Двигатели тепловые Стирлинга

Двигатель Стирлинга представляет собой поршневой двигатель внешнего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела. Подобно всем тепловым машинам он имеет высокотемпературный и низкотемпературный теплообменники. Тепловая труба может быть использована для передачи теплоты от единого источника к отдельным цилиндрам многоцилиндрового двигателя. Тепловые трубы могут быть также использованы для передачи отводимой теплоты радиатору. Идеальный цикл Стирлинга изображен на рис. 7-15. [c.232]

Данное определение является обобщенным для большого семейства машин Стирлинга, различающихся по своим функциям, характеристикам и конструктивным схемам. Эти двигатели могут быть роторными и поршневыми с конструктивной схемой различной степени сложности. Указанные машины способны работать как двигатели, тепловые насосы, холодильные установки и генераторы давления. [c.9]

На рис. 14.5 приведена схема соединений цилиндров в двигателе Стирлинга двойного действия типа Сименса. Верхние нагреваемые части цилиндров являются полостями расширения, нижние, охлаждаемые — полостями сжатия. Полость расширения каждого цилиндра соединена с полостью сжатия последующего цилиндра через нагреватель, регенератор и холодильник. Подводимый к двигателю тепловой поток имеет высокую температуру, а отводимый — низкую. Получаемая в этом случае полезная работа снимается с вала двигателя. [c.314]

В процессе конструирования и доводки двигателей Стирлинга все сильнее ощущалась нехватка в теоретических и экспериментальных исследованиях в области прикладной термодинамики, нестационарной газодинамики, конвективного теплообмена при быстром изменении направления течения. Выявилась необходимость комплексного решения термодинамических, газодинамических, тепловых, механических и технологических проблем. Однако в большинстве работ, посвященных этим проблемам, рассматривались, как правило, сугубо специальные вопросы, а немногие работы общего характера велики по объему и в целом трудны для понимания. [c.5]

Авторы оптимистично смотрят на перспективы двигателей Стирлинга и считают, что сконструировать работоспособный двигатель хотя и непросто, но вполне возможно, опираясь на прогресс в научном обеспечении разработки этих двигателей и используя достижения в области техники и технологии, связанные с созданием необходимых конструкционных материалов, усовершенствованием компоновочных схем и механизмов привода. Не исключено, что в будущем, как уже неоднократно случалось в истории науки и техники, опыт, накопленный в области создания двигателей Стирлинга, найдет применение, подчас весьма неожиданное, в других областях, например при совершенствовании других тепловых двигателей. [c.6]

В настоящей книге мы намеренно предпочли термин двигатель Стирлинга термину машина, работающая по циклу Стирлинга . Это сделано по двум основным причинам. Во-первых, ни один двигатель цли машина в действительности не работают по циклу Стирлинга, хотя при определенных изменениях в конструкции полостей переменного объема можно достичь протекания процессов сжатия и расширения в соответствии с идеальным циклом. Такие модификации имеют общее название изотермические двигатели [2]. С большей точностью, вероятно, можно было бы применить термин машина, работающая по принципу Стирлинга . Во-вторых, машина, работающая по принципу Стирлинга , может функционировать в различных режимах, а именно в качестве механического привода, как тепловой насос [3], холо,а,ильная машина [4] и газогенератор [1]. Все эти режимы можно получить на одном и том же двигателе, чему авторы этой книги были свидетелями при посещении исследовательских лабораторий фирмы Филипс в Эйндховене (Нидерланды). Следовательно, термин машина, работающая по принципу Стирлинга охватывает весь диапазон соответствующих механизмов. Поскольку данная книга посвящена исключительно вопросам получения механической энергии на валу, термин двигатель Стирлинга представляется более подходящим. [c.13]

Двигатель Стирлинга представляет собой современный вариант изобретенного в 1816 г. шотландским священником Робертом Стирлингом теплового двигателя, использовавшего в качестве рабочего тела воздух (разд. 1.9). [c.14]

Идеальный термодинамический цикл Стирлинга обладает термическим КПД, равным максимально возможному теоретическому КПД теплового двигателя (т. е. КПД цикла Карно) (гл. 2). [c.14]

Циклические изменения давления в двигателе Стирлинга значительно меньше, чем в других тепловых двигателях. [c.15]

Двигатель Стирлинга более сложен, чем обычные тепловые двигатели. [c.16]

Двигатель Стирлинга — это тепловой двигатель с замкнутым регенеративным циклом, работа которого характеризуется [c.16]

Двигатель Стирлинга представляет собой преобразователь энергии, относящийся к типу тепловых двигателей, совершающих механическую работу на выходном валу при подводе к ним тепловой энергии. Полезная работа в рабочем цикле Стирлинга совершается, как и в других тепловых двигателях, посредством сжатия рабочего тела при низкой температуре и расширения того же рабочего тела после нагрева при более высокой температуре. Основные термодинамические процессы, про- [c.16]

Хотя двигатель Стирлинга и получает энергию извне, его нельзя с достаточной строгостью назвать двигателем внешнего сгорания, поскольку любой источник тепла с подходящей температурой, например сфокусированная солнечная энергия, аккумулированная тепловая энергия, тепловая энергия, выделяющаяся при горении металла, ядерная энергия и т. п., может быть использован для этой цели. В настоящее время в большинстве установок с двигателями Стирлинга применяется жидкое топливо из-за простоты его использования и из-за требований, обусловленных конкретным назначением установки. При использовании системы сгорания для нагрева рабочего тела применяют непрерывный процесс горения, что позволяет сжигать различные виды топлива, которые эффективно сгорают, не создавая опасности попадания твердых частиц из топлива, окислителя или окружающего пространства в рабочие цилиндры. При использовании для сжигания жидких топлив непрерывное горение можно легко регулировать, в результате чего снижается уровень выбросов, особенно несгоревших углеводородов и окиси углерода, однако, чтобы понизить содержание окислов азота, необходимы дополнительные меры. [c.19]

Непрерывное горение, однако, создает свои проблемы, поскольку материалы, из которых изготовлены нагреватель и цилиндры, должны обладать повышенной термостойкостью, чтобы выдерживать постоянное воздействие высоких температур, в то время как в двигателях внутреннего сгорания такие температуры возникают периодически и на короткое время. Поэтому температурно-напряженные детали двигателей Стирлинга обычно изготавливают из дорогостоящих сортов высококачественной нержавеющей стали, с высоким содержанием кобальта. Кроме того, тепловая инерция конструкционных материалов затрудняет использование регулирования подвода энергии как единственного способа управления скоростью двигателя. [c.19]

В двигателях Стирлинга применяются регенеративные теплообменники (регенераторы), размещенные в каналах, по которым газ перемещается между горячей и холодной зонами двигательной установки. Функцией регенератора является попеременное накопление и возвращение части тепловой энергии, полученной в рабочем цикле двигателя. Передача энергии пульсирующему газовому потоку должна происходить таким образом, чтобы свести к минимуму подвод тепла к установке и в [c.20]

Таким образом, правильнее определить двигатель Стирлинга как тепловой двигатель, работающий по замкнутому регенеративному циклу. Это фундаментальное определение иллюстрируется на рис. 1.3. [c.20]

В двигателе Стирлинга происходит преобразование тепловой энергии в механическую посредством сжатия постоянного количества рабочего тела при низкой температуре и последующего (после периода нагрева) его расширения при высокой- температуре. Поскольку работа, затрачиваемая поршнем на сжатие рабочего тела, меньше работы, которую поршень совершает при расширении рабочего тела, двигатель вырабатывает полезную механическую энергию. [c.21]

Хотя схема, показанная на рис. 1.13, находит практическое применение во многих двигателях, проблема быстрой передачи энергии остается нерешенной, поскольку необходимо еще преодолеть тепловую инерцию стенок цилиндра. При проведении работ по усовершенствованию двигателя Стирлинга фирмой Филипс были применены трубчатые теплообменники для нагревателя и холодильника, и, хотя при этом потребовалось уплотнить вытеснительный поршень, основная цель была достигнута. Полный рабочий цикл теперь молено описать с помощью рис. 1.14. На рис. 1.14 легко различаются составляющие процессы рабочего цикла, изображенного на диаграмме давление — объем (рис. 1.9, а). [c.25]

Доля энергии цикла, которая отводится через холодильник, в двигателе Стирлинга на 60—250 % выше, чем в обычных поршневых двигателях. Чтобы справиться с такой тепловой нагрузкой, необходимы радиаторы больших размеров. В тех случаях, когда установка предназначена для использования всех видов вырабатываемой энергии, это может дать двигателю Стирлинга дополнительные преимущества. [c.75]

Ознакомимся теперь с рабочими характеристиками этого класса тепловых двигателей и влиянием, которое оказывают эти характеристики на требования к конструкции двигателей, предназначенных для практического использования. Анализ этих характеристик позволит понять, почему в настоящее время вновь возник интерес к двигателям Стирлинга. Прежде чем приступить к анализу характеристик двигателя, заметим, что [c.75]

Термический КПД двигателя Стирлинга, так же как и других тепловых двигателей, возрастает с повышением температуры при подводе тепловой энергии и с понижением температуры при отводе тепловой энергии. Влияние температуры при под- [c.84]

КПД источника энергии -ряз идентичен КПД горелки в тех случаях, когда для получения тепловой энергии применяют сжигаемое топливо, однако, поскольку в двигателях Стирлинга можно использовать и другие источники энергии, предпочтительнее пользоваться более общим термином. В некоторых случаях можно допустить, что т]я5 близок к 100 %. Механическая энергия поршней должна быть передана на выходной вал через различные звенья механического привода, а в ряде случаев и через зубчатые колеса. Поэтому эффективный ( тормозной ) КПД определяется как отношение энергии, снимаемой с выходного вала, к энергии, выделяемой источником энергии. Этот КПД можно найти также, умножив индикаторный КПД на механический КПД [c.86]

Подробный анализ различных определений КПД, приведенный выше, может показаться ненужным и даже искусственным, но мы считаем, что подробное освещение различных по своей природе КПД и их составляющих весьма полезно, поскольку в литературе достаточно часты случаи, когда приводимые КПД не оговариваются, и это нередко приводит к излишне оптимистичным заявлениям о преимуществах рабочих характеристик двигателя Стирлинга по сравнению с другими тепловыми двигателями. Поэтому при рассмотрении в этой главе различных аспектов воздействия температуры на рабочие характеристики мы будем тщательно оговаривать, где это возможно, приводимые результаты. Индикаторный, эффективный или какой-либо другой КПД двигателя Стирлинга весьма сильно зависит от уровня температуры, при которой энергия источника передается рабочему телу. Этим объясняется, почему большинство двигателей Стирлинга работает при постоянной [c.86]

Теоретически мощность на выходе двигателя Стирлинга, как и других тепловых двигателей, прямо пропорциональна скорости вращения выходного вала, в то время как КПД цикла полностью не зависит от скорости. Однако, как и при [c.97]

О характеристиках крутящего момента уже вкратце говорилось ранее, и здесь мы только отметим общие тенденции. Реальные циклические изменения крутящего момента и их различия для двигателей простого и. двойного действия будут рассмотрены ниже. Типичная зависимость крутящего момента от скорости выходного вала для двигателей Стирлинга с механическим приводом показана на рис. 1.103. Для сравнения на том же графике показаны зависимости крутящего момента от скорости вала для других тепловых двигателей. [c.118]

Достоинства этих двигателей и основные характеристики, их определяющие, известны уже давно. Поэтому простое перечисление свойств, вновь вызвавших повышение интереса к двигателям Стирлинга, не даст полного ответа на поставленный вопрос, и весьма важно, чтобы свойства двигателей Стирлинга были сопоставлены с требованиями, которые будут предъявляться в будущем к устройствам для получения механической энергии. Следует отметить, что интерес к альтернативным двигателям существовал с момента появления тепловых двигателей. В противном случае не был бы возможен прогресс таких источников механической энергии, применяемых в настоящее время, как газовые и паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия, роторные двигатели внутреннего сгорания и т. д. Поскольку в. XX в. социальные и технические требования с течением времени изменяются, это является постоянным стимулом поиска новых форм источников механической энергии. Двигатель Стирлинга не исключение. Поэтому, прежде чем детально анализировать положительные особенности двигателя Стирлинга с точки зрения существующих в настоящее время энергетических проблем, мы кратко коснемся тенденций, которые привели к повторному открытию этого двигателя. [c.181]

Вплоть до середины 60-х годов основными направлениями исследований в области тепловых двигателей были снижение их стоимости и повышение надежности. Растущая озабоченность загрязнением окружающей среды выбросами тепловых и особенно автомобильных двигателей привела в конце 60-х годов к поиску двигателей, которые обеспечивали бы уменьшение вредных выбросов либо за счет совершенствования современных конструкций, либо за счет каких-то присущих новым двигателям особенностей протекания рабочего процесса, не ухудшающих рабочих характеристик и экономичности потребления топлива. Именно в это время возник и начал расти интерес к двигателям Стирлинга, особенно со стороны изготовителей автомобильных двигателей в США, Требования к топливной экономичности [c.181]

В 1816 г. шотландский священник Р. Стирлинг получает патент на универсальную тепловую машину, состоящую из цилиндра с двумя по ршнями и регенератора-теп-лообмевни ка, способную работать на разных топливах как двигатель внешнего сгорания, как холодильник и как тепловой насос (отопитель). Низкий уровень науки и техники не позволил тогда создать высокоэффективные конструкции Стирлингов , однако в наше время этой машине сулят большое будущее. [c.95]

Собственно, так работают все тепловые машины без исключения, будь то бензиновые моторы, газовые или паровые турбины, дизели, ротативные двигатели типа Ванкеля, прямоточки (ПВРД), паровые поршневые машины, стирлинги и эриксоны и всякие другие — несть им числа. [c.270]

Последние исследования, проведенные за рубежом, показали, что двигатель, запатентованный скромным шотландским священником Робертом Стирлингом в 1816 году и более ста лет считавшийся устарелым,—наиболее подходящая силовая установка для спутников, когда требуется приличная мощность —три, пять и более киловатт. Напомним, что стирлинг—двигатель с замкнутым циклом, в котором рабочее тело нагревается через непроницаемую металлическую стенку, работает как двигатель на любом топливе — от урана до соломы, более того, на любом источнике тепла — от солнечных лучей до тепловых аккумуляторов, наполненных жидким расплавом какого-нибудь вещества. Удалось даже построить модельку, которая работает от тепла рук. При равной мощности стирлинг получается легче турбины и солнечных батарей, он надежнее, почти не подвержен износу и вибрации. Последнее особенно важно для работы на спутниках. [c.275]

Американский инженер А. Милнер предложил систему бесперебойного снабжения жилого дома электроэнергией, получаемой от Солнца с помощью фотоэлектрических преобразователей или тепловых двигателей — паровых, двигателей Стирлинга и т. п. Электроэнергия подается в электродвигатель, использующий, как и фонарь-жук , постоянные магниты. Вал двигателя соединен с маховиком диаметром 1 м, массой 2 т, который, разгоняясь от двигателя до 15—20 тыс. об/мин, может долго питать дом электроэнергией по ночам и в пасмурную погоду. Маневренный фонд такой системы 25 кВт ч. [c.61]

В процессе работы над устройствами, действующими по циклу Стирлинга, группа ученых из Харуэлла помимо ТМГ разработала новый тепловой двигатель Флюидайн , относящийся к классу двигателей Стирлинга с двумя поршнями (двигателям Райдера). Отличительной особенностью нового двигателя является изменение рабочего объема вследствие перемещения столбов жидкости, а не поршней, изготовленных из твердых материалов (рис. 1.37). [c.43]

Рабочие циклы различных форм двигателя Стирлинга, преобразующих тепловую энергию в механическую, уже нами описаны. Все эти двигатели имеют одни и те же основные принципы работы, однако есгь и некоторые различия в конструктивном воплощении, особенно там, где дело касается способов использования вырабатываемой энергии. Схематические диаграммы и детальные описания, хотя и весьма полезные для облегчения понимания основных принципов, на которых основаны эти двигатели, не всегда облегчают дело, когда надо определить, относится ли рассматриваемое устройство к двигателям Стирлинга. В следующем разделе приводятся фотографии и описания уже построенных двигателей Стирлинга различных видов, что позволит устранить эти трудности. [c.50]

На первый взгляд двигатели Стирлинга могут показаться не заслуживающими особого внимания, поскольку они в большой степени напоминают другие тепловые двигатели возвратнопоступательного действия, хотя модификации Била и в особенности двигатели Флюидайн сильно отличаются от привычных конструкций. Едва ли поверхностный взгляд на двигатели имеет существенные преимущества перед разбором принципиальных схем. Поэтому для данного раздела были отобраны такие примеры двигателей Стирлинга из числа реально существующих образцов, в которых можно было бы наглядно выделить важнейшие элементы конструкции и там, где это возможно, показать общность элементов, имеющих различные конструктивные воплощения. Эти примеры даются как в виде фотографий, так и в форме принципиальных конструктивных схем. Практическая реализация основных принципов, изложенных в предыдущих разделах, осуществляется различными путями и видоизменяется в зависимости от методов реализации заданно- [c.50]

Закон изменения давления в двигателе Стирлинга близок к синусоидальному (рис. 1.73) при среднем давлении цикла, равном приблизительно половине максимального, что много выше, чем в сопоставимом двигателе внутреннего сгорания. Нагрузки на подшипники и их долговечность пропорциональны кубическому корню из среднего давления в цилиндре [30], и, следовательно, подшипники, используемые в обычных устройствах возвратно-поступательного действия, преобразующих тепловую [c.83]

Специалисты ведущей фирмы в США по программе разработки автомобильного варианта двигателя Стирлинга Микени-кел технолоджи инкорпорейшн (МТИ) установили, что каждые 10 К прироста температуры холодильника дают 5 % потери мощности. Из приведенных данных по температурам, так же как и из уравнения Карно, следует, что двигатель Стирлинга должен работать при максимально возможной температуре со стороны подвода энергии и минимально возможной темпера-Рис. 1.76. Влияние температуры в туре со стороны отвода энергии, холодильнике на КПД двигателя Последняя в значительной степени определяется температурой окружающей среды, а в случае установки на автомобиле — и эффективностью радиатора. Температура источника тепловой энергии лимитируется характеристиками материала нагревателя при высоких температурах, наиболее известной из которых является точка плавления. Однако, если температура материала ниже точки плавления, допустимый уровень температур должен определяться с учетом и других свойств материала. Наиболее существенными факторами, которые необходимо учитывать при выборе материала нагревателя, являются [c.90]

Результаты, представленные объединением MAN — MWM, характеризуют относительное влияние мертвого объема. Возникает вопрос имеется ли оптимальная величина мертвого объема Простой термодинамический анализ цикла Стирлинга показывает, что такой оптимальный объем должен быть равен нулю. В современных двигателях Стирлинга, как уже говори-.лось, мертвый объем неизбежен. Казалось бы, объем теплооб-.менника (нагреватель — регенератор — холодильник) необходи-, Мо свести к минимуму. Однако имеются взаимоисключающие требования, влияющие на практическую величину мертвого объема. С чисто конструкторской точки зрения количество материала теплообменника определяется необходимостью противостоять возникающим напряжениям, особенно в нагревателе. Необходимо также обеспечить достаточную площадь теплопередачи нагревателя и холодильника (как наружную, так и внутреннюю) для подвода и отвода соответствующего количества тепловой энергии в процессе работы двигателя. Следовательно, если при данной длине теплообменника необходимо увеличить площадь теплопередачи, единственное, что можно сделать, это увеличить внутренний или внещний диаметр трубок или оба диаметра. При этом мертвый объем будет увеличиваться про-шорционально квадрату внутреннего диаметра. В реальных [c.95]

Если потери энергии, показанные на рис. 1.104, удалось бы уменьшить, то помимо увеличения части тепловой энергии, преобразующейся в полезную работу, увеличилась бы и тепловая нагрузка на холодильник, что в автомобильном варианте двигателя потребовало бы дополнительного увеличения теплового потока через радиатор, поскольку, как мы уже говорили, повышение температуры в холодильнике вызывает заметное снижение КПД. Поэтому, когда требование компактности энергосиловой установки является определяющим, то улучшение рабочих характеристик не только дает преимущества, но и создает определенные проблемы. Поскольку целью продолжающегося совершенствования двигателей Стирлинга является улучшение их рабочих характеристик, то, по-видимому, необходимо испытать какие-то иные охлаждающие жидкости для использования в силовой установке Стирлинга, например фреон, который благодаря своим характеристикам, связанным с изменением фазового состояния, имеет хорошие перспективы в этом качестве. [c.121]

До сих иор мы рассматривали особенности работы двигателей Стирлинга и предъявляемые к ним требования без сравнения с другими типами тепловых двигате.лей. Поэтому, чтобы завершить оценку, проведем детальное сравнение с другими двигателями. Помимо таких параметров, характеризующих работу двигателей, как КПД, удельная выходная мощность и т. п., при сравнении будут учтены и такие факторы, как стоимость, технологичность и возможность применения альтернативных топлив. Сравнение с учетом всех этих факторов необходимо для достижения его полноты и объективности. Слишком часто приходится сталкиваться в публикациях с произвольными сравнениями, которые делаются или с излишним энтузиазмом по отношению к двигателям Стирлинга, или со столь же необъективным отрицательным к ним отношением. Авторам первых меньше везло, в то время как предвзятость авторов последних можно легко понять. Сейчас во всяком случае ясно, что нужны не необоснованные II сверхоптимистичные предсказания блестящего будущего двигателей Стирлинга, а конкретные экспериментальные значения рабочих характеристик и результаты расчетов, подтвержденных экспериментальными данными. [c.122]

Эти параметры типичны для Флюидайна и содержат ряд интересных особенностей, например такую, что увеличение разности температур горячей и холодной полостей необязательно влечет за собой увеличение теплового потока и КПД. Эта особенность, вероятно, отличает мокрый Флюидайн не только от других двигателей Стирлинга, но и вообще от других устройств, вырабатывающих механическую энергию. В основе этого необычного свойства лежит, по-видимому, тот факт, что в этом двигателе рабочее тело двухфазное и двухкомпонентное [21, 65], поэтому для мокрого Флюидайна наиболее благоприятными являются рабочие режимы, в которых последовательно преобладают рабочие циклы либо с сухим воздухом, либо с влажным паром. [c.151]

Почти все ведущие изготовители и разработчики двигателей Стирлинга после многолетних исследований остановились на системе двух поршневых колец, изготавливаемых из ПТФЭ при этом значительное внимание было уделено микронеровностям и-волнообразности поверхности цилиндра. Кольца или механически прижимаются к стенкам цилиндра нагруженным пружиной внутренним стопорным кольцом, или же этот прижим осуществляется искусственным давлением, создаваемым с помощью полого поршня с головкой типа Хейландт . Зазор между кольцами поддерживается с помощью диагональной или ступенчатой проставки. Кольца, изготовленные из материала рулон на основе полимера ПТФЭ, обладают значительным коэффициентом теплового расширения, поэтому при выборе допусков для посадки уплотнения в зеркало цилиндра необходимо учитывать влияние температур. [c.166]

Солнечная энергия, переставшая привлекать внимание после изобретения Уатта, сейчас вновь вызывает интерес. Разрабатывается новая технология производства солнечных элементов, однако эти элементы еще не вырабатывают энергии в таких масштабах, чтобы найти в настоящее время широкое практическое применение. Поскольку двигатель Стирлинга может использовать любой источник тепловой энергии, то, фокусируя солнечные лучи на головке цилиндра, можно получить устройство, преобразующее солнечную энергию в механическую. Прямое преобразование солнечной энергии в энергию на валу без устройств промежуточного преобразования энергии уменьшает как стоимость, так и сложность установки в целом. [c.183]

Роберт Стирлинг начал совершенствовать свой двигатель, работающий на подогретом воздухе, примерно в то же время, когда войска Наполеона и Веллингтона встретились в битве при Ватерлоо, за 6 лет до публикации знаменитой статьи Карно о термодинамике и за 42 года до рождения Рудольфа Дизеля. К 1908 г. двигатель Стирлинга был уже настолько усовершенствован, что по обе стороны Атлантического океана широко использовались регенератор и принцип двойного действия в нем. Обсуждение возможных областей применения и перспектив этого двигателя регулярно проводилось в известных журналах, таких, как Труды института инженеров-механиков (Великобритания). С середины XIX в. и до начала первой мировой войны воздушно-тепловые двигатели как с разомкнутым, так и с замкнутым циклом имели значительный коммерческий успех, удовлетворяя технические потребности человечества в чрезвычайно широком диапазоне — от энергетических установок на судах до приводов швейных машин, ирригационных насосов и агрегатов для подачи воздуха в церковные органы. Эта последняя область применения была, пожалуй, первым случаем, когда основанием для применения двигателя была бесшумность его работы. Удивительно, что до сих пор существует довольно много таких двигателей, и они находятся в хорошем рабочем состоянии. Области применения некоторых из них кажутся почти неправдоподобными. Совсем недавно один из авторов этой книги, обсуждая с поставщиком вопрос о материалах для двигателя, неожиданно узнал, что у того имеются два двигателя Стирлинга, изготовленные в прошлом веке, один из которых ранее использовался в качестве источника энергии для вращения контейнеров с молоком при изготовлении творога на молокозаводе, а с помощью другого в парикмахерской вращались щетки для укладки волос Однако, хотя двигатель Стирлинга в отличие от паровой машины был вполне безопасным. [c.185]

Несомненно, что разработка конструкций двигателей Стирлинга с 1938 г. прошла через определенные этапы, и учет этогО поможет лучше понять существующие в настоящее время тенденции и пути развития. При этом современный этап не должен рассматриваться изолированно, и к ряду идей и новшеств, предложенных в более ранний период, необходимо вернуться вновь в свете современных знаний. Бил (фирма Санпауэр ) провел такое исследование по поиску подходящих конструктивных решений. Двигатель, созданный в лаборатории Била, по своему виду напоминал ранние двигатели Хенричи, однако с помощью ЭВМ, облегчающих разработку конструкции, и современной технологии материалов удалось получить более чем двадцатикратное увеличение удельной мощности на единицу массы. Такой резкий скачок в характеристиках двигателя Стирлинга побудил фирму Филипс в конце 30-х годов начать собственные исследовательские работы по этому двигателю. Это было время широкого распространения радиовещания, однако электрификация еще не была всеобщей даже в сравнительно развитых странах. Во многих районах легче было достать топливо, чем получить электроэнергию не только через электросеть, но даже от аккумуляторных батарей. Поэтому возникла потребность в портативных электрогенераторах, использующих тепловую энергию, которые могли бы питать радиоприемники и другие подобные устройства. Двигатели таких устройств должны были иметь малые размеры и низкий уровень шума и не возбуждать электрических помех. Дизельные двигатели не удовлетворяли первому из этих требований, а двигатели с принудительным зажиганием — последнему. Сотрудники фирмы Филипс пришли к выводу, что имеются только два реальных устройства, удовлетворяющие этим требованиям, — паровая машина с замкнутым циклом и двигатель Стирлинга. [c.187]

Применение колец из тефлона упростило проблему уплотнения поршня, однако дальнейшая разработка двигателя стала возможной только после изобретения в 1960 г. уплотнения типа скатывающийся чулок . Это позволило проектировать двигатели увеличенных размеров, особенно после того, как стали применять более эффективные трубчатые и оребренные теплообменники и сетчатые регенераторы. В Дженерал моторе двигатель 1-98 был использован в качестве базового для установки ГПУ и генератора для спутника. Затем Дженерал моторе отказалась от уплотнения с плотной посадкой в пользу уплотнения фирмы Грин Твид , разработка которого началась в 1960 г. Кольцевые уплотнения этого типа испытывались параллельно с кольцевыми уплотнениями других типов, предназначенных для штока поршня. По существу, это были первые уплотнения скользящего типа. В 1961 г. Дженерал моторе получила детальную документацию на уплотнение типа скатывающийся чулок и начала заниматься параллельно этим типом уплотнения и уплотнением скользящего типа. Однако наиболее важным событием в конце этого периода было решение Дженерал моторе установить на автомобиле двигатель Стирлинга, работающий на природном топливе с использованием аккумулятора тепловой энергии. [c.192]

Продолжались работы и над двигателем простого действия, которые наиболее интенсивно вела фирма Дженерал моторе . Филиал этой фирмы Аллисон построил и провел испытания двигателя PD67 для спутника. Двигатель подвергался испытаниям на долговечность продолжительностью 1000 ч, однако подробные результаты этих испытаний не были опубликованы. Известно, что передача энергии должна была происходить через натриево-калиевую эвтектическую жидкость, однако осталось неизвестным, использовался ли этот процесс при испытаниях. Дженерал моторе также испытывала различные способы аккумулирования тепла. В 1964 г. на автомобиле марки Калвер был испытан двигатель Стирлинга простого действия мощностью 23 кВт, тепловая энергия для которого поступала от теплового аккумулятора энергии на основе окиси алюминия [96]. Четырьмя годами позднее гибридный силовой агрегат, включающий двигатель Стирлинга и электрическую аккумуляторную батарею, был установлен на автомобиль марки Опель кадет . Двигатель Стирлинга (модифицированный ГПУ) использовался не для привода колес автомобиля, а для непрерывной подзарядки батареи. [c.194]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...