Stirling-Motor

4 Schritt:Schritt 1: Betriebsstirlingmotor Schritt 2: Überblick über die Komponenten Schritt 3: Stirlingmotor thermodynamischen Studie Schritt 4: Construction

Stirling-Motor

An all die klugen und illustren Dekane und Studenten gewidmet.
Vorwort.
Der Stirlingmotor ist eine Wärmekraftmaschine mit geringem Rauschen und Schadstoffemissionen, kann dieser Motor verwenden Sie eine externe Stromquelle kommen zu null Emissionen bei der Verwendung von Solarenergie haben. In naher Zukunft sind diese Anwendungen wahrscheinlich Motoren und erreichte sogar ersetzen die aktuellen Verbrennungsmotoren in einigen industriellen Anwendungen.
Während der Untersuchung ein historischer Überblick über den Stirling-Motor ist das Prinzip der Arbeitsweise der Motorgrundlagen der Thermodynamik sagt. Die verschiedenen Konfigurationen dieser Motoren werden ebenfalls erwähnt, und die thermodynamischen Zyklus dieser erläutert. Es behandelt auch die Konzeption und den Bau des Beta-Typ Stirlingmotor. Das Ziel dieser Studie ist es, die Grundlage für die Konzeption und den Bau eines Stirling-Motors als auch als Anreiz für alle Interessierten in die weitere Forschung bieten.
Einführung.
Im Jahre 1816 patentierte Schotte Robert Stirling einen Motor, der auf heiße Luft lief, die er Stirling genannt. Das Patent für diesen Motor war die erfolgreiche Ende einer Reihe von Versuchen, die Dampfmaschinen zu vereinfachen, als es unpraktisch Wärme Wasser in einem Kessel zu produzieren Dampf expandieren in einem Motor, kondensieren und durch die Einführung von Wasserpumpe wieder in den Kessel, so beschlossen, entwickeln ein neues System, das die gleichen Prozesse, aber in einfachster Form durchführt.
Im Laufe der Geschichte haben die Menschen verschiedene Maschinen, die in der industriellen Revolution erschien ein Mann in eine effizientere industrielle Prozesse helfen erstellt und dies hat einen Anstieg der Nachfrage nach fossilen Brennstoffen verursacht, denn die Welt ist in einer ökologischen Krise, müssen wir sehen, wie zu ersetzen die Art, wie wir mit konventionellen Methoden der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Stirling-Motor in den gleichen Prozessen der Heizung und Kühlung eines Gases, eine Dampfmaschine, aber alle innerhalb des Motors und das Gas wurde Luft anstelle von Dampf, so dass der Motor nicht Kessel muss durchgeführt werden .. Schließlich, obwohl es viel einfacher und effiziente (zumindest theoretisch) als eine klassische Dampfmaschine, Stirlingmotoren wurden nie bekannt, und ihre Anwendung in der realen Welt nicht mehr, als Verbrennungsmotoren ersetzt sie.

Schritt 1: Betriebsstirlingmotor

  1. Stirling-Motor

    Stirling-Motor

    Stirling-Motor

    Stirling-Motor

    Stirling-Motor

    Der Stirling-Motorbetrieb auf der Verwendung von Volumenänderungen des Arbeitsfluids infolge der Veränderungen der Temperatur, dass dieses beeinflußt wird. Diese Volumenänderungen werden durch die Verschiebung des Arbeitsfluids zwischen der heißen Zone und der kalten Zone in einem geschlossenen Zylinder.
    1. Wenn Luft in einem Zylinder eingeschlossen ist und dann erhitzt wird, wird beobachtet, daß der Druck in dem Zylinder zunimmt. Es wird angenommen, dass einer der Deckel des Zylinders ist ein Kolben und dieser knapp ist, wird es eine Expansion des Gases betragen und das Volumen innerhalb des Zylinders bis einige Endstellung des Kolbens.
    2. Wenn die gleichen Zylinder in seinem expandierten Zustand abgeschreckt Druck abnimmt, dann wird das Volumen zusammengezogen und die Kolbenstellung in den Ausgangszustand zurückkehrt.
    3. Wenn der Prozess von Zustand 1 wird wiederholt, aber jetzt dem Kolben mit einer Kurbelwelle und wiederum ein Rad, der erhöhte Druck bewegt sich der Kolben zwingen wodurch die Kurbelwelle und das mit einer zu dem Rad, mit diesem gelöst, dass die Volumenänderung wird in Bewegung umgesetzt.
    4. Wenn der Vorgang von dem Zustand 2 wird wiederholt, schnell der Kolbenrückkühlung durch die Bewegung des Rades und der Druckabfall auftritt und Volumen.
    5. Wenn die Prozesse 3 und 4 treffen, ist ein Einzylindermotor Verdrängerbewegung wird aufgrund der Ausdehnung des Gases während der Verdichtung und der Kolbenrück seine Position aufgrund der Energie des Schwungrads auftritt.
    Mit dieser Wirkungsweise des Stirling-Motors erläutert.

Schritt 2: Überblick über die Komponenten

  1. Stirling-Motor

    Stirling-Motor

    Hot Zone
    Dieser Teil der Maschine, wo die Wärme abgegeben wird, müssen die für die Konstruktion verwendeten Materialien resistenten Werkstoffen Kriechen (Kriechverformung ist aus Kunststoff-Material, das durchlaufen können, wenn sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt)
    Kaltzone
    wo Wärme extrahiert wird. Wärmeentzug kann durch freie oder erzwungene Konvektion durchgeführt werden. In diesem Fall platziert Aluminiumrippen schnell Wärme abzuleiten, da diese Art der Kühlung ist ineffizient entschieden, Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit in der kalten Zone zu verwenden, Materialien wie Kupfer und Aluminium. Dies ist ein sehr wichtiger Teil der Maschine, denn sie muss in der Lage, mindestens 50% der an den Motor gelieferte Wärme zu evakuieren, und es muß so an der niedrigsten möglichen Temperatur zu tun, um den thermischen Wirkungsgrad des Motors zu verbessern.
    Regenerator
    Der Regenerator absorbiert und gibt Wärme an das Arbeitsfluid Aufrechnung einen Teil der Wärme durch den Motor verloren, wodurch die Motorleistung und Geschwindigkeit zu erhöhen, ist dies, weil, wenn Sie arbeiten, der Regenerator muss weniger Wärme pro Zyklus, die die Zykluszeit macht aufnehmen erforderlich ist, um weniger durchführen und weniger Kraftstoff wird auch verbraucht wird. Regenerator Material muss eine hohe Kapazität, um thermische Energie zu speichern für die Temperatur stabil ist. Sollte auch eine niedrige Wärmeleitfähigkeit in der Strömungsrichtung, um einen Temperaturgradienten zu erzeugen. Die volumetrische Wärmekapazität eines Materials ist das Produkt ρ x Cp (J / m3 * K) gemessen wird, je höher der Wert des Materials kann mehr Wärme zu absorbieren. Der Regenerator arbeitet, um die nächste Art, vorausgesetzt, dass das Gas in der heißen Zone 150 ° C und der kalten Zone 30 ° C, wenn das Gas von der kalten Zone in die heiße Zone, eine ideale Regenerator Temperaturanstieg Gas bei 60 ° C hat somit zum Heizgerät geringste Menge an Wärme zu liefern, um die Gastemperatur 60 bis 150 ° C zu erhöhen, in der gleichen Weise, wenn das Gas aus der heißen Zone in die durch das regenerative Gas absorbiert Kaltzone Wärme wurde in der kalten Zone bis 60 ° C, so wird es etwas abkühlen zu verwenden 60 bis 30 ° C Dies sichert in beiden Fällen reduziert die Zeit der Erwärmung und Abkühlung des Gases, das schnellere Zyklus entwickelt.

Schritt 3: Stirlingmotor thermodynamischen Studie

  1. Stirling-Motor

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    Zunächst ist der Zustand 1. Die Elemente sind: Zylinder, Kolben, Fluidverdränger. Das gesamte Gas in der kalten Zone und der Kolben in der unteren Position.
    • Prozess 1-2.- wenn sich der Kolben von dem Zustand 1 bis 2 eine isometrische Kompression bei der niedrigsten Temperatur durchgeführt wird. Das Verfahren wird in dem vorherigen P-V-Diagramm dargestellt. Die Arbeiten in diesem Verfahren verbraucht wird, ist gleich der Wärme im Kreislauf verworfen.
    • Prozess 2-3.- Wenn fixiert bleibt Kolben und Verdränger bewegt, um die Flüssigkeit in der heißen Zone passiert, Erhalten eines isometrischen Verfahren, die den Druck erhöht, ohne Veränderung des Volumens. Hier der Regenerator Wärme an das Arbeitsfluid, Erhöhen der Temperatur Tmin bis Tmax.
    • Prozess 3-4.- Gerade jetzt können Sie eine isometrische Expansion bei der höheren Temperatur durch Absenken der Kolben und Verdränger zu bekommen. In diesem Prozess wird die externe Wärme an das Arbeitsfluid versorgt.
    • Prozess 4-1.- Wenn Sie den Regler in den Ausgangszustand, andere isometrische Abschluss des Verfahrens durch die thermodynamischen Kreisprozess 1-4 erhalten wird vertreten. Hier der Regenerator Wärme aufnimmt.
    Damit ist der ideale Stirling Zyklus hat die gleiche Effizienz wie der Carnot-Prozess, der die maximale Effizienz erreichen kann eine Wärmekraftmaschine unter Berücksichtigung, dass alle Verluste Null ist. Die verwendeten isotropen, nicht-regenerativen Wärmeaustauschprozesse Carnot-Kreisprozessen, unter der Annahme, daß die spezifische Wärme des Regenerators unendlich groß ist, wie die Stirling-Zyklus. Weil es keinen Mechanismus gibt, um die ideale Bewegung der Kolben und Verdränger zur Beendigung des Zyklus und der Schwierigkeit der Gewinnung rein isothermen Zyklen durch die Mechanismen der Wärmeübertragung bei der Geschwindigkeit, mit der beabsichtigt ist, um den Zyklus zu machen verbundenen Strom machen und Effizienz verloren geht, ist das Endergebnis eine Ellipse geformt Zyklus.
    Grundzüge eines Stirling-Motors
    TR ist die Temperatur der Wärmequelle ist, um die Sumpftemperatur ist TH die Temperatur der Oberfläche in Kontakt mit dem Arbeitsfluid in der heißen Zone ist TC die Temperatur der Oberfläche in Kontakt mit dem Arbeitsfluid in der kalten Zone .

Schritt 4: Construction

  1. Stirling-Motor

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    Nun, im Grunde Ich entwarf diesen Motor in Solidworks und machte Zeichnung für nach geben diese Zeichnung zum Zentrum Bearbeitung.
    Sie müssen Solidworks-Software, wenn Sie das Ensemble zu manipulieren wollen, verwende ich 2013-Version.
    Die Materialien, die ich gekauft habe, war in Standard-Maß, so dass ich auf metrische angepasst.
    Die Position 3 sagen "kommen mit Silber Schweiß" aber ich hatte Probleme, weil das Kupfer nicht die hohen Temperaturen zu widerstehen, sowie Edelstahl. Die Lösung für dieses Problem, das ich gemacht Position 3.1 und 3.3 mehr groß im Durchmesser ø23.3 für Druckposition mit 3,2 eingeben. Eine andere Lösung ist Änderu die Zeichnung machen Thread zu dieser Positionen müssen jedoch den Durchmesser extern zu dem Zylinder und Dissipatoren erhöhen. (Positionen 3, 4 und 5). Oder machen Sie alle 3-Stellung mit Edelstahl in einem Stück.
    Ist äußerst notwendig, die Zylinder keinen Luftverlust, weil der Motor arbeitet mit diesem Druck. kritischen Positionen 3, 6 und 14.
    beim Zusammenstellen von Teilen vorsichtig Ausrichtungen werden aus den Positionen 20 (vertikal) und 30 (horizontal) eine weitere Möglichkeit der Motor Probleme mit den Positionen 2, 6 und 8.
    Verzweifeln Sie nicht, wenn der Motor nicht in der ersten Zeit zu arbeiten, denn dieses Bedürfnis Anpassungen und etwas Öl für Stücke in Bewegung, machte ich viele Versuche dafür arbeiten.
    Ich verbringe viel Zeit mit der Suche im Internet nach einigen Zeichnungen, aber ich habe nicht gefunden, viele Leute verkaufen diese Flugzeuge im Internet und zeigen nur Maschinen, die so habe ich beschlossen, diese Ebenen zu teilen, ich hoffe, dass Sie diese Zeichnungen dienen.
    sorry, wenn zu schreiben schlecht, aber ich bin aus Mexiko und nicht sehr gut auf Englisch zu formulieren. bitte korrigieren Sie mich, und wenn Sie Fragen haben, können Sie fragen.