Doe-het-zelf Stirlingmotor van een verbrandingsmotor. Hoe maak je thuis een Stirling-motor? De laatste stap, het maken van de vuurhaard
Hallo allemaal! Vandaag wil ik onder uw aandacht brengen zelfgemaakte motor, die elk temperatuurverschil omzet in mechanisch werk:
Stirling-motor- een warmtemotor waarin een vloeibare of gasvormige werkvloeistof in een gesloten volume beweegt, een soort externe verbrandingsmotor. Het is gebaseerd op periodieke verwarming en koeling van de werkvloeistof, waarbij energie wordt onttrokken aan de resulterende verandering in het volume van de werkvloeistof. Het kan niet alleen werken op basis van brandstofverbranding, maar ook op elke warmtebron.
Ik presenteer onder uw aandacht mijn motor, gemaakt van foto's van internet:
Nadat ik dit wonder had gezien, wilde ik het maken)) Bovendien waren er veel tekeningen en ontwerpen van de motor op internet. Ik zal meteen zeggen: het is niet moeilijk om te doen, maar het aanpassen en bereiken van een normale werking is een beetje problematisch. Bij mij werkte het pas de derde keer prima (ik hoop dat je niet zo zult lijden)))).
Werkingsprincipe van de Stirlingmotor:
Alles is gemaakt van materialen die voor elke brainiac beschikbaar zijn:
Nou, hoe zit het zonder maten)))
Het motorframe is gemaakt van paperclipdraad. Alle vaste draadverbindingen zijn gesoldeerd()
De verdringer (de schijf die lucht in de motor verplaatst) is gemaakt van tekenpapier en gelijmd met secondelijm (deze is hol van binnen):
Hoe kleiner de opening tussen de deksels en de verdringer in de bovenste en onderste posities, hoe groter de efficiëntie van de motor.
De verdringerstang is gemaakt van een blindklinknagel (fabricage: trek het binnendeel voorzichtig naar buiten en maak het indien nodig schoon schuurpapier nul; Lijm het buitenste deel op het bovenste “koude” deksel met de dop naar binnen gericht). Maar deze optie heeft een nadeel: er is geen volledige dichtheid en er is lichte wrijving, hoewel er sprake is van een val motorolie zal helpen er vanaf te komen.
Zuigercilinder - hals van een gewone plastic fles:
Het zuigerhuis is gemaakt van een medische handschoen en vastgezet met een draad, die na het opwinden voor betrouwbaarheid moet worden geïmpregneerd met secondelijm. In het midden van de behuizing wordt een schijf uit meerdere lagen karton geplakt, waarop de drijfstang is bevestigd.
De krukas is gemaakt van dezelfde clips als het gehele motorframe. De hoek tussen de ellebogen van de zuiger en de verdringer is 90 graden. De werkslag van de verdringer is 5 mm; zuiger - 8 mm.
Het vliegwiel bestaat uit twee CD-schijven die op een kartonnen cilinder zijn gelijmd en op de krukasas zijn geplaatst.
Dus stop met onzin te praten, ik presenteer u video van de werking van de motor:
De moeilijkheden die ik had waren voornamelijk te wijten aan overmatige wrijving en het ontbreken van nauwkeurige afmetingen van de constructie. in het eerste geval corrigeerde een druppel motorolie en de uitlijning van de krukas de situatie, in het tweede geval moest ik op intuïtie vertrouwen))) Maar zoals je kunt zien, is alles gelukt (hoewel ik de motor 3 keer volledig heb herbouwd ))))
Als je vragen hebt, schrijf dan in de reacties, we regelen het)))
Bedankt voor uw aandacht)))
De Stirlingmotor, ooit beroemd, werd lange tijd vergeten door het wijdverbreide gebruik van een andere motor ( interne verbranding). Maar tegenwoordig horen we steeds meer over hem. Misschien heeft hij een kans om populairder te worden en zijn plaats te vinden in een nieuwe verandering in de moderne wereld?
Verhaal
De Stirlingmotor is een warmtemotor die begin negentiende eeuw werd uitgevonden. De auteur was, zoals duidelijk is, een zekere Stirling genaamd Robert, een priester uit Schotland. Het apparaat is een externe verbrandingsmotor, waarbij het lichaam in een gesloten container beweegt en voortdurend de temperatuur verandert.
Door de verspreiding van een ander type motor werd deze bijna vergeten. Niettemin maakt de Stirling-motor, dankzij de voordelen ervan (veel amateurs bouwen hem thuis met hun eigen handen), weer een comeback.
Het belangrijkste verschil met een verbrandingsmotor is dat de warmte-energie van buitenaf komt en niet in de motor zelf wordt gegenereerd, zoals bij een verbrandingsmotor.
Werkingsprincipe
U kunt zich een gesloten luchtvolume voorstellen, ingesloten in een behuizing met een membraan, dat wil zeggen een zuiger. Wanneer de behuizing opwarmt, zet de lucht uit en werkt, waardoor de zuiger buigt. Dan vindt er afkoeling plaats en buigt het weer. Dit is de werkingscyclus van het mechanisme.
Het is geen wonder dat veel mensen thuis hun eigen thermo-akoestische Stirling-motor maken. Hiervoor is het absolute minimum aan gereedschappen en materialen nodig, die in ieders huis te vinden zijn. Laten we er twee overwegen verschillende manieren hoe gemakkelijk het is om er een te maken.
Materialen voor werk
Om met uw eigen handen een Stirling-motor te maken, heeft u de volgende materialen nodig:
- tin;
- stalen spaak;
- koperen buis;
- metaalzaag;
- bestand;
- houten standaard;
- metalen schaar;
- bevestigingsonderdelen;
- soldeerbout;
- solderen;
- soldeer;
- machine.
Dit is alles. De rest is een kwestie van eenvoudige techniek.
Hoe te doen
Een vuurhaard en twee cilinders voor de basis zijn gemaakt van tin, wat een Stirling-motor zal vormen, met uw eigen handen gemaakt. Afmetingen worden onafhankelijk gekozen, rekening houdend met de doeleinden waarvoor dit apparaat is bedoeld. Laten we aannemen dat de motor wordt gemaakt voor demonstratie. Dan zal de ontwikkeling van de hoofdcilinder twintig tot vijfentwintig centimeter zijn, niet meer. De overige delen moeten zich daaraan aanpassen.
Aan de bovenkant van de cilinder zijn twee uitsteeksels en gaten met een diameter van vier tot vijf millimeter gemaakt om de zuiger in beweging te brengen. De elementen zullen fungeren als lagers voor de locatie van het krukapparaat.
Vervolgens maken ze de werkvloeistof van de motor (het wordt gewoon water). Tinnen cirkels worden aan de cilinder gesoldeerd, die in een pijp wordt gerold. Er worden gaten in gemaakt en er worden koperen buizen van vijfentwintig tot vijfendertig centimeter lang en met een diameter van vier tot vijf millimeter ingebracht. Aan het einde controleren ze hoe verzegeld de kamer is geworden door deze met water te vullen.
Vervolgens komt de beurt van de verdringer. Voor de productie wordt een houten plano genomen. De machine wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat deze de vorm aanneemt van een gewone cilinder. De verdringer moet iets kleiner zijn dan de diameter van de cilinder. Optimale hoogte geselecteerd nadat de Stirling-motor met uw eigen handen is gemaakt. Omdat op in dit stadium de lengte moet enige marge toestaan.
De spaak wordt omgezet in een cilinderstang. Er wordt een gat gemaakt in het midden van de houten container waar de staaf in past, en deze wordt erin geplaatst. In het bovenste deel van de stang is het noodzakelijk om ruimte te bieden voor het drijfstangapparaat.
Vervolgens nemen ze koperen buizen van vier en een halve centimeter lang en tweeënhalve centimeter in diameter. Aan de cilinder is een cirkel van tin gesoldeerd. Aan de zijkanten van de wanden wordt een gat gemaakt om de container met de cilinder te verbinden.
Ook de zuiger is hierop afgesteld draaibank aan de diameter van de grote cilinder van binnenuit. De stang is aan de bovenzijde scharnierend verbonden.
De montage is voltooid en het mechanisme is afgesteld. Om dit te doen, wordt de zuiger in de cilinder gestoken groter formaat en sluit deze laatste aan op een andere kleinere cilinder.
Een krukmechanisme is gebouwd op een grote cilinder. Bevestig het motoronderdeel met een soldeerbout. De belangrijkste onderdelen zijn bevestigd op een houten basis.
De cilinder wordt gevuld met water en onder de bodem wordt een kaars geplaatst. Een Stirlingmotor, van begin tot eind met de hand gemaakt, wordt getest op prestaties.
Tweede methode: materialen
De motor kan op een andere manier worden gemaakt. Hiervoor heeft u de volgende materialen nodig:
- tin;
- schuim;
- paperclips;
- schijven;
- twee bouten.
Hoe te doen
Schuimrubber wordt heel vaak gebruikt om een eenvoudig huis te maken krachtige motor DIY Stirling. Hieruit wordt een verdringer voor de motor voorbereid. Knip een cirkel van schuim uit. De diameter moet iets kleiner zijn dan die van een blikje en de hoogte moet iets meer dan de helft zijn.
In het midden van het deksel wordt een gat gemaakt voor de toekomstige drijfstang. Om ervoor te zorgen dat het soepel loopt, wordt de paperclip in een spiraal gerold en aan het deksel gesoldeerd.
De schuimcirkel wordt in het midden doorboord met een dunne draad en een schroef en aan de bovenkant vastgezet met een ring. Vervolgens wordt het stuk paperclip verbonden door te solderen.
De verdringer wordt in het gat in het deksel geduwd en door middel van solderen met het blik verbonden om het af te dichten. Aan de paperclip wordt een klein lusje gemaakt en in het deksel wordt nog een groter gat gemaakt.
Het blik wordt tot een cilinder gerold, gesoldeerd en vervolgens aan het blik bevestigd, zodat er helemaal geen scheuren meer zijn.
De paperclip wordt omgezet in een krukas. De afstand moet precies negentig graden zijn. De knie boven de cilinder is iets groter gemaakt dan de andere.
Van de overgebleven paperclips worden schachtstandaards gemaakt. Het membraan is als volgt gemaakt: de cilinder is gewikkeld in polyethyleenfilm, geperst en vastgezet met draad.
De drijfstang is gemaakt van een paperclip, die in een stuk rubber wordt gestoken en het afgewerkte onderdeel wordt aan het membraan bevestigd. De lengte van de drijfstang is zo gemaakt dat het membraan op het onderste aspunt in de cilinder wordt getrokken en op het hoogste punt wordt verlengd. Het tweede deel van de drijfstang is op dezelfde manier gemaakt.
Eén wordt vervolgens op het membraan gelijmd en de andere op de verdringer.
De poten voor de pot kunnen ook van paperclips worden gemaakt en gesoldeerd. Voor de crank wordt een CD gebruikt.
Nu is het hele mechanisme klaar. Het enige dat overblijft is er een kaars onder te plaatsen en aan te steken, en dan een duwtje door het vliegwiel te geven.
Conclusie
Dit is een Stirling-motor op lage temperatuur (gebouwd met mijn eigen handen). Natuurlijk worden dergelijke apparaten op industriële schaal op een heel andere manier vervaardigd. Het principe blijft echter hetzelfde: het luchtvolume wordt verwarmd en vervolgens gekoeld. En dit wordt voortdurend herhaald.
Bekijk ten slotte deze tekeningen van de Stirling-motor (je kunt het zelf maken zonder speciale vaardigheden). Misschien heb je het idee al en wil je iets soortgelijks doen?
Prachtige fabrieksmodellen van Stirlingmotoren kun je uiteraard kopen, zoals in deze Chinese online winkel. Soms wil je echter jezelf creëren en iets maken, zelfs met geïmproviseerde middelen. Op onze website staan al verschillende opties voor het vervaardigen van deze motoren, en bekijk in deze publicatie het complete eenvoudige optie thuis gemaakt.
Bekijk hieronder 3 doe-het-zelf-opties.
Dmitry Petrakov filmde op veler verzoek stap voor stap instructies voor het samenstellen van een krachtige Stirling-motor in verhouding tot zijn grootte en warmteverbruik. Dit model maakt gebruik van materialen die voor elke kijker toegankelijk zijn en voor iedereen toegankelijk zijn; De auteur heeft alle maten in deze video geselecteerd op basis van jarenlange ervaring met het werken met Stirlings van dit ontwerp, en voor dit specifieke exemplaar zijn ze optimaal.
Dit model maakt gebruik van materialen die voor elke kijker toegankelijk en wijdverspreid zijn, waardoor iedereen ze kan verwerven. Ik heb alle maten in deze video geselecteerd op basis van jarenlange ervaring met het werken met Stirlings van dit ontwerp, en voor dit specifieke exemplaar zijn ze optimaal.
Met gevoel, verstand en arrangement.
Stirlingmotor in werking met belasting (waterpomp).
De waterpomp, geassembleerd als een werkend prototype, is ontworpen om samen te werken met Stirling-motoren. Het bijzondere van de pomp ligt in de kleine hoeveelheid energie die nodig is om zijn werk te doen: dit ontwerp gebruikt slechts een klein deel van het dynamische interne werkvolume van de motor en heeft dus een minimaal effect op de prestaties.
Stirlingmotor uit blik
Om het te maken heb je de beschikbare materialen nodig: een blik ingeblikt voedsel, een klein stukje schuimrubber, een cd, twee bouten en paperclips.
Schuimrubber is een van de meest voorkomende materialen die worden gebruikt bij de vervaardiging van Stirling-motoren. De motorverdringer is ervan gemaakt. We snijden een cirkel uit een stuk van ons schuimrubber, maken de diameter twee millimeter kleiner dan de binnendiameter van het blik, en de hoogte iets meer dan de helft ervan.
In het midden van het deksel boren we een gat waar we vervolgens de drijfstang in steken. Om een soepele beweging van de drijfstang te garanderen, maken we van een paperclip een spiraal en solderen deze aan het deksel.
We doorboren de cirkel van schuimrubber met een schroef in het midden en zetten deze vast met een ring aan de bovenkant en aan de onderkant met een ring en moer. Hierna bevestigen we een stuk paperclip door te solderen, nadat we het eerst recht hebben gemaakt.
Nu steken we de verdringer in het vooraf gemaakte gat in het deksel en solderen we het deksel en de pot hermetisch aan elkaar. We maken een kleine lus aan het uiteinde van de paperclip en boren nog een gat in het deksel, maar iets groter dan het eerste.
We maken een cilinder van tin door middel van solderen.
We bevestigen de voltooide cilinder met een soldeerbout aan het blik, zodat er geen gaten meer achterblijven op de soldeerplaats.
We maken een krukas van een paperclip. De knieafstand moet 90 graden zijn. De knie die in hoogte boven de cilinder komt, is 1-2 mm groter dan de andere.
We gebruiken paperclips om standaarden voor de schacht te maken. We maken een membraan. Om dit te doen, plaatsen we een plastic folie op de cilinder, duwen deze een beetje naar binnen en bevestigen deze met schroefdraad aan de cilinder.
We maken de drijfstang die aan het membraan moet worden bevestigd van een paperclip en steken deze in een stuk rubber. De lengte van de drijfstang moet zo worden gemaakt dat het membraan in het onderste dode punt van de as in de cilinder wordt getrokken en op het hoogste punt wordt verlengd. We hebben de tweede drijfstang op dezelfde manier opgezet.
We lijmen de drijfstang met rubber op het membraan en bevestigen de andere aan de verdringer.
We gebruiken een soldeerbout om de poten van de paperclip aan het blik te bevestigen en het vliegwiel aan de krukas. U kunt bijvoorbeeld een cd gebruiken.
Stirlingmotor thuis gemaakt. Nu hoeft u alleen nog maar warmte onder de pot te brengen - een kaars aansteken. En geef na een paar seconden een duwtje op het vliegwiel.
Een eenvoudige Stirling-motor maken (met foto's en video)
www.newphysicist.com
Laten we een Stirlingmotor maken.
Een Stirlingmotor is een warmtemotor die werkt door lucht of ander gas (werkvloeistof) cyclisch te comprimeren en uit te zetten verschillende temperaturen, zodat er een netto omzetting van thermische energie in mechanische arbeid plaatsvindt. Meer specifiek is de Stirlingmotor een regeneratieve thermische motor met een gesloten cyclus en een continu gasvormige werkvloeistof.
Stirlingmotoren hebben meer hoge efficiëntie vergeleken met stoommachines en kan een efficiëntie van 50% bereiken. Ze kunnen ook geruisloos werken en kunnen vrijwel elke warmtebron gebruiken. De thermische energiebron wordt extern door de Stirling-motor gegenereerd in plaats van door interne verbranding, zoals het geval is bij Otto-cyclus- of dieselcyclus-motoren.
Stirlingmotoren zijn compatibel met alternatieve en hernieuwbare energiebronnen, omdat ze kunnen steeds belangrijker worden naarmate de prijzen stijgen traditionele soorten brandstof, en in het licht van problemen als de uitputting van de oliereserves en klimaatverandering.
In dit project geven we je eenvoudige instructies heel eenvoudig te creëren motor Doe-het-zelf Stirling met behulp van een reageerbuis en spuit .
Hoe je een eenvoudige Stirling-motor maakt – Video
Componenten en stappen om een Stirlingmotor te maken
1. Een stuk hardhout of multiplex
Dit is de basis voor uw motor. Het moet dus stijf genoeg zijn om de bewegingen van de motor aan te kunnen. Maak vervolgens drie kleine gaatjes zoals weergegeven in de afbeelding. Je kunt ook multiplex, hout, enz. gebruiken. 
2. Marmer- of glaskralen
In de Stirlingmotor presteren deze ballen belangrijke functie. In dit project fungeert het marmer als verdringer van warme lucht van de warme kant van de reageerbuis naar koude kant. Wanneer marmer de warme lucht verdringt, koelt het af.
3. Stokken en schroeven
Er worden pinnen en schroeven gebruikt om de reageerbuis in een handige positie te houden, zodat deze zonder onderbreking in elke richting vrij kan bewegen.
4. Rubberen stukken
Koop een gum en knip deze uit volgende formulieren. Het wordt gebruikt om de reageerbuis stevig vast te houden en de afdichting te behouden. Er mag geen lekkage zijn bij de monding van de buis. Als dit het geval is, zal het project niet succesvol zijn.
5. Spuit
De spuit is een van de belangrijkste en meest bewegende onderdelen in een eenvoudige Stirling-motor. Voeg wat glijmiddel toe in de spuit, zodat de zuiger vrij in de cilinder kan bewegen. Terwijl de lucht in de reageerbuis uitzet, duwt deze de zuiger naar beneden. Als gevolg hiervan beweegt de spuitcilinder naar boven. Tegelijkertijd rolt de knikker naar de hete kant van de reageerbuis en verdringt de hete lucht en zorgt ervoor dat deze afkoelt (volume verminderen).
6. Reageerbuis De reageerbuis is het belangrijkste en meest werkende onderdeel van een eenvoudige Stirlingmotor. De reageerbuis is gemaakt van een bepaald soort glas (zoals borosilicaatglas) dat zeer hittebestendig is. Het kan dus tot hoge temperaturen worden verwarmd.
Hoe werkt een Stirlingmotor?
Sommige mensen zeggen dat Stirling-motoren eenvoudig zijn. Als dit waar is, dan zijn ze, net als de grote natuurkundige vergelijkingen (bijvoorbeeld E = mc2), eenvoudig: oppervlakkig gezien eenvoudig, maar rijker, complexer en potentieel erg verwarrend totdat je ze beseft. Ik denk dat het veiliger is om Stirling-motoren als complex te beschouwen: veel zeer slechte YouTube-video's laten zien hoe je ze gemakkelijk op een zeer onvolledige en onbevredigende manier kunt 'uitleggen'.
Naar mijn mening kun je een Stirlingmotor niet begrijpen door hem simpelweg te bouwen of door van buitenaf te observeren hoe hij werkt: je moet serieus nadenken over de cyclus van stappen die hij doorloopt, wat er met het gas binnenin gebeurt en hoe dit verschilt. van wat er gebeurt in een conventionele stoommachine.
Het enige dat nodig is om de motor te laten werken, is een temperatuurverschil tussen de warme en koude delen van de gaskamer. Er zijn modellen gebouwd die slechts kunnen werken bij een temperatuurverschil van 4 °C, hoewel fabrieksmotoren waarschijnlijk zullen werken met een verschil van enkele honderden graden. Deze motoren kunnen de meest efficiënte vorm van verbrandingsmotor worden.
Stirlingmotoren en geconcentreerde zonne-energie
Stirlingmotoren bieden een handige methode om thermische energie om te zetten in beweging die een generator kan aandrijven. Het meest voorkomende ontwerp is om de motor in het midden van een parabolische spiegel te plaatsen. Er wordt een spiegel op het trackingapparaat geïnstalleerd zonnestralen gericht op de motor.
* Stirlingmotor als ontvanger
Misschien heb je tijdens je schooltijd met bolle lenzen gespeeld. Zonne-energie concentreren om een stuk papier of een lucifer te verbranden, heb ik gelijk? Nieuwe technologieën ontwikkelen zich dag na dag. Geconcentreerde zonne-energie thermische energie krijgt tegenwoordig steeds meer aandacht.
Hierboven ziet u een korte video van een eenvoudige reageerbuismotor met glazen kralen als verdringer en een glazen injectiespuit als krachtzuiger.
Deze eenvoudige Stirling-motor is gebouwd van materialen die beschikbaar zijn in de meeste wetenschappelijke laboratoria van scholen en kan worden gebruikt om een eenvoudige warmtemotor te demonstreren.
Druk-volumediagram per cyclus
Proces 1 → 2 Expansie van het werkgas aan het hete uiteinde van de reageerbuis, warmte wordt overgedragen op het gas en het gas zet uit, waardoor het volume toeneemt en de plunjer van de spuit omhoog wordt gedrukt.
Proces 2 → 3 Terwijl het marmer naar het hete uiteinde van de reageerbuis beweegt, wordt gas van het hete uiteinde van de reageerbuis naar het koude uiteinde geperst, en terwijl het gas beweegt, brengt het warmte over naar de wand van de reageerbuis.
Proces 3 → 4 Warmte wordt aan het werkgas onttrokken en het volume neemt af, de spuitzuiger beweegt naar beneden.
Proces 4 → 1 Voltooit de cyclus. Het werkgas beweegt van het koude uiteinde van de reageerbuis naar het hete uiteinde terwijl de knikkers het verplaatsen, en ontvangt tijdens het bewegen warmte van de wand van de reageerbuis, waardoor de druk van het gas toeneemt.
De ooit beroemde Stirling-motor werd lange tijd vergeten vanwege het wijdverbreide gebruik van een andere motor (interne verbranding). Maar tegenwoordig horen we steeds meer over hem. Misschien heeft hij een kans om populairder te worden en zijn plaats te vinden in een nieuwe verandering in de moderne wereld?
Verhaal
De Stirlingmotor is een warmtemotor die begin negentiende eeuw werd uitgevonden. De auteur was, zoals duidelijk is, een zekere Stirling genaamd Robert, een priester uit Schotland. Het apparaat is een externe verbrandingsmotor, waarbij het lichaam in een gesloten container beweegt en voortdurend de temperatuur verandert.
Door de verspreiding van een ander type motor werd deze bijna vergeten. Niettemin maakt de Stirling-motor, dankzij de voordelen ervan (veel amateurs bouwen hem thuis met hun eigen handen), weer een comeback.
Het belangrijkste verschil met een verbrandingsmotor is dat de warmte-energie van buitenaf komt en niet in de motor zelf wordt gegenereerd, zoals bij een verbrandingsmotor.
Werkingsprincipe
U kunt zich een gesloten luchtvolume voorstellen, ingesloten in een behuizing met een membraan, dat wil zeggen een zuiger. Wanneer de behuizing opwarmt, zet de lucht uit en werkt, waardoor de zuiger buigt. Dan vindt er afkoeling plaats en buigt het weer. Dit is de werkingscyclus van het mechanisme.
Het is geen wonder dat veel mensen thuis hun eigen thermo-akoestische Stirling-motor maken. Hiervoor is het absolute minimum aan gereedschappen en materialen nodig, die in ieders huis te vinden zijn. Laten we eens kijken naar twee verschillende manieren om er eenvoudig een te maken.
Materialen voor werk
Om met uw eigen handen een Stirling-motor te maken, heeft u de volgende materialen nodig:
- tin;
- stalen spaak;
- koperen buis;
- metaalzaag;
- bestand;
- houten standaard;
- metalen schaar;
- bevestigingsonderdelen;
- soldeerbout;
- solderen;
- soldeer;
- machine.
Dit is alles. De rest is een kwestie van eenvoudige techniek.
Hoe te doen
Een vuurhaard en twee cilinders voor de basis zijn gemaakt van tin, wat een Stirling-motor zal vormen, met uw eigen handen gemaakt. Afmetingen worden onafhankelijk gekozen, rekening houdend met de doeleinden waarvoor dit apparaat is bedoeld. Laten we aannemen dat de motor wordt gemaakt voor demonstratie. Dan zal de ontwikkeling van de hoofdcilinder twintig tot vijfentwintig centimeter zijn, niet meer. De overige delen moeten zich daaraan aanpassen.
Aan de bovenkant van de cilinder zijn twee uitsteeksels en gaten met een diameter van vier tot vijf millimeter gemaakt om de zuiger in beweging te brengen. De elementen zullen fungeren als lagers voor de locatie van het krukapparaat.
Vervolgens maken ze de werkvloeistof van de motor (het wordt gewoon water). Tinnen cirkels worden aan de cilinder gesoldeerd, die in een pijp wordt gerold. Er worden gaten in gemaakt en er worden koperen buizen van vijfentwintig tot vijfendertig centimeter lang en met een diameter van vier tot vijf millimeter ingebracht. Aan het einde controleren ze hoe verzegeld de kamer is geworden door deze met water te vullen.
Vervolgens komt de beurt van de verdringer. Voor de productie wordt een houten plano genomen. De machine wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat deze de vorm aanneemt van een gewone cilinder. De verdringer moet iets kleiner zijn dan de diameter van de cilinder. De optimale hoogte wordt geselecteerd nadat de Stirling-motor met uw eigen handen is gemaakt. Daarom moet de lengte in dit stadium enige marge bevatten.
De spaak wordt omgezet in een cilinderstang. Er wordt een gat gemaakt in het midden van de houten container waar de staaf in past, en deze wordt erin geplaatst. In het bovenste deel van de stang is het noodzakelijk om ruimte te bieden voor het drijfstangapparaat.
Vervolgens nemen ze koperen buizen van vier en een halve centimeter lang en tweeënhalve centimeter in diameter. Aan de cilinder is een cirkel van tin gesoldeerd. Aan de zijkanten van de wanden wordt een gat gemaakt om de container met de cilinder te verbinden.
Ook wordt de zuiger op een draaibank van binnenuit aangepast aan de diameter van de grote cilinder. De stang is aan de bovenzijde scharnierend verbonden.
De montage is voltooid en het mechanisme is afgesteld. Om dit te doen, wordt de zuiger in een grotere cilinder gestoken en verbonden met een andere kleinere cilinder.
Een krukmechanisme is gebouwd op een grote cilinder. Bevestig het motoronderdeel met een soldeerbout. De belangrijkste onderdelen zijn bevestigd op een houten basis.
De cilinder wordt gevuld met water en onder de bodem wordt een kaars geplaatst. Een Stirlingmotor, van begin tot eind met de hand gemaakt, wordt getest op prestaties.
Tweede methode: materialen
De motor kan op een andere manier worden gemaakt. Hiervoor heeft u de volgende materialen nodig:
- tin;
- schuim;
- paperclips;
- schijven;
- twee bouten.
Hoe te doen
Schuimrubber wordt heel vaak gebruikt om thuis met uw eigen handen een eenvoudige Stirling-motor met laag vermogen te maken. Hieruit wordt een verdringer voor de motor voorbereid. Knip een cirkel van schuim uit. De diameter moet iets kleiner zijn dan die van een blikje en de hoogte moet iets meer dan de helft zijn.
In het midden van het deksel wordt een gat gemaakt voor de toekomstige drijfstang. Om ervoor te zorgen dat het soepel loopt, wordt de paperclip in een spiraal gerold en aan het deksel gesoldeerd.
De schuimcirkel wordt in het midden doorboord met een dunne draad en een schroef en aan de bovenkant vastgezet met een ring. Vervolgens wordt het stuk paperclip verbonden door te solderen.
De verdringer wordt in het gat in het deksel geduwd en door middel van solderen met het blik verbonden om het af te dichten. Aan de paperclip wordt een klein lusje gemaakt en in het deksel wordt nog een groter gat gemaakt.
Het blik wordt tot een cilinder gerold, gesoldeerd en vervolgens aan het blik bevestigd, zodat er helemaal geen scheuren meer zijn.
De paperclip wordt omgezet in een krukas. De afstand moet precies negentig graden zijn. De knie boven de cilinder is iets groter gemaakt dan de andere.
Van de overgebleven paperclips worden schachtstandaards gemaakt. Het membraan is als volgt gemaakt: de cilinder is gewikkeld in polyethyleenfilm, geperst en vastgezet met draad.
De drijfstang is gemaakt van een paperclip, die in een stuk rubber wordt gestoken en het afgewerkte onderdeel wordt aan het membraan bevestigd. De lengte van de drijfstang is zo gemaakt dat het membraan op het onderste aspunt in de cilinder wordt getrokken en op het hoogste punt wordt verlengd. Het tweede deel van de drijfstang is op dezelfde manier gemaakt.
Eén wordt vervolgens op het membraan gelijmd en de andere op de verdringer.
De poten voor de pot kunnen ook van paperclips worden gemaakt en gesoldeerd. Voor de crank wordt een CD gebruikt.
Nu is het hele mechanisme klaar. Het enige dat overblijft is er een kaars onder te plaatsen en aan te steken, en dan een duwtje door het vliegwiel te geven.
Conclusie
Dit is een Stirling-motor op lage temperatuur (gebouwd met mijn eigen handen). Natuurlijk worden dergelijke apparaten op industriële schaal op een heel andere manier vervaardigd. Het principe blijft echter hetzelfde: het luchtvolume wordt verwarmd en vervolgens gekoeld. En dit wordt voortdurend herhaald.
Bekijk ten slotte deze tekeningen van de Stirling-motor (je kunt het zelf maken zonder speciale vaardigheden). Misschien heb je het idee al en wil je iets soortgelijks doen?
Het heeft andere soorten energiecentrales verdrongen, maar het werk gericht op het elimineren van het gebruik van deze eenheden duidt op een op handen zijnde verandering in leidende posities.
Sinds het begin van de technologische vooruitgang, toen het gebruik van motoren die intern brandstof verbrandden nog maar net was begonnen, was hun superioriteit niet duidelijk. Stoommachine, als concurrent, biedt veel voordelen: naast de tractieparameters is hij stil, omnivoor, gemakkelijk te bedienen en te configureren. Maar door zijn lichtheid, betrouwbaarheid en efficiëntie kon de verbrandingsmotor de stoom overnemen.
Tegenwoordig staan kwesties als ecologie, efficiëntie en veiligheid voorop. Dit dwingt ingenieurs om zich te concentreren op productie-eenheden die worden aangedreven door hernieuwbare brandstofbronnen. In de 16e eeuw registreerde Robert Stirling een motor aangedreven door externe bronnen warmte. Ingenieurs zijn van mening dat deze eenheid kan worden vervangen moderne leider. De Stirlingmotor combineert efficiëntie, betrouwbaarheid, loopt stil, op welke brandstof dan ook, dit maakt het product tot een speler op de automotive markt.
Robert Stirling (1790-1878):
Geschiedenis van de Stirlingmotor
In eerste instantie werd de installatie ontwikkeld ter vervanging van een door stoom aangedreven machine. Ketels van stoommechanismen explodeerden bij overschrijding aanvaardbare normen druk. Vanuit dit oogpunt is Stirling veel veiliger; het werkt met temperatuurverschillen.
Het werkingsprincipe van een Stirlingmotor is het afwisselend toevoeren of onttrekken van warmte aan de stof waaraan wordt gewerkt. De substantie zelf is ingesloten in volume gesloten soort. De rol van de werkstof wordt vervuld door gassen of vloeistoffen. Er zijn stoffen die als twee componenten gas omgezet worden in vloeistof en omgekeerd. De Stirling-vloeistofzuigermotor is klein van formaat, krachtig en produceert hoge druk.
De afname en toename van het gasvolume tijdens respectievelijk koeling of verwarming wordt bevestigd door de wet van de thermodynamica, volgens welke alle componenten: de mate van verwarming, de hoeveelheid ruimte die door de substantie wordt ingenomen, de kracht die per oppervlakte-eenheid inwerkt zijn gerelateerd en beschreven door de formule:
P*V=n*R*T
- P is de kracht van het gas in de motor per oppervlakte-eenheid;
- V- kwantitatieve waarde bezet door gas in de motorruimte;
- n – molaire hoeveelheid gas in de motor;
- R – gasconstante;
- T – mate van gasverwarming in de motor K,
Stirlingmotormodel:
Vanwege de pretentieloosheid van de installaties zijn motoren onderverdeeld in: vaste brandstof, vloeibare brandstof, zonne-energie, chemische reactie en andere soorten verwarming.
Cyclus
De externe verbrandingsmotor van Stirling maakt gebruik van dezelfde reeks verschijnselen. Het effect van de voortdurende actie in het mechanisme is groot. Hierdoor is het mogelijk om binnen normale afmetingen een motor te ontwerpen met goede prestaties.
Er moet rekening mee worden gehouden dat het ontwerp van het mechanisme een verwarming, een koelkast en een regenerator omvat, een apparaat dat warmte uit de substantie verwijdert en de warmte op het juiste moment teruggeeft.
Ideale Stirling-cyclus (temperatuur-volumediagram):
Ideale cirkelvormige verschijnselen:
- 1-2 Wijziging lineaire afmetingen stoffen met constante temperatuur;
- 2-3 Warmteafvoer van de substantie naar de warmtewisselaar, de ruimte die constant door de substantie wordt ingenomen;
- 3-4 Geforceerde verkleining van de ruimte die door de substantie wordt ingenomen, de temperatuur is constant, warmte wordt overgedragen naar de koeler;
- 4-1 Geforceerde stijging van de temperatuur van een stof, de bezette ruimte is constant, warmte wordt geleverd vanuit een warmtewisselaar.
Ideale Stirling-cyclus (druk-volumediagram):
Uit de berekening (mol) van de stof:
Warmte-inbreng:
Warmte ontvangen door de koeler:
De warmtewisselaar ontvangt warmte (proces 2-3), de warmtewisselaar geeft warmte af (proces 4-1):
R – Universele gasconstante;
СV – vermogen ideaal gas warmte vasthouden terwijl dezelfde hoeveelheid ingenomen ruimte behouden blijft.
Door het gebruik van een regenerator blijft een deel van de warmte achter als de energie van het mechanisme en verandert niet tijdens de passerende cirkelvormige verschijnselen. De koelkast krijgt minder hitte Zo bespaart de warmtewisselaar warmte van de verwarmer. Dit verhoogt het rendement van de installatie.
Circulaire fenomeenefficiëntie:
ɳ = 
Het is opmerkelijk dat zonder een warmtewisselaar een reeks Stirling-processen haalbaar is, maar de efficiëntie ervan zal aanzienlijk lager zijn. Het achterstevoren doorlopen van de reeks processen leidt tot een beschrijving van het koelmechanisme. In dit geval is de aanwezigheid van een regenerator voorwaarde, omdat het bij het passeren van (3-2) onmogelijk is om de substantie uit de koeler te verwarmen, waarvan de temperatuur veel lager is. Het is ook onmogelijk om warmte over te dragen aan de verwarmer (1-4), waarvan de temperatuur hoger is.
Werkingsprincipe van de motor
Om te begrijpen hoe de Stirlingmotor werkt, moeten we de structuur en frequentie van de verschijnselen van de eenheid begrijpen. Het mechanisme zet de warmte die wordt ontvangen van de verwarmer die zich buiten het product bevindt, om in een kracht op het lichaam. Het hele proces vindt plaats als gevolg van een temperatuurverschil in de werksubstantie die zich in een gesloten circuit bevindt.
Het werkingsprincipe van het mechanisme is gebaseerd op uitzetting als gevolg van hitte. Direct vóór de expansie wordt de substantie in een gesloten lus verwarmd. Dienovereenkomstig wordt de substantie, voordat deze wordt gecomprimeerd, gekoeld. De cilinder zelf (1) is omhuld door een watermantel (3) en warmte wordt naar de bodem toegevoerd. De zuiger die het werk doet (4) wordt in een huls geplaatst en afgedicht met ringen. Tussen de zuiger en de bodem bevindt zich een verplaatsingsmechanisme (2), dat aanzienlijke openingen heeft en vrij kan bewegen. De substantie, gelegen in een gesloten lus, beweegt door het kamervolume dankzij de verdringer. De beweging van materie is in twee richtingen beperkt: de onderkant van de zuiger, de onderkant van de cilinder. De beweging van de verdringer wordt verzorgd door een stang (5), die door de zuiger gaat en werkt als gevolg van een excentriek met een vertraging van 90° in vergelijking met de zuigeraandrijving.
- Positie "A":
De zuiger bevindt zich in de laagste positie, de substantie wordt gekoeld door de wanden.
- Positie "B":
De verdringer neemt de bovenste positie in, beweegt, stuurt de substantie door de eindgleuven naar de bodem en koelt zichzelf af. De zuiger blijft bewegingloos.
- Positie "C":
De substantie ontvangt warmte, onder invloed van warmte neemt het volume toe en tilt de expander met de zuiger naar boven. Het werk is gedaan, waarna de verdringer naar de bodem zakt, de substantie naar buiten duwt en afkoelt.
- Positie "D":
De zuiger beweegt naar beneden, comprimeert de gekoelde substantie en nuttig werk. Het vliegwiel dient in het ontwerp als energieaccumulator.
Het beschouwde model heeft geen regenerator, dus de efficiëntie van het mechanisme is niet hoog. De warmte van de substantie nadat het werk is gedaan, wordt via de wanden overgedragen op het koelmiddel. De temperatuur heeft geen tijd om met de vereiste hoeveelheid te dalen, waardoor de koeltijd langer wordt en het motortoerental laag is.
Soorten motoren
Structureel zijn er verschillende opties die het Stirling-principe gebruiken, de belangrijkste typen worden overwogen:
Het ontwerp maakt gebruik van twee verschillende zuigers die in verschillende circuits zijn geplaatst. Het eerste circuit wordt gebruikt voor verwarming, het tweede circuit voor koeling. Dienovereenkomstig heeft elke zuiger zijn eigen regenerator (warm en koud). Het apparaat heeft goede waarde kracht naar volume. Het nadeel is dat de temperatuur van de hete regenerator ontwerpproblemen veroorzaakt.
- Motor "β - Stirling":
Het ontwerp maakt gebruik van één gesloten circuit, met verschillende temperaturen aan de uiteinden (koud, warm). In de holte bevindt zich een zuiger met een verdringer. De verdringer verdeelt de ruimte in een koude en warme zone. De uitwisseling van koude en warmte vindt plaats door een stof door een warmtewisselaar te pompen. Structureel is de warmtewisselaar gemaakt in twee versies: extern, gecombineerd met een verdringer.
- Motor "γ - Stirling":
Het zuigermechanisme omvat het gebruik van twee gesloten circuits: koud en met een verdringer. Er wordt stroom uit de koude zuiger gehaald. De zuiger met de verdringer is aan de ene kant heet en aan de andere kant koud. De warmtewisselaar bevindt zich zowel binnen als buiten de constructie.
Sommige energiecentrales zijn niet vergelijkbaar met de belangrijkste typen motoren:
- Roterende Stirling-motor.
Structureel heeft de uitvinding twee rotoren op een as. Het onderdeel voert rotatiebewegingen uit besloten ruimte cilindrische vorm. Er wordt een synergetische aanpak voor de implementatie van de cyclus vastgelegd. Het lichaam bevat radiale sleuven. In de uitsparingen worden lamellen met een bepaald profiel gestoken. De platen worden op de rotor geplaatst en kunnen langs de as bewegen terwijl het mechanisme draait. Alle details creëren wisselende volumes waarin fenomenen plaatsvinden. De volumes van verschillende rotoren zijn met elkaar verbonden via kanalen. De locatie van de kanalen is 90° ten opzichte van elkaar verschoven. De verschuiving van de rotoren ten opzichte van elkaar bedraagt 180°.
- Thermo-akoestische Stirlingmotor.
De motor maakt gebruik van akoestische resonantie om processen uit te voeren. Het principe is gebaseerd op de beweging van materie tussen een warme en koude holte. Het circuit vermindert het aantal bewegende delen, de moeilijkheid bij het verwijderen van het ontvangen vermogen en het behouden van resonantie. Het ontwerp verwijst naar het motortype met vrije zuiger.
DIY Stirling-motor
Tegenwoordig kun je in een online winkel vaak souvenirs vinden die zijn gemaakt in de vorm van de betreffende motor. Structureel en technologisch zijn de mechanismen vrij eenvoudig, een Stirling-motor kan eenvoudig met uw eigen handen worden geconstrueerd uit de beschikbare materialen. Op internet vindt u een grote hoeveelheid materiaal: video's, tekeningen, berekeningen en andere informatie over dit onderwerp.
Stirlingmotor op lage temperatuur:
- Laten we eens kijken naar de eenvoudigste versie van een golfmotor, waarvoor je een blikje, zacht polyurethaanschuim, een schijf, bouten en paperclips nodig hebt. Al deze materialen zijn gemakkelijk thuis te vinden, het enige dat overblijft is het volgende doen:
- Neem zacht polyurethaanschuim en snijd een cirkel die twee millimeter kleiner is in diameter vanaf de binnendiameter van het blikje. Schuimhoogte twee millimeter meer dan de helft kan hoogte. Schuimrubber speelt de rol van verdringer in de motor;
- Neem het deksel van de pot, maak een gat in het midden met een diameter van twee millimeter. Soldeer een holle staaf in het gat, die zal dienen als geleider voor de drijfstang van de motor;
- Neem een uit schuim gesneden cirkel, steek een schroef in het midden van de cirkel en vergrendel deze aan beide kanten. Soldeer een vooraf rechtgetrokken paperclip aan de ring;
- Boor een gat twee centimeter van het midden, drie millimeter in diameter, steek de verdringer door het centrale gat van het deksel, soldeer het deksel aan de pot;
- Maak een kleine cilinder uit blik, anderhalve centimeter in diameter, soldeer deze aan het deksel van het blik, zodat het zijgat van het deksel duidelijk gecentreerd is in de motorcilinder;
- Maak een motorkrukas van een paperclip. De berekening wordt zo uitgevoerd dat de knieafstand 90° bedraagt;
- Maak een standaard voor de krukas van de motor. Maak een elastisch membraan van polyethyleenfilm, plaats de film op de cilinder, duw hem erdoorheen, bevestig hem;
- Maak je eigen motordrijfstang, buig het ene uiteinde van het rechtgetrokken product in de vorm van een cirkel, steek het andere uiteinde in een stuk gum. De lengte wordt zo aangepast dat op het laagste punt van de schacht het membraan wordt ingetrokken en op het hoogste punt het membraan zoveel mogelijk wordt uitgetrokken. Stel de andere drijfstang af volgens hetzelfde principe;
- Lijm de motordrijfstang met een rubberen punt op het membraan. Bevestig de drijfstang zonder rubberen punt aan de verdringer;
- Plaats het schijfvliegwiel op het krukmechanisme van de motor. Bevestig de poten aan de pot zodat u het product niet in uw handen houdt. Door de hoogte van de poten kun je een kaars onder de pot plaatsen.
Nadat het mogelijk is geworden om thuis een Stirlingmotor te maken, wordt de motor gestart. Om dit te doen, plaatst u een brandende kaars onder de pot en geeft u, nadat de pot is opgewarmd, een duw tegen het vliegwiel.
De overwogen installatieoptie kan snel thuis worden gemonteerd, bijvoorbeeld visueel hulpmiddel. Als je een doel stelt en de wens hebt om een Stirling-motor zo dicht mogelijk bij fabrieksanalogen te maken, in gratis toegang Er zijn tekeningen van alle details. Stapsgewijze uitvoering Met elk knooppunt kunt u een werkindeling maken die niet slechter is dan commerciële versies.
Voordelen
De Stirlingmotor heeft de volgende voordelen:
- Om de motor te laten werken is een temperatuurverschil nodig; welke brandstof de verwarming veroorzaakt, is niet belangrijk;
- Het is niet nodig om bijlagen en hulpapparatuur het motorontwerp is eenvoudig en betrouwbaar;
- De levensduur van de motor bedraagt, vanwege de ontwerpkenmerken, 100.000 bedrijfsuren;
- De werking van de motor veroorzaakt geen vreemd geluid, aangezien er geen ontploffing is;
- Het werkingsproces van de motor gaat niet gepaard met de uitstoot van afvalstoffen;
- De werking van de motor gaat gepaard met minimale trillingen;
- De processen in de cilinders van de installatie zijn milieuvriendelijk. Door de juiste warmtebron te gebruiken, blijft uw motor schoon.
Gebreken
De nadelen van de Stirling-motor zijn onder meer:
- Het is moeilijk om massaproductie tot stand te brengen, omdat het ontwerp van de motor het gebruik ervan vereist grote hoeveelheid materialen;
- Hoog gewicht en grote afmetingen van de motor, omdat het voor effectieve koeling noodzakelijk is om een grote radiator te gebruiken;
- Om de efficiëntie te verhogen, wordt de motor versterkt met behulp van complexe stoffen(waterstof, helium), wat de werking van het apparaat gevaarlijk maakt;
- De hoge temperatuurbestendigheid van staallegeringen en hun thermische geleidbaarheid bemoeilijken het productieproces van motoren. Aanzienlijke warmteverliezen in de warmtewisselaar verminderen de efficiëntie van de eenheid, en het gebruik van specifieke materialen maakt de vervaardiging van de motor duur;
- Om de motor af te stellen en van modus naar modus te schakelen, moeten speciale bedieningsapparaten worden gebruikt.
Gebruik
De Stirlingmotor heeft zijn niche gevonden en wordt actief gebruikt waar grootte en omnivoorheid een belangrijk criterium zijn:
- Stirlingmotor-elektrische generator.
Mechanisme voor het omzetten van warmte in elektrische energie. Vaak zijn er producten die worden gebruikt als draagbare toeristengeneratoren, installaties voor het gebruik van zonne-energie.
- De motor werkt als een pomp (elektriciteit).
De motor wordt gebruikt voor installatie in een circuit verwarmingssystemen, besparing op elektrische energie.
- De motor werkt als een pomp (verwarming).
In landen met warme klimaten wordt de motor gebruikt als ruimteverwarming.
Stirlingmotor op een onderzeeër:
- De motor werkt als een pomp (koeler).
Bijna alle koelkasten gebruiken warmtepompen Door het installeren van een Stirling-motor worden hulpbronnen bespaard.
- De motor werkt als een pomp, waardoor een ultralage verwarmingsgraad ontstaat.
Het apparaat wordt gebruikt als koelkast. Om dit te doen, wordt het proces in de tegenovergestelde richting gestart. De units maken gas vloeibaar en koelen meetelementen in precisiemechanismen.
- Motor voor onderwaterapparatuur.
De onderzeeërs van Zweden en Japan worden aangedreven door motoren.
Stirlingmotor als zonne-installatie:
- De motor is als een energieaccumulator.
Brandstof in dergelijke eenheden, gesmolten zout en motor worden gebruikt als energiebron. De energiereserves van de motor lopen voor op chemische elementen.
- Zonne-motor.
Zet zonne-energie om in elektriciteit. De stof is in dit geval waterstof of helium. De motor wordt in het brandpunt geplaatst van de maximale concentratie zonne-energie die wordt gecreëerd met behulp van een paraboolantenne.
