Стирлинг қозғалтқышы дегеніміз не? Стирлинг қозғалтқышы қалай жұмыс істейді? Стирлинг қозғалтқышы қалай ашылды? Ол қандай салаларда қолданылады? Жылу энергиясы қозғалыс энергиясына қалай айналады? Stirling қозғалтқыштары туралы мәліметтер біздің мақалада.

Stirling Engine дегеніміз не?

Стирлинг қозғалтқышы - жабық камераны сыртқы қыздыру нәтижесінде пайда болатын энергияны механикалық энергияға түрлендіретін машина. Ыстық ауа қозғалтқышы ретінде де белгілі. Қыздырылған ауа кеңейіп, қысылған кезде қозғалтқыш қозғала бастайды. Оны 1816 жылы шотланд діни қызметкері, құрметті Роберт Стирлинг ойлап тапқан. Қозғалтқышты оның ағасы Джеймс Стирлинг жасаған. Өнертапқыштар кезінде бумен жұмыс істейтін машиналар пайдаланылды және олар өте қауіпті болды. Олар сенімдірек балама іздеуге кірісті. Олар жылу энергиясын тікелей қозғалыс энергиясына айналдыруды қалайды.

Stirling қозғалтқышында не бар?

Күшті поршень (ығыстырғыш): Ол жабық камерадағы газды жылжыту үшін қызмет етеді. Ол әдетте бета және альфа типті қозғалтқыштарда қолданылады.
Поршень: Ол қозғалтқыштағы цилиндрлерде қозғалу арқылы жылу энергиясын механикалық энергияға айналдыруға көмектеседі.
Маховик: Бұл поршеньдер бекітілген құрылым. Бұл құрылымның міндеті - түзілген механикалық энергияны қозғалатын бөліктерге беру.
Салқындатқыш: Ол жабық камерадағы газды салқындатуға көмектеседі. Бұл қозғалтқышты ұзақ уақыт пайдалануға көмектеседі.
Жылытқыш: Бұл қозғалтқыштың ең маңызды бөлігі. Ол жылу энергиясын қозғалыс энергиясына айналдыру үшін жабық камерадағы газды қыздыру үшін қолданылады.

Бұған қоса, кейбір қозғалтқыш түрлерінде оны басқа компоненттерде қолдануға болады. Бұл толығымен әзірлеушілердің қалауы бойынша.

Стирлинг қозғалтқышының жұмыс принципі

Стирлинг қозғалтқышы жұмыс газының оқшауланған мөлшерін (әдетте ауа немесе гелий, сутегі сияқты газдар) қайталап қыздыру және салқындату арқылы жұмыс істейді.

Газ газ заңдарымен анықталған әрекетті көрсетеді (қысымға, температураға және көлемге қатысты). Газ қыздырылған кезде, ол оқшауланған кеңістікте болғандықтан, оның қысымы көтеріледі және қуат поршеніне әсер етіп, қуат соққысын тудырады. Газды салқындатқанда қысым төмендейді және нәтижесінде поршень газды қайта сығымдау үшін оның қайтару жүрісінде атқарылған жұмыстың бір бөлігін пайдаланады. Алынған желілік жұмыс шпиндельге күш береді. Жұмыс газы мезгіл-мезгіл ыстық және суық жылу алмастырғыштар арасында ағып тұрады. Жұмыс газы поршеньдік цилиндрлердің ішінде тығыздалған. Демек, бұл жерде пайдаланылған газ жоқ. Поршеньді қозғалтқыштардың басқа түрлерінен айырмашылығы, клапандар қажет емес.

Кейбір Stirling қозғалтқыштары жұмыс газын суық және ыстық резервуарлардың арасында алға және артқа жылжыту үшін бөлгіш поршеньді пайдаланады. Жұмыс газы цилиндрлерді әртүрлі температурада ұстап тұру арқылы қозғалады, бұл бірнеше цилиндрлердің қуат поршендерінің өзара қосылуы арқасында.

Нағыз Stirling қозғалтқыштарында резервуарлардың арасына регенератор орналастырылған. Бұл жылу регенератордан беріледі, себебі газ айналымы ыстық және суық жағы арасында жүреді. Кейбір конструкцияларда сепаратор поршені регенератордың өзі болып табылады. Бұл регенератор Стирлинг циклінің тиімділігіне ықпал етеді. Мұнда регенератор ретінде айтылған құрылым шын мәнінде ол арқылы ауаның өтуіне кедергі келтірмейтін қатты құрылым. Мысалы, бұл жұмыс үшін болат шарларды қолдануға болады. Ауа салқын бөлме мен жылы бөлме арасында қозғалғанда, ол осы регенератор арқылы өтеді. Ыстық ауа суық бөлікке жеткенше, бұл шарларда біраз жылу энергиясын қалдырады. Суық ауа ыстық жаққа өткенде, бұрын бөлінген жылу энергиясымен аздап қызады. Басқаша айтқанда, ыстық бөлікке кірер алдында ауаны алдын ала қыздырып, суық бөлікке кірер алдында алдын ала салқындату арқылы қозғалтқыштың тиімділігін арттырады.

Идеал Стирлинг қозғалтқышының циклі бірдей кіріс және шығыс температуралар үшін Карно жылу қозғалтқышымен бірдей теориялық тиімділікке ие. Оның термодинамикалық тиімділігі бу машиналарына қарағанда жоғары. (немесе кейбір қарапайым іштен жану және дизельді қозғалтқыштар)

Кез келген жылу көзі Стирлинг қозғалтқышын қуаттай алады. Сыртқы жану қозғалтқышы, өрнектегі жану жиі дұрыс түсінілмейді. Жылу көзі жану арқылы жасалуы мүмкін, сонымен қатар күн энергиясы, геотермалдық энергия немесе ядролық энергия болуы мүмкін. Сол сияқты, температура айырмашылығын жасау үшін пайдаланылатын суық көзі қоршаған орта температурасынан төмен әртүрлі материалдар болуы мүмкін. Салқындатуға суық суды немесе салқындатқышты қолдану арқылы қол жеткізуге болады. Дегенмен, суық көзден алынатын температура айырмашылығы аз болатындықтан, ол үлкен массалармен жұмыс істеуді қажет етеді, ал айдау кезінде болатын қуат жоғалуы циклдің тиімділігін төмендетеді.Жану өнімдері жанаспайды. қозғалтқыштың ішкі бөліктерімен. Стирлинг қозғалтқышындағы майлау майының қызмет ету мерзімі іштен жанатын қозғалтқыштарға қарағанда ұзағырақ.

Стирлинг қозғалтқышының түрлері

Стирлингтік қозғалтқыштардың 3 негізгі түрі бар. Басқа қозғалтқыш түрлері 3 қозғалтқыштың жетілдірілген нұсқалары болып табылады.

Альфа типті стирлинг қозғалтқышы:

Ол екі поршеньнен, маховиктен, поршеньдері бар жабық газ камерасынан, жылу алмастырғыштардан, жылу генераторынан және маховиктен тұрады. Ол жоғарғы жағында орналасқан поршень аймағын жылу көзімен қыздыру арқылы ондағы газды белсендіруге бағытталған. Қыздырылған газ поршеньді алға-артқа итереді, басқа қосылған поршень қозғала бастайды, осылайша ыстық және суық газ камерада ығысады. Түзілген энергия осы екі поршень қосылған маховиктің көмегімен беріледі.

Бета типті стирлинг қозғалтқышы:

Бір білікте 2 поршень бар. Бұл екі поршень бір-бірімен жалғанған. Поршенді төменгі жағында орналасқан камераны қыздыру арқылы жабық камерадағы газ қызады және іске қосылады. Осылайша поршень жоғары қарай қозғалысын бастайды. Басқа қосылған поршень де суық газдың камерада қозғалуына көмектеседі. Поршеньдер бекітілген маховик өндірілген энергияны береді.

Гамма типті стирлинг қозғалтқышы:

Екі бөлек поршень бар. Үлкенірек поршеньі бар камера қызады және ондағы газ белсендіріледі. Осылайша, бір-біріне маховикпен қосылған поршеньдер қозғала бастайды.

Стирлинг қозғалтқыштарының артықшылықтары

Жылу сырттан қолданылғандықтан, біз отын мен ауа қоспасын дәл басқара аламыз.
Жылуды қамтамасыз ету үшін үздіксіз жылу көзі пайдаланылғандықтан, жанбаған отын мөлшері өте аз.
Қозғалтқыштың бұл түрі қуат деңгейіндегі қозғалтқыш түрлеріне қарағанда аз техникалық қызмет көрсетуді және майлауды қажет етеді.
Олар іштен жанатын қозғалтқыштармен салыстырғанда құрылымы жағынан өте қарапайым.
Олар тіпті төмен қысымда да жұмыс істей алады, олар бу көзінің машиналарына қарағанда қауіпсіз.
Төмен қысым жеңілірек және ұзаққа созылатын цилиндрлерді пайдалануға мүмкіндік береді.

Стирлинг қозғалтқыштарының кемшіліктері

Қозғалтқыштың бірінші іске қосылуында қажетті жылу қажет болғандықтан, шығын отын үнемдеу тұрғысынан жоғары.
Оның күшін басқа деңгейге көтеру өте қиын.
Кейбір стирлинг қозғалтқыштары тез іске қосыла алмайды. Олар жеткілікті жылуды қажет етеді.
Әдетте сутегі газы жабық камерада қолданылады. Алайда, бұл газдың молекулалары айтарлықтай аз болған кезде, оны камерада ұстау қиын. Сондықтан біз қосымша шығындарға тап боламыз.
Салқындатқыш бөлік жеткілікті жылуды сіңіруі керек. Жылу шығыны тым көп болса, қозғалтқыштың ПӘК төмендейді.

Стирлинг қозғалтқыштарын қолдану аймақтары

Стирлинг қозғалтқыштары төмен қуатты авиация қозғалтқыштарында, теңіз қозғалтқыштарында, жылу сорғыларында, аралас жылу және энергетикалық жүйелерде қолданылады. Бүгінгі күні ол көбінесе күн панельдері өрістерінде электр энергиясын өндіру үшін қолданылады.

Stirling Engine дегеніміз не? Стирлинг қозғалтқышы қалай жұмыс істейді?