Termoakusztikus Stirling motor egy új pillantást a közismert tények, a technológia, a mérnöki,

Hozzászólás navigáció

Stirling-motor - motor külső hőellátásra. Külső hőellátásra - ez nagyon hasznos, ha szükség van használni, mint egy hőforrás nem fosszilis tüzelőanyagok. Például, akkor használja a napenergia, geotermikus energia, hulladék hő különböző cégek. Egy szép tulajdonsága a Stirling ciklusú -, hogy a hatékonysága a hatékonysága a Carnot-ciklus [1]. Természetesen a valós Stirling motor hatásfoka is alacsonyabb, és gyakran sokkal több.

Használja szolgáltatásainkat

A Stirling motor indítása létezni egy eszközt, amelynek több mozgó alkatrészek, mint például a dugattyúk, hajtókarok, főtengely, csapágyak [2]. Ezen túlmenően, a több és rotor fonva generátor (1. ábra).

1. ábra - alfa-típusú Stirling-motor

Nézd meg a Stirling-motor típusa Alpha. Amikor a tengely forog a dugattyúk kezdenek distill néhány hideg gáz a meleg henger, éppen ellenkezőleg, a meleg a hideg. De nem csak desztillált, és a másik, és tömöríteni és bővítése. Termodinamikai ciklust hajt végre. Lehetőség van, hogy szemléltesse a képet, hogy amikor a tengely forog úgy, hogy a tengelyre, amely az összekötő rudak vannak rögzítve, majd a tetején, ez lesz a pillanatban a maximális kompresszió a gáz, és amikor az alján a kiterjesztése. Az igazság az, hogy nem így van, mert a hőtágulás és összehúzódás a gáz, de még mindig róla minden rossz.

A szív a motor az úgynevezett mag, amely két hőcserélő - hideg és meleg, és közöttük egy regenerátor. A hőcserélők általában készült lemez és regenerátor - gyakran verem toborzott a fém háló. Miért hőcserélők világos - és hűteni a gázt, és miért van szükség egy regenerátor? A regenerátor - igazi hőtároló. Amikor a forró gáz áramlik a hideg oldalon, felmelegíti a regenerátor és regeneráló tárolja a hőenergiát. Amikor a gáz a hideg a meleg oldalon, a hideg gáz előmelegítjük a regenerátor és így ez a hő, ami tartósan maradt fűtés nélkül a környezet a regenerátor van mentve. Tehát regenerátor - egy nagyon szükséges dolog. Jó regenerátor növeli a motor hatékonyságát mintegy 3,6-szer.

Szerelmesek, akik álmodoznak, hogy építsenek egy hasonló motorral a saját, szeretnék többet mondani a hőcserélő. A legtöbb házi készítésű Stirling motor, azoktól, amit láttam, nem a hőcserélők (mármint motor alfa típus). Hőcserélők maguk a dugattyúk és a hengerek. Az egyik henger fűtött, és a másik lehűtjük. A terület hőcserélő felületen érintkezik a gáz nagyon kicsi. Tehát lehetséges, hogy jelentősen növeli a kapacitást a motor, tegye a bejáratnál a hengerek hőcserélők. És még az 1. ábrán a láng irányul közvetlenül a palack, a gyárban a motor nem egészen igaz.

Térjünk vissza a történelem, a Stirling-motor. Nos, nézzük a motor jó sok, de a jelenléte olajmentes gyűrűk és csapágyak, csökkenti a motor élettartamát, és mérnökök intenzíven gondolkodtam, hogyan lehetne javítani, és jött fel.

1969-ben William Bale vizsgálták rezonancia hatását a motort, majd később volt képes arra, hogy egy olyan motort, nem kell semmilyen összekötő rudak vagy a főtengely. Szinkronizálása dugattyúk fakadhat rezonancia hatásokat. Ez a típusú motort úgynevezett szabad dugattyús motorok (2. ábra).

2. ábra - svobodnoporshnevogo Stirling-motor

A 2. ábra a béta-típusú szabad dugattyús motorok. Itt a gáz áramlik a forró szakaszból a hideg, és fordítva, köszönhetően a kiszorító (ami szabadon mozog), és a munkadugattyúk végez hasznos munkát. A kiszorító és a dugattyú rezeg spirálrugók, amely látható a jobb oldali részén az ábrán. A probléma az, hogy a rezgések kell ugyanazon a frekvencián, és a különbség fázisában 90 fokkal, és ez a köszönet rezonancia hatásokat. Legyen elég nehéz.

Így a csökkentett számú részek, de keményebb követelmények pontosabb számításokat és gyártása. De a megbízhatóság a motor természetesen nőtt, különösen a minták, ahol, mint a kiszorító dugattyú és alkalmazza rugalmas membránt. Ebben az esetben, a motor súrlódó alkatrészek általában hiányzik. Elektromosság, kívánt esetben, egy ilyen motor lehet távolítani egy lineáris generátor.

De ez nem volt elég a mérnökök, és elkezdte keresni a módját, hogy megszabaduljon a nem csak a súrlódó alkatrészek, és az összes mozgó alkatrészt. És találtak ezen a módon.

A hetvenes években a 20. század, Peter Tseperli értetődik, hogy a szinuszos rezgések nyomás és a gáz sebességét a Stirling-motor, és az a tény, hogy ezek a rezgések fázisban vannak, rendkívül erősen hasonlít nyomás ingadozása és a gáz sebessége egy utazó hanghullám (3. ábra ).

3. ábra - Graph a nyomás és sebesség utazás akusztikus hullámok, mint az idő függvényében. Az eredmények azt mutatják, hogy a nyomás ingadozások és a sebesség fázisban vannak.

Az ötlet Tseperli nem véletlen, hiszen még nem volt sok kutatás terén thermoacoustics, például több maga Lord Rayleigh 1884 minőségileg leírta ezt a jelenséget.

Így azt javasolta, hogy kilépjen a dugattyúkat és hajtóanyagok, és használja amint az akusztikus hullám, hogy ellenőrizzék a nyomás és a mozgás a gáz. Az így kapott motor mozgó alkatrészek nélkül, elméletileg képes elérni hatékonysága a Stirling ciklus, és így a Carnot. A valóságban, a legjobb teljesítményt - 40-50% a hatékonysága a Carnot-ciklus (4. ábra).

4. ábra - rendszer termoakusztikus motor mozgó hullám

Láthatjuk, hogy a termoakusztikus motor mozgó hullám - ez pontosan ugyanaz a magból hőcserélők és regeneráló, csak ahelyett, dugattyúk és a rudazat egyszerűen hurkolt cső, úgynevezett rezonátor. Tehát hogyan működik ez a motor, ha nincs mozgó alkatrész? Hogyan lehetséges ez?

Ahhoz, hogy elkezdjük a kérdésre, amelynél ez az érték a hang? És a válasz - előfordul önmagában abban az esetben elegendő a hőmérséklet különbség a két hőcserélőt. Hőmérséklet-gradiens a regenerátor lehetővé teszi a megerősített hanghullámok, de csak egy bizonyos hullámhosszon hosszával megegyező a rezonátor. A kezdetektől fogva, a folyamat a következőképpen néz ki: hevítve a forró hőcserélő, amelynek mikro zajok, talán még repedés termikus deformáció, ez elkerülhetetlen. Ezek a zajok - a zaj, széles frekvencia spektrumot. Mindezekből gazdag spektrumát hangfrekvenciákra, a motor elkezd Erősíti a hangot oszcilláció, a hullámhossz, amely egyenlő a cső hossza - a rezonátor. És nem számít, milyen kevés kezdeti tétovázás fog erősödni, hogy a lehető legnagyobb értéket. A maximális hangerő a motoron belül történik, amikor a hang teljesítményerősítő keresztül hőcserélők egyenlő a teljesítmény veszteség, azaz erő akusztikus csillapítás. És a maximális érték néha eléri hatalmas mennyiségű 160 dB. Tehát mi van benne ennek a motornak nagyon hangos. Szerencsére, a hang nem tud kijutni a szabadba, hiszen a rezonátor lezárjuk, és ez mellett álló motornál, akkor aligha lehet hallani.

Erősítése bizonyos hang frekvenciája miatt van mindegy termodinamikai ciklus - Stirling ciklusú, amely végzik a regenerátor.

5. ábra - ciklusfázis durva és leegyszerűsített.

Mint írtam a termoakusztikus motorok nincsenek mozgó alkatrészek, generál csak egy akusztikus hullám belsejében, de sajnos, mozgó alkatrészek nélkül nem lehet eltávolítani a villanymotor.

Jellemzően, az energia kivonjuk a termoakusztikus motorok lineáris generátorok. A rugalmas membrán rezeg a hangnyomás hullámok nagy intenzitású. Belül egy réz tekercset egy magot rögzítve a rezgő membránnal mágnesek. Ez villamos energiát termel.

6. ábra - reakcióvázlat impulzus turbina

Az impulzus turbina forog ugyanabban az irányban, függetlenül az áramlás irányával. A 6. ábra sematikusan mutat be egy állórész penge mindkét oldalán és a közepén a rotorlapát. És a turbina úgy néz ki, mint azok a valóságban:

7. ábra - Külső megjelenés kétirányú impulzus turbina

Várható, hogy a használata turbinák lineáris helyett generátor nagymértékben csökkenti a költségeit a tervezés és növelni fogja az eszköz akár a kapacitás tipikus CHP, ami lehetetlen, lineáris generátorok.

Nos, továbbra is szorosan figyelemmel kíséri a termoakusztikus motorok.

bibliográfia

Használja szolgáltatásainkat