Интернет журныл о промышленности в Украине

Стірлінга двигун

Ст і рлінга дв і гатель, двигун зовнішнього згоряння, двигун із зовнішнім підведенням і регенерацією теплової енергії, що перетворюється в корисну механічну роботу. С. д. Названий по імені англійського винахідника Р. Стірлінга (R. Stirling; 1790-1878), який в 1816-40 створив двигун з незамкнутим циклом, який працював на підігрівається повітрі. Двигун мав недосконалий регенератор (теплообмінник), був громіздким і важким, внаслідок чого не знайшов застосування. Сучасний С. д. Працює по замкнутому регенеративній циклу (циклу Стірлінга), що складається з послідовно чергуються двох ізотермічних і двох изохорический процесів. Робоче тіло С. д. - гелій або водень під тиском 10-14 Мн / м2 (100-140 кгс / см2) - знаходиться в замкнутому просторі і під час роботи не замінюється, а лише змінює обсяг при нагріванні і охолодженні. Регенератор як би розділяє цей простір на верхню (гарячу) і нижню (холодну) порожнини (рис. 1). До верхньої порожнини тепло підводиться від нагрівача, від нижньої відводиться охолоджувачем, в якому циркулює вода. У циліндрі С. д. Знаходяться 2 поршня - робочий і витіснювач. Гаряча і холодна порожнини з'єднуються між собою каналами, що проходять через нагрівач, регенератор і охолоджувач. Робочий цикл С. д. Здійснюється за 4 такту (рис. 2). У 1-му такті витіснювач нерухомий, а робочий поршень переміщається вгору і стискає холодну робоче тіло в нижній порожнині. В кінці стиснення робочий поршень зупиняється, а витіснювач рухається вниз, холодну стислий робоче тіло перетікає з нижньої порожнини у верхню, підігріваючись спочатку в регенераторі, а потім в нагрівачі - 2-й такт. 3-й такт - робочий хід, протягом якого робоче тіло, розширюючись у верхній порожнині, виконує корисну роботу. Під час робочого ходу обидва поршня спільно рухаються вниз. В 4-му такті робочий поршень залишається нерухомим, а витіснювач рухається вгору; робоче тіло з верхньої порожнини надходить у нижню, віддаючи спочатку частина теплоти регенераторів, а потім остаточно охолоджуючись в охолоджувачі. Теоретично ККД С. д. Внаслідок регенерації теплоти може бути дорівнює ККД двигуна внутрішнього згоряння, що працює за Карно циклу , В дійсності ж тільки наближається до ккд дизеля . Перетворення зворотно-поступального руху поршнів в обертальний рух здійснюється ромбічним механізмом (див. Рис. 1).

Розроблено багатоциліндровий рядний або V-подібний С. д. Подвійної дії, в кожному циліндрі якого знаходиться тільки 1 поршень, що забезпечує стиснення, розширення і витіснення робочого тіла. Робочий процес здійснюється одночасно в двох порожнинах, розташованих по обидва боки поршня. Робочий поршень кожного циліндра одночасно є витіснювачем для сусіднього циліндра. Повний робочий цикл здійснюється за один оборот кривошипа, як в двотактному двигуні внутрішнього згоряння. Такі С. д. Мають зменшеними габаритами і масою.

В С. д. Паливо спалюється в форсунках (пальниках), полум'я яких направлено на трубки нагрівача. Горіння відбувається з великим надлишком повітря, внаслідок чого в продуктах згоряння міститься: значно менше токсичних речовин, ніж в продуктах згоряння поршневих двигунів внутрішнього згоряння. С. д. Може працювати на будь-якому паливі, включаючи ядерну.

Робота С. д. Відрізняється безшумністю, м'якістю (через відсутність вибухового згоряння), високою надійністю і економічністю (питома витрата палива наближається до питомої витрати палива дизеля). Основні недоліки С. д .: великі габарити і маса, висока вартість в порівнянні з поршневими двигунами внутрішнього згоряння, труднощі підвищення швидкохідності, складність регулювання і управління, конструктивна складність ущільнень, які повинні витримувати великі тиску робочого тіла.

Роботи по вдосконаленню С. д. Спрямовані на зменшення маси і габаритів, застосування більш дешевих жаростійких матеріалів і раціональних методів виробництва, на підвищення потужності і економічності. Найбільш відпрацьовані С. д. Для вантажних автомобілів і судів.

Літ .: Смирнов Г. В., Двигуни зовнішнього згорання, М., 1967; Бєлов П. М., бурячки В. Р., Акатов Е. І., Двигуни армійських машин, ч. 1, М., 1971.

, 1971

Мал. 2. Схема роботи двигуна Стірлінга: I - такт стиснення; II - такт нагрівання; III - робочий хід; IV - такт охолодження; 1 - робочий поршень; 2 - холодна порожнину; 3 - регенератор; 4 - форсунки (пальники); 5 - поршень-витіснювач; 6 - гаряча порожнина; 7 - охолоджувач.

Схема роботи двигуна Стірлінга: I - такт стиснення;  II - такт нагрівання;  III - робочий хід;  IV - такт охолодження;  1 - робочий поршень;  2 - холодна порожнину;  3 - регенератор;  4 - форсунки (пальники);  5 - поршень-витіснювач;  6 - гаряча порожнина;  7 - охолоджувач

Мал. 1. Схема двигуна зовнішнього згоряння: 1 - гаряча порожнина; 2 - нагрівач; 3 - поршень-витіснювач; 4 - регенератор; 5 - охолоджувач; 6 - холодна порожнину; 7 - робочий поршень; 8 - зовнішнє ущільнення; 9 - зубчасті колеса, що синхронізують роботу поршнів; 10 - ромбічний механізм.