I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
МОДЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ ИЛИ ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Это устройство способно преобразовывать любую тепловую энергию, в механическую. Его можно подключить к генератору и получать электричество. Или к насосу, циркулярной пиле, короче, к любому потребителю механической энергии. Наиболее заманчиво выглядит утилизация, с его помощью, тепла, вылетающего в трубы котельных, дровяных печей или падающего на нас с неба, в виде солнечных лучей.
Но самое главное – это то, что этот двигатель можно собрать своими силами.
Руководствуясьпояснением принципа работы двигателя Стирлинга и рекомендациями его изготовления и опираясь на технологию изготовления моделей из подручных материалов собираем своюмодель.
Рис.1.Схема устройства двигателя Стирлинга.
Описание изготовления изделия.
1.Изготовление цилиндра.
Он изготавливается из двух банок от чипсов, у которых металлическое донышко и картонная стенка- это то, что нам нужно. Отрезаем две половины цилиндра.
На одной (верхней), размечаем центры 2 отверстий. Одно отверстие под центральную втулку для толкателя вытеснителя, другое к краю крышки. Сверлим два отверстия 2,5мм и 5мм соответственно.
Припаиваем медную трубку (держатель) к центральному отверстию верхней крышки, для закрепления в ней фторопластовой втулки.
Над вторым отверстием, с помощью эпоксилина приклеиваем штуцер (1.2дюйма).
Из скрепок изготовляем два держателя для коленчатого вала и закрепляем их на верхней крышке. Изготовление цилиндра(корпуса), еще не завершена, к нему еще вернемся.
2.Изготовление вытеснителя.
Из картона вырезаем вытеснитель. Диаметр картонного вытеснителя меньше внутреннего диаметра цилиндра на 2-3мм. Картон применяю потому, что он плохо проводит тепло и держит температуру. Для придания вытеснителю высоты склеиваем из нескольких слоев(3-4) картона. Изготавливаем из скрепки толкатель. Вклеиваем (Момент) его в вытеснитель.
Вставляем вытеснитель в цилиндр и втулку.
Скрепляем две половины корпуса цилиндра малярной лентой, максимально герметично.
Замеряем ход вытеснителя, этот размер нужен для изготовления коленчатого вала.
3. Изготовление коленчатого вала.
Колено на коленчатом валу равно половине хода толкателя(4мм).
Изготовляем коленчатый вал 2 с двумя коленами.
Из скрепок выполняем шатуны и одеваем их на коленчатый вал 2. Для исключения болтания их на коленчатом валу, вставляем кусочки изоляции от провода. Вставляем коленчатый вал в держатели 3,4 на корпусе цилиндра 7.
На резиновую мембрану 6 закрепляем толкатель (изготовленный из скрепки и обмотан нитками на одном конце). Надеваем мембрану на штуцер. При помощи термо-трубки соединяем толкатели и шатуны (нагревом закрепляем).
Из CD диска изготавливаем моховик 1, для веса используем два диска, закрепляем их на коленчатом валу 2, предварительно изготовив переходнуювтулку. Из медной проволоки изготавливаем подставку3,4 и припаиваем к корпусу цилиндра. При помощи свечи 8(нагрев) проверяем двигатель в работе.
Рис.2.Двигатель Стирлинга.1.Маховик.2.Коленчатый вал.3.4.Держатели.5.Втулка малого цилиндра.6.Втулка больщого цилиндра.7.Цилиндр.8.Свеча.
Вывод:
1.Простота конструкции, отсутствие многих «нежных» агрегатов позволяет стирлингу обеспечить небывалый для других двигателей ресурс в десятки и сотни тысяч часов непрерывной работы.2.Экономичность — в случае преобразования в электричество солнечной энергии стирлинги иногда дают больший КПД (до 31,25 %), чем тепловые машины на пару.3Бесшумность двигателя — стирлинг не имеет выхлопа, а значит — не шумит. ромбический механизм является идеально сбалансированным устройством и, при достаточно высоком качестве изготовления, даже не имеет вибраций (амплитуда вибрации меньше 0,0038 мм).
Литература:
1.УокерГ.Машины работающие по циклу Стирлинга.Энергия 1978г.
2.РидерГ. ХуперЧ. .Двигатели Стирлинга Из-во «Мир» М. 1986г.
3. Уокер.Г Двигатели Стирленга. М.изд. «Машиностроение» 1985г.
4.Васильев Г. П., Хрустачев Л. В., Розин А. Г., Абуев И. М. и др. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Правительство Москвы Москомархитектура, ГУП «НИАЦ», 2001. — 66C.