сайт для палких паяльників

Продолжая тему солнечной энергии я расскажу о моих эксперименты с двигателем Стирлинга. А одна из следующих статей будет посвящена экспериментам с солнечными батареями. Также я обосную свое мнение: почему именно солнечные батареи имеют большие перспективы, несмотря на их высокую стоимость.

Вернемся к двигателю Стирлинга. Двигатель Стирлинга изобрел Роберт Стирлинг (Rev Dr Robert Stirling) 🙂 Двигатель Стирлинга, который работает по циклу Стирлинга не смог конкурировать с двигателем внутреннего сгорания, который работает по циклу Карно. Теоретически КПД обоих циклов примерно одинаковый, но на практике Двигатель Стирлинга реализовать с высоким КПД значительно сложнее, чем двигатель внутреннего сгорания. Это и стало решающим моментом в “борьбе” двух систем. Несмотря на это, двигатели Стирлинга остаются достаточно интересными и сейчас. Особенно, когда речь идет о преобразовании дармовой тепловой энергии, например – солнечной, в механическую.

Stirling

Я не эксперт в вопросе строительства двигателей Стирлинга. Вообще я этим занялся исключительно под влиянием работ Игоря Белецкого г. Харьков http://physicstoys.narod.ru/ Если Вы хотите строить двигатели Стирлинга – Вам к нему. Я изготовил только одну модель, с одной целью – проверить эффективность двигателя Стирлинга для утилизации солнечной энергии. И, по возможности, сравнить с эффективностью и удобством солнечных батарей. При этом определить технические аспекты, которые могут возникнуть при реальной реализации реального проекта. Моя модель должна была работать от моего солнечного концентратора. Но, двигатель работал даже от тепла обычной лампочки мощностью 60 Вт.

Конструкция двигателя Стирлинга

Stirling

Двигатель сделан из низкой стеклянной чаши (1). Я использовал чашку Петри. В ней расположен диск из пенополистирола (пенопласта), который выполняет роль вытеснителя (2). Можно использовать любой другой легкий материал. На нижней поверхности наклеена фольга, окрашенная в черный цвет. Эта поверхность будет нагреваться светом. Как я говорил ранее, планировалось, что двигатель будет работать от солнечного концентратора, поэтому расположение этой поверхности снизу – вполне логично. В верхней части вытеснителя размещен магнит (5). Я использовал небольшие неодимовые магниты диаметром 3 мм. Вес вытеснителя должна быть минимальным, чтобы под действием другого магнита на расстоянии 5-10 мм вытеснитель мог притягнутися к нему вверх. Стеклянная чаша накрыта металлической крышкой-холодильником (6) которая в центре имеет отверстие. Я использовал диск со старого HDD. К этому отверстию закреплена горловина (7) на которой закрепляется резиновая мембрана (кусок медицинской перчатки). На этой мембране закреплен другой магнит (4). Мембрана выполняет роль свободного поршня. Одновременно эта же мембрана будет работать и как поршень помпы.

Как работает двигатель Стирлинга

В положении (А) свет попадает снизу на черную поверхность вытеснителя (2). Воздух нагревается и расширяется, что вызывает движение мембраны (3) вверх в положение (B).

Когда мембрана поднимается на расстояние при которой магниты уже не могут удерживать вытеснитель, тот падает на дно стеклянной чаши (1) и вытесняет горячий воздух к холодильнику (6). Положение (С).

Воздух начинает охлаждаться и сжиматься. Что приводит к опусканию мембраны. Когда мембрана опустится достаточно низко, сила притяжения магнитов увеличивается и вытеснитель поднимается вверх, вытесняя холодный воздух в зону нагрева (положение (A)). Цикл повторяется.

Помпа с двигателем Стирлинга

Помпа з двигуном Стірлінга

В конструкции насоса мембрана (3) выполняет роль поршня двигателя и помпы одновременно. В качестве клапанов были использованы пластиковые шариковые клапаны от бытовых распылителей.

Это видео снято год назад. Предлагаю посмотреть что из этого получилось.

Во время экспериментов возникла техническая особенность, которая влияла на эффективность работы двигателя. Объем двигателя герметичен. Этот объем в состоянии покоя меняется в зависимости от атмосферного давления и температуры окружающей среды. То есть, если настроить двигатель при определенном атмосферном давлении – он работает идеально, но уже завтра атмосферное давление может измениться, следовательно объем в состоянии покоя тоже изменится. Это приводит к смещению среднего положения поршня, влияющим на эффективность работы двигателя.

На видео видно, как двигатель Стирлинга, работая от света обычной эклектической лампы мощностью 60 Вт, перекачивает воздух, то есть работает как помпа. Планировалось, что он будет перекачивать воду, но качество шариковых клапанов была достаточно низкой и они застревали после нескольких движений. Итак, система работоспособна, хотя и требует доработок и достаточно аккуратного изготовления всех деталей.

Эксперименты прекратились за технических сложностей. А именно:

  • для солнечного концентратора обязательно нужна система ориентации на солнце;
  • все детали двигателя должны изготавливаться из жаростойкого материала из за присутствия высоких температур;
  • система ориентации на солнце с ее подвижными частями, солнечный концентратор и двигатель Стирлинга слишком громоздкие и не работают при отсутствии прямых солнечных лучей.

Все эти недостатки (кроме финансов) решили солнечные батареи. О которых я расскажу в следующей статье.

Успехов!

Смотри также:

Translate
Архіви

© 2011-2019 Андрій Корягін, Кременчук - Київ, Україна