Как да си направим двигател на Стърлинг у дома? Двигатели на Стърлинг - простота, ефективност и екологична безопасност Направи си сам двигател на Стърлинг.

Здравейте! Днес искам да ви обърна внимание домашен двигател, който преобразува всяка температурна разлика в механична работа:

Двигателят на Стърлинг- топлинен двигател, в който течен или газообразен работен флуид се движи в затворен обем, вид двигател с външно горене. Основава се на периодично нагряване и охлаждане на работния флуид с извличане на енергия от получената промяна в обема на работния флуид. Може да работи не само от изгаряне на гориво, но и от всеки източник на топлина.

Представям на вашето внимание моя двигател, направен от снимки от интернет:

Виждайки това чудо, имах желание да го направя)) Освен това в интернет имаше много чертежи и дизайни на двигатели. Веднага ще кажа: не е трудно да се направи, но е малко проблематично да се настрои и да се постигне нормална работа. При мен се получи добре само за третия път (надявам се, че няма да страдате така)))).

Принцип на работа на двигателя на Стърлинг:

Всичко е направено от материали, достъпни за всеки мозък:

Е, какво ще кажете за без размери)))

Рамката на двигателя е направена от тел от кламери. Всички фиксирани проводни връзки са запоени()

Изместител (дискът, който движи въздуха вътре в двигателя) е направен от хартия за рисуване и залепен със суперлепило (вътре е кух):

Колкото по-малка е разликата между капаците и изместителя в горно и долно положение, толкова по-голяма е ефективността на двигателя.

Изместващ прът - от сляп нитове (производство: внимателно издърпайте вътрешната част и, ако е необходимо, почистете шкурканула; Залепете външната част към горния „студен” капак с капачката навътре). Но тази опция има недостатък - няма пълна плътност и има малко триене, макар и спад моторно маслопомогнете да се отървете от него.

Бутален цилиндър - гърло от обикновен пластмасова бутилка:

Корпусът на буталото е изработен от медицинска ръкавица и закрепен с резба, която след навиване трябва да бъде импрегнирана със суперлепило за надеждност. В центъра на корпуса е залепен диск, изработен от няколко слоя картон, върху който е фиксиран свързващия прът.

Коляновият вал е направен от същите кламери като цялата рамка на двигателя. ъгълът между коленете на буталото и изместителя е 90 градуса. Работният ход на изместителя е 5 мм; бутало - 8мм.

Маховик - състои се от два CD диска, които са залепени за картонен цилиндър и са поставени върху оста на коляновия вал.

Така че, спри да говориш глупости, представям ти видео за работа на двигателя:

Трудностите, които имах, се дължаха главно на прекомерно триене и липса точни размеридизайни. в първия случай капка двигателно масло и центровката на коляновия вал коригираха ситуацията, след това във втория трябваше да разчитате на интуиция))) Но както виждате, всичко се оказа (въпреки че напълно преработих двигателя 3 пъти) )))

Ако имате въпроси - пишете в коментарите, ще разберем)))

Благодаря за вниманието)))

Двигателят на Стърлинг. За почти всеки майстор, това прекрасно нещо може да се превърне в истински наркотик. Достатъчно е да го направите веднъж и да го видите в действие, тъй като искате да го правите отново и отново. Относителната простота на тези двигатели ви позволява да ги правите буквално от боклука. няма да се спирам основни принципии устройство. В интернет има много информация за това. Например: Wikipedia. Нека пристъпим веднага към изграждането на най-простия нискотемпературен гама-Стирлинг.

За да изградим двигател със собствените си ръце, имаме нужда от два капака за стъклени буркани. Те ще действат като студена и гореща част. Джантът се отрязва от тези корици с ножица

В центъра на единия капак се прави дупка. Размерът на отвора трябва да бъде малко по-малък от диаметъра на бъдещия цилиндър.

Корпусът на двигател на Стърлинг е изрязан от пластмасова бутилка за мляко. Тези бутилки просто са разделени на пръстени. Ще ни трябва един. Трябва да се отбележи, че при различни сортовебутилките с мляко може да се различават леко.

Корпусът е залепен към капака с пластмасова епоксидна смес или уплътнител.

Корпусът на маркера е идеален като цилиндър. В този модел капачката е с по-малък диаметър от самия маркер и може да се превърне в бутало.

От маркера се отрязва малка част. При капачката част се отрязва от върха.

Това е изместител. По време на работа на двигателя на Стърлинг той премества въздуха вътре в корпуса от горещата към студената част и обратно. Изработена от гъба за миене на съдове. В центъра е залепен магнит.

Тъй като горният капак е изработен от ламарина, той може да бъде привлечен от магнит. Изместителят може да заседне. За да не се случи това, магнитът трябва да бъде допълнително фиксиран с картонен кръг.

Капачката е пълна с епоксидна смола. В двата края се пробиват отвори за закрепване на магнит и държач на биел. Резбите в отворите се нарязват директно от винта. Тези винтове са за фина настройкадвигател. Магнитът в буталото е залепен към винта и се регулира по такъв начин, че, намирайки се в долната част на цилиндъра, привлича изместващия механизъм. Ще трябва също да залепите гумен ограничител върху този магнит. Част от тръба за велосипед или гумичка ще свърши работа. Ограничителят е необходим, така че магнитите на буталото и буталото да не привличат твърде много. В противен случай може да няма достатъчно натиск за прекъсване на магнитната връзка.

На Горна частбуталото е залепено с гумено уплътнение. Необходим е за херметичност и за предпазване на корпуса от скъсване.

Корпусът на буталото е изработен от гумена ръкавица. Трябва да отрежете малкия пръст.

След като корпусът е залепен, отгоре се залепва още едно гумено уплътнение. През гумени уплътненияа корпусът е пробит с отвор от шило. В този отвор се завинтва държачът на свързващия прът. Този държач е направен от винт и запоена шайба.

Като държач на коляновия вал, епоксидната опаковка беше перфектна. Точно същият буркан може да се вземе от под ефервесцентни витамини или аспирин.

Дъното на този буркан се отрязва и се правят дупки. В горната част - за задържане на коляновия вал. В долната част - за достъп до монтажа на свързващия прът.

Коляновият вал и свързващия прът са направени от тел. Белите парчета са ограничителят. Изработена от тубичка за близалка. От тази тръба се изрязват малки парчета и получените части се разрязват по дължина. Това ги прави по-лесни за обличане. Височината на коляното се определя от половината разстояние, което цилиндърът трябва да измине от най-ниската точка до най-високата точка, при която магнитната връзка престава да работи.

И така, всички сме готови за първия тест. Първо трябва да проверите херметичността. Трябва да духате в цилиндъра. Всички фуги могат да се пенят с течност за миене на съдове. Най-малкото изтичане на въздух и двигателят няма да работи. Ако всичко е наред с херметичността, можете да поставите буталото и да закрепите корпуса с гумена лента.

В долната позиция на цилиндъра изместващият изместител трябва да бъде привлечен към горната част. След това цялата конструкция се поставя върху чаша с топла вода. След известно време въздухът в двигателя ще започне да се нагрява и ще изтласка буталото навън. В определен момент магнитната връзка ще бъде прекъсната и изместителят ще падне на дъното. Така въздухът в двигателя вече няма да влиза в контакт с нагрятата част и ще започне да се охлажда. Буталото ще започне да се прибира. В идеалния случай буталото трябва да започне да се движи нагоре и надолу. Но това може да не се случи. Или налягането няма да е достатъчно за преместване на буталото, или въздухът ще се нагрее твърде много и буталото няма да се прибере напълно. Съответно този двигател може да има мъртви зони. Не е особено страшно. Основното нещо е мъртвите зони да не са твърде големи. Необходим е маховик за компенсиране на мъртвите зони.

Друга много важна част от този етап е, че тук можете да усетите принципа на двигателя на Стърлинг. Спомням си първото си търкане, което не проработи само защото не можах да разбера как и защо работи това нещо. Тук, като помагате на буталото с ръце да се движи нагоре и надолу, можете да усетите как налягането се повишава и спада.

Този дизайн може да бъде леко подобрен чрез добавяне на спринцовка към горния капак. Тази спринцовка също трябва да се постави върху епоксидна смола, държачът на иглата трябва да се изреже малко. Положението на буталото в спринцовката трябва да е в средно положение. Тази спринцовка може да регулира обема на въздуха в двигателя. Стартирането и настройката ще бъде много по-лесно.

Така че можете да поставите държача на коляновия вал. Височината на свързващия прът към цилиндъра се регулира с винт.

Маховикът е направен от CD. Отворът е запечатан с пластмасова епоксидна смола. След това трябва да пробиете дупка точно в центъра. Намирането на центъра е много лесно. Използване на свойства правоъгълен триъгълниквписана в кръг. Хипотенузата му минава през центъра. Необходимо е да прикрепите лист хартия под прав ъгъл към покрайнините на диска. Ориентацията не е важна. На места, където страните на листа се пресичат с ръба на диска, поставяме марки. Линия, начертана през тези знаци, ще минава през центъра. Ако начертаем втората линия на различно място, тогава на пресечната точка ще получим точния център.

Всички двигатели са готови.

Поставяме двигателя на Стърлинг върху чаша вряща вода. Ще изчакаме малко и той трябва да спечели сам. Ако това не се случи, трябва да му помогнете малко с ръката си.

Процес на производство на видео.

Двигателят на Стърлинг на работа

Двигателят на Стърлинг е двигател, който може да работи на топлинна енергия. В този случай източникът на топлина абсолютно не е важен. Основното е, че има температурна разлика, в който случай този двигател ще работи. Авторът разбра как да направи модел на такъв двигател от кутия Coca-Cola.

Материали и инструменти
- един балон;
- 3 кутии кола;
- електрически клеми, пет броя (за 5А);
- нипели за закрепване на спици на велосипед (2 броя);
- метална вата;
- парче стоманена тел с дължина 30 см и напречно сечение 1 мм;
- парче дебела тел от стомана или мед с диаметър от 1,6 до 2 мм;
- щифт от дърво с диаметър 20 мм (дължина 1 см);
- капачка за бутилка (пластмаса);
- ел. окабеляване (30 см);
- Супер лепило;
- вулканизиран каучук (около 2 квадратни сантиметра);
- въдица (дължина около 30 см);
- чифт тежести за балансиране (например никел);
- CD дискове (3 броя);
- буталки;
- още едно могаза производство на камина;
- топлоустойчив силикон и тенекия за създаване на водно охлаждане.

Стъпка първа. Подготовка на буркани
На първо място, трябва да вземете два буркана и да отрежете върховете им. Ако върховете се изрязват с ножица, получените прорези ще трябва да бъдат шлифовани с пила.
След това трябва да отрежете дъното на буркана. Това може да се направи с нож.

Стъпка втора. Създаване на бленда
Като диафрагма авторът използва балон, който е подсилен с вулканизиран каучук. Топката трябва да бъде изрязана и издърпана над буркана, както е показано на снимката. След това парче вулканизиран каучук се залепва към центъра на диафрагмата. След като лепилото се втвърди, в центъра на диафрагмата се пробива дупка за инсталиране на жицата. Най-лесният начин да направите това е с щифт, който може да се остави в отвора до сглобяването.

Стъпка трета. Изрязване и създаване на дупки в капака
В стените на капака трябва да пробиете два отвора от 2 мм всеки, те са необходими за монтиране на оста на въртене на лостовете. В долната част на капака трябва да се пробие друг отвор, през него ще премине тел, който ще бъде свързан към изместителя.

На финален етапКапакът трябва да бъде изрязан, както е показано на снимката. Това се прави, така че изместващият проводник да не се придържа към ръбовете на капака. За такава работа са подходящи помощни ножици.

Стъпка четвърта. Пробиване
В буркана трябва да пробиете два отвора за лагерите. В този случай това беше направено с 3,5 мм бормашина.

Пета стъпка. Създаване на прозорец за гледане
В корпуса на двигателя трябва да се изреже прозорец за наблюдение. Сега ще бъде възможно да се наблюдава как функционират всички възли на устройството.

Стъпка шеста. Модификация на терминала
Трябва да вземете клемите и да премахнете пластмасовата изолация от тях. След това се взема бормашина и се правят проходни отвори по краищата на клемите. Общо трябва да пробиете 3 терминала, докато два трябва да останат непробити.

Стъпка седма. Създаване на ливъридж
Като материал за създаване на лостове се използва медна тел, чийто диаметър е 1,88 мм. Как точно да огънете иглите за плетене е показано на снимките. Можете да използвате и стоманена тел, просто е по-приятно да работите с медна тел.

Стъпка осма. Създаване на лагери
За да направите лагери, ще ви трябват две нипели за велосипеди. Диаметърът на отвора трябва да се провери. Авторът ги проби със свредло 2 мм.

Стъпка девет. Монтаж на лостове и лагери
Лостовете могат да се монтират директно през прозореца за наблюдение. Единият край на жицата трябва да е дълъг, ще има маховик. Лагерите трябва да са здраво поставени. Ако има хлабина, те могат да бъдат залепени.

Стъпка десета. Създаване на Displacer
Изместител е изработен от стоманена вата за полиране. За да се създаде изместител, се взема стоманена тел, върху нея се прави кука и след това върху жицата се навива необходимото количество памучна вата. Измествачът трябва да е достатъчно голям, за да се движи свободно в кутията. Общата височина на изместителя не трябва да надвишава 5 cm.

В резултат на това от едната страна на памучната вата е необходимо да се оформи спирала от тел, така че да не излиза от ватата, а от другата страна е направена примка от телта. След това към този контур се завързва въдица, която впоследствие се изтегля през центъра на диафрагмата. Вулканизираната гума трябва да е в средата на контейнера.

Стъпка 11 Създайте резервоар под налягане
Необходимо е да отрежете дъното на буркана, така че да останат около 2,5 см от основата му. Изместителят заедно с диафрагмата трябва да се постави в резервоара. След това целият този механизъм се монтира в края на кутията. Диафрагмата трябва да се затегне малко, за да не провисне.

След това трябва да вземете терминала, който не е пробит, и да опънете въдицата през него. Възелът трябва да бъде залепен, така че да не се движи. Жицата трябва да бъде добре смазана с масло и в същото време да се уверите, че измествачът лесно издърпва линията.
Стъпка 12 Създайте бутащи пръти
Избутващите пръти свързват диафрагмата и лостовете. Това се прави с парче медна тел с дължина 15 см.

Стъпка 13 Създайте и инсталирайте маховика
За създаване на маховик се използват 3 стари компактдиска. Като централна част се използва дървен прът. След монтирането на маховика прътът на коляновия вал е огънат, така че маховикът няма да падне.

На последния етап целият механизъм се сглобява заедно.

В който работният флуид (газообразен или течен) се движи в затворен обем, всъщност това е вид двигател с външно горене. Този механизъм се основава на принципа на периодично нагряване и охлаждане на работния флуид. Извличането на енергия се осъществява от възникващия обем на работния флуид. Двигателят на Стърлинг работи не само от енергията на изгаряне на гориво, но и от почти всеки източник.Този механизъм е патентован от шотландеца Робърт Стърлинг през 1816г.

Описаният механизъм, въпреки ниската ефективност, има редица предимства, на първо място, това е простота и непретенциозност. Благодарение на това много любители дизайнери се опитват да сглобят двигател на Стърлинг със собствените си ръце. Някои успяват, а други не.

В тази статия ще разгледаме Стърлинг със собствените си ръце от импровизирани материали. Ще ни трябват следните заготовки и инструменти: консервна кутия (можете да я използвате под цаца), ламарина, кламери, гума от пяна, ластик, торба, резачки за тел, клещи, ножици, поялник,

Сега нека започнем да сглобяваме. Тук подробни инструкциикак да направите двигател на Стърлинг със собствените си ръце. Първо трябва да измиете буркана, да почистите краищата с шкурка. Изрязваме кръг от ламарина, така че да лежи върху вътрешните ръбове на кутията. Определяме центъра (за това използваме шублер или владетел), правим дупка с ножица. След това вземаме Меден проводники кламер, изправете кламера, направете пръстен в края. Навиваме тел върху кламер - четири стегнати завоя. След това запояваме получената спирала с малко количество спойка. След това е необходимо внимателно да запоявате спиралата към отвора в капака, така че стъблото да е перпендикулярно на капака. кламерът трябва да се движи свободно.

След това е необходимо да се направи комуникационен отвор в капака. Правим изместител от гума от пяна. Диаметърът му трябва да е малко по-малък от диаметъра на кутията, но не трябва да има голяма празнина. Височината на изместителя е малко повече от половината от кутията. Изрязваме дупка в центъра на гумата от пяна за ръкава, последният може да бъде направен от гума или корк. Вкарваме пръчката в получения ръкав и залепваме всичко. Изместителят трябва да бъде поставен успоредно на капака, това важно условие. След това остава да затворите буркана и да запоявате краищата. Шевът трябва да бъде запечатан. Сега пристъпваме към производството на работния цилиндър. За да направите това, изрежете лента с дължина 60 мм и ширина 25 мм от калай, огънете ръба с 2 мм с клещи. Оформяме ръкав, след това запояваме ръба, след което е необходимо да запояваме ръкава към капака (над отвора).

Сега можете да започнете да правите мембраната. За да направите това, отрежете парче филм от опаковката, натиснете го малко с пръст вътре, натиснете краищата с еластична лента. След това трябва да проверите правилността на монтажа. Загряваме дъното на кутията на огън, издърпваме стъблото. В резултат на това мембраната трябва да се огъне навън и ако прътът бъде освободен, измествачът трябва да се спусне под собственото си тегло, съответно мембраната се връща на мястото си. В случай, че измествачът е направен неправилно или запояването на кутията не е здраво, пръчката няма да се върне на мястото си. След това правим коляновия вал и стелажите (разстоянието между коляните трябва да бъде 90 градуса). Височината на манивелата трябва да бъде 7 мм, а изместващите 5 мм. Дължината на свързващите пръти се определя от положението на коляновия вал. Краят на манивелата се вкарва в тапата. Така че разгледахме как да сглобим двигател на Стърлинг със собствените си ръце.

Такъв механизъм ще работи от обикновена свещ. Ако прикачите магнити към маховика и вземете бобината аквариум компресор, то такова устройство може да замени обикновен електродвигател. Със собствените си ръце, както можете да видите, да направите такова устройство изобщо не е трудно. Щеше да има желание.

Екология на потреблението Наука и технологии: Двигателят на Стърлинг най-често се използва в ситуации, когато е необходимо устройство за преобразуване на топлинна енергия, което е просто и ефективно.

Преди по-малко от сто години двигателите с вътрешно горене се опитаха да спечелят достойното си място в конкуренцията сред другите налични машини и движещи се механизми. В същото време в онези дни превъзходството на бензиновия двигател не беше толкова очевидно. Съществуващите машини с парно задвижване се отличаваха със своята безшумност, отлични характеристики на мощността за това време, лекота на поддръжка, възможност за използване различен видгориво. В по-нататъшната борба за пазара надделяха двигателите с вътрешно горене поради тяхната ефективност, надеждност и простота.

По-нататъшната надпревара за усъвършенстване на агрегатите и задвижващите механизми, в които газовите турбини и разновидностите на ротационни двигатели навлизат в средата на 20-ти век, доведе до факта, че въпреки надмощието на бензиновия двигател се правят опити за пълно въвеждане новият виддвигатели - термични, изобретени за първи път през далечната 1861 г. от шотландски свещеник на име Робърт Стърлинг. Двигателят е кръстен на своя създател.

ДВИГАТЕЛ НА СТИРЛИНГ: ФИЗИЧЕСКАТА СТРАНА НА ВЪПРОСА

За да разберете как работи настолна електроцентрала на Стърлинг, трябва да разберете Главна информациявърху принципите на работа на топлинните двигатели. Физически принципът на действие е да се използва механична енергия, която се получава чрез разширяване на газа по време на нагряване и последващото му компресиране по време на охлаждане. За да се демонстрира принципът на действие, може да се даде пример на базата на обикновена пластмасова бутилка и две тенджери, едната от които съдържа студена вода, а другата гореща.

При спускане на бутилката в студена вода, чиято температура е близка до температурата на образуване на лед, при достатъчно охлаждане на въздуха вътре в пластмасовия контейнер, той трябва да бъде затворен със запушалка. Освен това, когато бутилката се постави във вряща вода, след известно време тапата „изстрелва“ със сила, тъй като в този случай работата, извършена от нагрятия въздух, е многократно по-голяма от тази при охлаждане. Когато експериментът се повтаря многократно, резултатът не се променя.

Първите машини, които са били построени с помощта на двигателя на Стърлинг, вярно възпроизвеждат процеса, демонстриран в експеримента. Естествено, механизмът изискваше подобрение, състоящо се в използването на част от топлината, която газът губи по време на процеса на охлаждане, за по-нататъшно нагряване, позволявайки на топлината да се върне към газа за ускоряване на нагряването.

Но дори прилагането на тази иновация не можеше да спаси ситуацията, тъй като първите Стърлинги бяха различни големи размерипри ниска изходна мощност. В бъдеще са правени повече от веднъж опити за модернизиране на дизайна за постигане на мощност от 250 к.с. доведе до факта, че при наличието на цилиндър с диаметър 4,2 метра реалната изходна мощност, която електроцентралата на Стърлинг произвежда при 183 kW, всъщност е само 73 kW.

Всички двигатели на Стърлинг работят на принципа на цикъла на Стърлинг, който включва четири основни фази и две междинни. Основните са нагряване, разширяване, охлаждане и компресия. Като етап на преход, преходът към студения генератор и преходът към нагревателен елемент. полезна работа, извършвана от двигателя, се основава единствено на температурната разлика между нагревателната и охлаждащата част.

СЪВРЕМЕННИ КОНФИГУРАЦИИ НА СТИРЛИНГ

Съвременното инженерство разграничава три основни типа такива двигатели:

• alpha stirling, чиято разлика е в две активни бутала, разположени в независими цилиндри. От всичките три варианта този модел има най-висока мощност, като има най-висока температура на нагрятото бутало;
• бета стърлинг, базиран на един цилиндър, едната част от който е гореща, а другата е студена;
• гама-стилинг, който освен буталото има и изместител.

Производството на електроцентралата в Стърлинг ще зависи от избора на модел на двигателя, който ще вземе предвид всички положителни и отрицателни аспекти на подобен проект.

ПРЕДИМСТВА И НЕДОСТАТЪЦИ

Благодарение на техните характеристики на дизайнаТези двигатели имат редица предимства, но не са и без недостатъци.

Настолна електроцентрала на Стърлинг, която не може да се купи в магазин, а само от аматьори, които самостоятелно събират подобни устройства, отнасят се:

• големи размери, които са причинени от необходимостта от постоянно охлаждане на работното бутало;
• употреба високо наляганекакво е необходимо за подобряване на производителността и мощността на двигателя;
• загуба на топлина, която възниква поради факта, че генерираната топлина се предава не на самия работен флуид, а чрез система от топлообменници, чието нагряване води до загуба на ефективност;
• рязкото намаляване на мощността изисква използването специални принципиразлични от традиционните бензинови двигатели.

Наред с недостатъците, електроцентралите, работещи на блокове на Стърлинг, имат неоспорими предимства:

• всякакъв вид гориво, тъй като, както всички двигатели, които използват топлинна енергия, този двигател може да функционира при температурна разлика във всяка среда;
• икономика. Тези устройства могат да бъдат отличен заместител на парни агрегати в случаите, когато е необходимо да се обработва слънчева енергия, давайки ефективност с 30% по-висока;
• екологична безопасност. Тъй като настолната електроцентрала kW не генерира въртящ момент на отработените газове, тя не произвежда шум и не излъчва в атмосферата вредни вещества. Обикновената топлина действа като източник на енергия и горивото изгаря почти напълно;
• конструктивна простота. За работата си Стърлинг няма да изисква допълнителни части или приспособления. Може да стартира самостоятелно без използване на стартер;
• увеличен ресурс на работоспособност. Благодарение на своята простота, двигателят може да осигури повече от сто часа непрекъсната работа.

ПРИЛОЖЕНИЯ НА ДВИГАТЕЛИ STIRLING

Двигателят на Стърлинг се използва най-често в ситуации, когато е необходим апарат за преобразуване на топлинна енергия, което е просто, докато ефективността на други видове термични агрегати е значително по-ниска при подобни условия. Много често такива единици се използват в храната помпено оборудване, хладилни стаи, подводници, акумулатори на енергия.

Един от обещаващи направленияОбластите на използване на двигателите на Стърлинг са слънчеви електроцентрали, тъй като това устройство може успешно да се използва за преобразуване на енергията на слънчевата светлина в електрическа енергия. За извършване на този процес двигателят се поставя във фокуса на огледало, което акумулира слънчевите лъчи, което осигурява постоянно осветяване на зоната, изискваща отопление. Това ви позволява да фокусирате слънчевата енергия върху малка площ. Горивото за двигателя в този случай е хелий или водород. публикувани