Een Stirlingmotor is een motor die kan worden aangedreven door thermische energie. In dit geval is de warmtebron absoluut niet belangrijk. Het belangrijkste is dat er een temperatuurverschil is, in dat geval zal deze motor werken. De auteur bedacht hoe je een model van zo'n motor uit een Coca-Cola-blikje kon maken.

Materialen en gereedschappen
- een ballon;
- 3 blikjes cola;
- elektrische klemmen, vijf stuks (voor 5A);
- nippels voor bevestiging fietsspaken (2 stuks);
- metaalwol;
- een stuk staaldraad van 30 cm lang en 1 mm in doorsnede;
- een stuk dikke draad van staal of koper met een diameter van 1,6 tot 2 mm;
- een speld van hout met een diameter van 20 mm (lengte 1 cm);
- dop van de fles (kunststof);
- elektrische bedrading (30 cm);
- Superlijm;
- gevulkaniseerd rubber (ongeveer 2 vierkante centimeter);
- vislijn (lengte ongeveer 30 cm);
- een paar gewichten om te balanceren (bijvoorbeeld nikkel);
- cd's (3 stuks);
- briefpapier knoppen;
- nog een blikje voor de vervaardiging van de vuurkist;
- hittebestendige siliconen en blik om waterkoeling te creëren.

Stap een. Blikken klaarmaken
Allereerst moet je twee blikken nemen en de toppen ervan afsnijden. Als de toppen met een schaar worden gesneden, moeten de resulterende gekartelde randen met een vijl worden verwijderd.
Vervolgens moet je de bodem van het blik afsnijden. Dit kan met een mes.

Stap twee. Diafragma maken
Als diafragma gebruikte de auteur een ballon, die was versterkt met gevulkaniseerd rubber. De bal moet worden gesneden en over de pot worden getrokken, zoals op de afbeelding. Vervolgens wordt een stuk gevulkaniseerd rubber op het midden van het membraan gelijmd. Nadat de lijm is uitgehard, wordt een gat in het midden van het diafragma geponst om de draad te installeren. De eenvoudigste manier om dit te doen is met een punaise, die tot de montage in het gat kan worden gelaten.

Stap drie. Snijden en gaten maken in het deksel
In de wanden van het deksel moeten twee gaten van 2 mm worden geboord, deze zijn nodig om de scharnieras van de hendels te installeren. Er moet nog een gat in de bodem van het deksel worden geboord, er gaat een draad doorheen, die wordt aangesloten op de verdringer.

In de laatste fase moet het deksel worden gesneden zoals weergegeven in de afbeelding. Dit wordt gedaan zodat de verdringerdraad niet aan de randen van het deksel blijft haken. Huishoudscharen zijn geschikt voor dergelijk werk.

Stap vier. Boren
U moet twee gaten in de pot boren voor de lagers. In dit geval is dit gedaan met een boor van 3,5 mm.

Stap vijf. Een kijkvenster maken
In het motorhuis moet een kijkvenster worden uitgesneden. Nu zal het mogelijk zijn om te observeren hoe alle knooppunten van het apparaat functioneren.

Stap zes. Wijziging van de terminals
U moet de klemmen nemen en de plastic isolatie ervan verwijderen. Vervolgens wordt een boor genomen en worden doorgaande gaten gemaakt aan de randen van de terminals. In totaal moeten er 3 terminals worden geboord, terwijl er twee niet moeten worden geboord.

Stap zeven. Maak gebruik van creatie
Als materiaal voor het maken van de hefbomen wordt koperdraad met een diameter van 1,88 mm gebruikt. Hoe u de breinaalden precies moet buigen, wordt op de foto's getoond. Je kunt ook staaldraad gebruiken, het is gewoon prettiger om met koper te werken.

Stap acht. Lager creatie
Je hebt twee fietsnippels nodig om de lagers te maken. De diameter van de gaten moet worden gecontroleerd. De auteur boorde ze door met een boor van 2 mm.

Stap negen. Hendels en lagers installeren
Hendels kunnen direct door het kijkvenster worden geïnstalleerd. Het ene uiteinde van de draad moet lang zijn met een vliegwiel erop. De lagers moeten goed op hun plaats passen. Als er speling is, kunnen ze worden gelijmd.

Stap tien. Maak een verdringer
De verdringer is gemaakt van staalwol voor het polijsten. Om een ​​verdringer te maken, wordt een staaldraad genomen, wordt er een haak aan gemaakt en vervolgens wordt de hoeveelheid watten op de draad gewikkeld. De verdringer moet zo groot zijn dat hij vrij in de pot kan bewegen. De totale hoogte van de verdringer mag niet groter zijn dan 5 cm.

Dientengevolge moet je aan de ene kant van de watten een spiraal van draad vormen zodat deze niet uit de watten komt, en aan de andere kant wordt een lus gemaakt van de draad. Aan deze lus wordt vervolgens een vislijn vastgemaakt, die vervolgens door het midden van het diafragma wordt getrokken. Het gevulkaniseerde rubber moet zich in het midden van de container bevinden.

Stap 11. Maak een drukvat
U moet de bodem van de pot afsnijden zodat er ongeveer 2,5 cm van de basis is. De verdringer moet samen met het membraan in het reservoir worden geplaatst. Daarna wordt dit hele mechanisme aan het einde van het blik geïnstalleerd. Het diafragma moet een beetje worden aangedraaid, zodat het niet doorbuigt.

Dan moet je een niet-geboorde terminal nemen en de vislijn er doorheen spannen. De knoop moet zo worden gelijmd dat deze niet beweegt. De draad moet goed gesmeerd zijn met olie en er tegelijkertijd voor zorgen dat de verdringer gemakkelijk de lijn mee trekt.
Stap 12. Maak duwstangen
Duwstangen verbinden het diafragma en de hendels. Dit doe je met een stuk koperdraad van 15 cm.

Stap 13. Een vliegwiel maken en installeren
3 oude cd's zijn gebruikt om het vliegwiel te maken. Een houten staaf wordt gebruikt als het centrale deel. Na montage van het vliegwiel wordt de krukasstang verbogen, waardoor het vliegwiel er niet meer af valt.

In de laatste fase wordt het hele mechanisme in elkaar gezet.

Stirlings motor. Voor bijna elke doe-het-zelver kan dit prachtige ding een echt medicijn worden. Het is voldoende om het één keer te doen en het aan het werk te zien, omdat je ze keer op keer wilt doen. Door de relatieve eenvoud van deze motoren kunnen ze letterlijk van afval worden gemaakt. Ik zal niet ingaan op algemene principes en structuur. Op internet is hierover veel informatie te vinden. Bijvoorbeeld: Wikipedia. Laten we direct doorgaan met de constructie van de eenvoudigste lage-temperatuur gamma-Stirling.

Om met onze eigen handen een motor te bouwen, hebben we twee deksels voor glazen potten nodig. Ze zullen fungeren als een koud en warm onderdeel. Van deze hoezen wordt met een schaar een rand geknipt

In één deksel is in het midden een gat gemaakt. De grootte van het gat moet iets kleiner zijn dan de diameter van de toekomstige cilinder.

Het lichaam van de Stirlingmotor is gesneden uit een plastic melkfles. Deze flessen zijn gewoon verdeeld in ringen. We hebben er een nodig. Houd er rekening mee dat de flessen enigszins kunnen verschillen voor verschillende soorten melk.

De carrosserie wordt met een kunststof epoxyverbinding of kit op het deksel gelijmd.

Een marker body is perfect als cilinder. In dit model heeft de dop een kleinere diameter dan de marker zelf en kan deze een zuiger worden.

Een klein deel wordt afgesneden van de marker. Bij de dop is een deel van de bovenkant afgesneden.

Het is een verdringer. Tijdens de werking van de Stirlingmotor verplaatst deze de lucht in de behuizing van het warme deel naar het koude deel en vice versa. Gemaakt van afwasspons. In het midden is een magneet gelijmd.

Omdat de bovenklep van plaatstaal is, kan deze magnetisch worden aangetrokken. De verdringer kan vast komen te zitten. Om dit te voorkomen, moet de magneet extra worden vastgezet met een kartonnen cirkel.

De dop is gevuld met epoxy. Aan beide uiteinden zijn gaten geboord voor het bevestigen van de magneet en de drijfstanghouder. De gaten worden direct getapt met een schroef. Deze schroeven zijn nodig om de motor fijn af te stellen. De magneet in de zuiger is op de schroef gelijmd en is zo afgesteld dat deze de verdringer vanaf de onderkant van de cilinder aantrekt. U moet ook een rubberen stop op deze magneet lijmen. Een deel van een fietsbuis of een gum is voldoende. De begrenzer is nodig zodat de magneten van de zuiger en de verdringer niet teveel aantrekken. Anders is de druk mogelijk niet voldoende om de magnetische binding te verbreken.

Bovenop de zuiger is een rubberen pakking gelijmd. Het is nodig voor de dichtheid en om de behuizing te beschermen tegen scheuren.

Het zuigerhuis is gemaakt van een rubberen handschoen. Je moet de pink afsnijden.

Nadat de behuizing is vastgelijmd, wordt er nog een rubberen pakking bovenop gelijmd. Met een priem wordt een gat geprikt door de rubberen pakkingen en de behuizing. In dit gat wordt de drijfstanghouder geschroefd. Deze houder is gemaakt van een schroef en een gesoldeerde ring.

Als krukashouder was een epoxypakket perfect. Precies dezelfde pot kan onder de bruisende vitamines of aspirine vandaan worden gehaald.

De bodem van deze pot wordt afgesneden en er worden gaten gemaakt. Aan de bovenkant - om de krukas vast te houden. Aan de onderkant - voor toegang tot de drijfstangbevestiging.

De krukas en drijfstang zijn gemaakt van draad. Witte stukken zijn de limiter. Gemaakt van een chupa chups buis. Uit deze buis worden kleine stukjes gesneden en de resulterende delen worden in de lengte gesneden. Hierdoor zijn ze makkelijker aan te trekken. De kniehoogte wordt bepaald door de helft van de afstand die de cilinder moet afleggen van het laagste punt naar het hoogste punt waarop de magnetische binding ophoudt te werken.

We hebben dus alles klaar voor de eerste tests. Eerst moet je de dichtheid controleren. Je moet in de cilinder blazen. Alle voegen kunnen worden afgeschuurd met afwasmiddel. De minste luchtlekkage en de motor zal niet werken. Als alles in orde is met de dichtheid, kunt u de zuiger plaatsen en de behuizing vastzetten met een rubberen band.

In de onderste positie van de cilinder moet de verdringer naar boven worden getrokken. Vervolgens wordt de hele structuur op een kop heet water geplaatst. Na een tijdje zal de lucht in de motor opwarmen en de zuiger naar buiten duwen. Op een gegeven moment zal de magnetische binding worden verbroken en zal de verdringer naar de bodem vallen. Zo komt de lucht in de motor niet meer in contact met het verwarmde deel en begint af te koelen. De zuiger begint terug te trekken. Idealiter zou de zuiger op en neer moeten gaan bewegen. Maar dit kan niet gebeuren. Ofwel zal de druk niet voldoende zijn om de zuiger te bewegen, ofwel zal de lucht te veel opwarmen en zal de zuiger niet helemaal naar binnen worden getrokken. Dienovereenkomstig kan deze motor dode zones hebben. Het is niet echt eng. Het belangrijkste is dat de dode zones niet te groot zijn. Een vliegwiel is nodig om de dode zones te compenseren.

Een ander heel belangrijk onderdeel van deze etappe is dat je hier kunt voelen hoe de Stirlingmotor werkt. Ik herinner me mijn eerste styling, die niet werkte omdat ik niet kon achterhalen hoe en hoe dit ding werkt. Hier kunt u de zuiger helpen met uw handen op en neer te bewegen en te voelen hoe de druk toeneemt en afneemt.

Dit ontwerp kan enigszins worden verbeterd door een spuit aan de bovenkap toe te voegen. Deze spuit moet ook op epoxy worden geplaatst, de naaldhouder moet iets worden afgesneden. De positie van de zuiger in de spuit moet in de middelste positie zijn. Met deze spuit kunt u het luchtvolume in de motor aanpassen. Opstarten en afstellen zal veel gemakkelijker zijn.

U kunt dus de krukashouder monteren. De hoogte van de drijfstang naar de cilinder wordt afgesteld met een schroef.

Het vliegwiel is gemaakt van een cd. Het gat is afgedicht met plastic epoxy. Dan moet je precies in het midden een gat boren. Het vinden van een centrum is heel eenvoudig. We gebruiken de eigenschappen van een rechthoekige driehoek ingeschreven in een cirkel. Zijn hypotenusa loopt door het centrum. U moet een vel papier in een rechte hoek op de rand van de schijf bevestigen. Oriëntatie is niet belangrijk. Op de kruising van de zijkanten van het vel met de rand van de schijf brengen we markeringen aan. De lijn die door deze markeringen wordt getrokken, gaat door het midden. Als we de tweede lijn op een andere plaats tekenen, krijgen we op de kruising het exacte middelpunt.

Alle motoren zijn klaar.

We zetten de Stirlingmotor op een kop kokend water. We wachten nog een beetje en hij moet zichzelf verdienen. Als dit niet gebeurt, moet je hem een ​​beetje helpen met je hand.

Productieproces op video.

Stirlingmotor aan het werk

Ecologie van het verbruik Wetenschap en technologie: De Stirlingmotor wordt meestal gebruikt in situaties waar een apparaat voor het omzetten van thermische energie nodig is, wat eenvoudig en efficiënt is.

Minder dan honderd jaar geleden probeerden verbrandingsmotoren hun rechtmatige plaats te veroveren in de concurrentie tussen andere beschikbare machines en bewegende mechanismen. Tegelijkertijd was in die tijd de superioriteit van de benzinemotor niet zo duidelijk. De bestaande machines op stoommachines onderscheidden zich door hun stille werking, voor die tijd uitstekende vermogenseigenschappen, onderhoudsgemak en het gebruik van verschillende soorten brandstof. In de verdere strijd om de markt prevaleerden verbrandingsmotoren vanwege hun efficiëntie, betrouwbaarheid en eenvoud.

De verdere race voor de verbetering van eenheden en voortstuwingsmechanismen, waarin gasturbines en roterende typen motoren in het midden van de 20e eeuw hun intrede deden, leidde ertoe dat, ondanks de suprematie van de benzinemotor, pogingen werden ondernomen om een volledig nieuw type motor in het "speelveld" - thermisch, voor het eerst uitgevonden in 1861 door een Schotse priester genaamd Robert Stirling. De motor is vernoemd naar de maker.

STIRLING MOTOR: DE FYSIEKE KANT VAN HET PROBLEEM

Om te begrijpen hoe een Stirling-krachtcentrale op tafel werkt, moet men algemene informatie over de werkingsprincipes van warmtemotoren begrijpen. Fysiek is het werkingsprincipe het gebruik van mechanische energie, die wordt verkregen tijdens de expansie van een gas tijdens verwarming en de daaropvolgende compressie tijdens afkoeling. Om het werkingsprincipe te demonstreren, kan een voorbeeld worden gegeven op basis van een gewone plastic fles en twee potten, waarvan de ene koud water bevat en de andere heet.

Bij het onderdompelen van de fles in koud water, waarvan de temperatuur dicht bij de temperatuur van ijsvorming ligt, met voldoende koeling van de lucht in de plastic container, moet deze worden afgesloten met een stop. Verder, wanneer de fles in kokend water wordt geplaatst, "schiet" de kurk na een tijdje krachtig uit, omdat in dit geval de verwarmde lucht een werk heeft gedaan dat vele malen groter is dan wat tijdens het afkoelen wordt gedaan. Bij herhaalde herhaling van het experiment verandert het resultaat niet.

De eerste machines, die werden gebouwd met behulp van de Stirling-motor, reproduceerden getrouw het proces dat in het experiment werd gedemonstreerd. Uiteraard vereiste het mechanisme een verbetering in het gebruik van een deel van de warmte die het gas tijdens het koelproces verloor voor verdere verwarming, waardoor warmte kon worden teruggevoerd naar het gas om de verwarming te versnellen.

Maar zelfs de toepassing van deze innovatie kon de stand van zaken niet redden, aangezien de eerste Stirlings zich onderscheidden door hun grote omvang en laag vermogen. In de toekomst zijn er meer dan eens pogingen gedaan om het ontwerp te moderniseren om een ​​vermogen van 250 pk te bereiken. leidde ertoe dat met een cilinder met een diameter van 4,2 meter het werkelijke vermogen dat de Stirling-centrale produceerde in 183 kW in feite slechts 73 kW was.

Alle Stirling-motoren werken volgens het principe van de Stirling-cyclus, die bestaat uit vier hoofdfasen en twee tussenfasen. De belangrijkste zijn verwarming, expansie, koeling en krimp. De overgang naar de koudegenerator en de overgang naar het verwarmingselement worden beschouwd als de overgangsfase. Het nuttige werk van de motor is uitsluitend gebaseerd op het temperatuurverschil tussen de verwarmings- en koeldelen.

MODERNE STIRLING-CONFIGURATIES

Moderne techniek onderscheidt drie hoofdtypen van dergelijke motoren:

• alpha-styling, waarvan het verschil zit in twee actieve zuigers die zich in afzonderlijke cilinders bevinden. Van alle drie de opties heeft dit model het hoogste vermogen, met de hoogste temperatuur van de verwarmingszuiger;
• beta-styling, gebaseerd op één cilinder, waarvan het ene deel heet is en het andere deel koud;
• gamma-styling, die naast de piston ook een verdringer heeft.

De productie van de Stirling-krachtcentrale zal afhangen van de keuze van het motormodel, dat rekening zal houden met alle positieve en negatieve aspecten van een dergelijk project.

VOOR-EN NADELEN

Door hun ontwerpkenmerken hebben deze motoren een aantal voordelen, maar ze zijn niet zonder nadelen.

De desktop-krachtcentrale van Stirling, die niet in een winkel kan worden gekocht, maar alleen van amateurs die dergelijke apparaten zelfstandig verzamelen, omvat:

• grote afmetingen, die worden veroorzaakt door de noodzaak van constante koeling van de werkzuiger;
• het gebruik van hoge druk, die nodig is om de prestaties en het vermogen van de motor te verbeteren;
• warmteverlies, dat optreedt als gevolg van het feit dat de vrijgekomen warmte niet wordt overgedragen aan de werkvloeistof zelf, maar via een systeem van warmtewisselaars, waarvan de verwarming leidt tot een verlies aan efficiëntie;
• een drastische vermindering van het vermogen vereist de toepassing van speciale principes die verschillen van de traditionele principes voor benzinemotoren.

Naast de nadelen hebben energiecentrales die op Stirling-eenheden werken onmiskenbare voordelen:

• elk type brandstof, aangezien deze motor, net als alle motoren die warmte-energie gebruiken, in elke omgeving kan werken bij een temperatuurverschil;
• winstgevendheid. Deze apparaten kunnen een uitstekende vervanging zijn voor stoomeenheden in het geval van de noodzaak om zonne-energie te verwerken, met een 30% hoger rendement;
• milieuveiligheid. Omdat de kW-tafelmodelcentrale geen uitlaatmoment creëert, produceert ze geen geluid en stoot ze geen schadelijke stoffen uit in de atmosfeer. Gewone warmte werkt als een krachtbron en de brandstof brandt bijna volledig op;
• constructieve eenvoud. Voor zijn werk heeft Stirling geen extra onderdelen of armaturen nodig. Hij kan zelfstandig starten zonder gebruik te maken van een starter;
• langere levensduur. Door zijn eenvoud kan de motor meer dan honderd uur continu draaien.

STIRLING MOTOR TOEPASSINGEN

De Stirlingmotor wordt meestal gebruikt in situaties waar een apparaat voor het omzetten van thermische energie nodig is, wat eenvoudig is, terwijl het rendement van andere soorten thermische eenheden onder vergelijkbare omstandigheden aanzienlijk lager is. Heel vaak worden dergelijke eenheden gebruikt voor het aandrijven van pompapparatuur, koelkamers, onderzeeërs, batterijen die energie opslaan.

Een van de veelbelovende gebieden voor het gebruik van Stirling-motoren zijn zonne-energiecentrales, aangezien dit apparaat met succes kan worden gebruikt om de energie van zonnestralen om te zetten in elektrische energie. Om dit proces te bereiken, wordt de motor in het brandpunt van een spiegel geplaatst die de zonnestralen verzamelt, wat zorgt voor een permanente verlichting van het te verwarmen gebied. Hierdoor kan zonne-energie op een klein gebied worden gericht. In dit geval is de brandstof voor de motor helium of waterstof. gepubliceerd