cu. în dimensiuni similare unității clasice pe benzină.

Inginerii General Motors au obținut rezultate semnificative prin construirea unui motor Stirling cu opt cilindri (4 cilindri de lucru și 4 de compresie) în formă de V, cu un mecanism de manivelă standard în anii '70.

Centrală similară în 1972 echipat cu o serie limitată de mașini Ford Torino, al cărui consum de combustibil a scăzut cu 25% față de clasicele opt în formă de V pe benzină.

În prezent, peste cincizeci de companii străine lucrează la îmbunătățirea designului motorului Stirling pentru a-l adapta la producția de masă pentru nevoile industriei auto. Și dacă este posibil să se elimine deficiențele acestui tip de motor, păstrându-și avantajele, atunci este Stirling, și nu turbinele și motoarele electrice, care va înlocui motoarele cu combustie internă pe benzină.