XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Энергия из тепла: модель двигателя Стирлинга
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
С древнейших времен люди нуждались в силе, которая приводила бы в действие различные приспособления для облегчения ручного труда. Сегодня люди используют в своей жизни различные источники энергии. Ограниченные запасы углеводородного топлива и высокие цены на него заставляют инженеров искать замену двигателям внутреннего сгорания. Оказывается, есть двигатель с внешним подводом теплоты, который рассчитан на любой вид топлива, даже на нагрев солнечными лучами.
В 1816 году шотландец Роберт Стирлинг (рис.1) изобрел двигатель с внешним подводом теплоты. Широкого распространения изобретение в то время не получило - слишком сложной была конструкция по сравнению с паровой машиной и появившимися позже двигателями внутреннего сгорания (ДВС).
Однако в наши дни вновь возник особый интерес к двигателям Стирлинга. Постоянно появляется информация о новых разработках и попытках наладить их массовое производство. Например, на голландской фирме "Филипс" построили несколько модификаций двигателя Стирлинга для большегрузных автомобилей. Двигатели внешнего сгорания ставят на судах, на небольших электростанциях и ТЭЦ, а в перспективе собираются оснащать ими космические станции для привода электрогенераторов.
Двигатели Стирлинга имеют высокий кпд, могут работать с любым источником теплоты, бесшумны, в них не расходуется рабочее тело, в качестве которого обычно применяют водород или гелий. Двигатель Стирлинга мог бы успешно использоваться на атомных подводных лодках.
Способность производить электричество из возобновляемых ресурсов делает двигатель Стирлинга машиной чистого будущего мира. Он интересен тем, что работает от разницы температур. Например, при помощи такого двигателя можно зарядить мобильный телефон от тепла человеческого тела или кружки кипятка; можно, используя разницу температур между холодной водой и воздухом, снабдить электричеством загородный дом.
По вопросам применения двигателя Стирлинга в наши дни я провел соцопрос. Было опрошено: 113 человек (ученики 9-11 кл.)
Результаты представлены в таблице и в виде диаграмм.
|
Вопрос |
Результаты опроса |
|
Известно ли вам, что двигатель Стирлинга используется в космических технологиях? |
|
|
Вернутся ли инженеры к двигателю Стирлинга на автомобилях? |
|
|
Знаете ли вы, что двигатель Стирлинга был изобретен более 200 лет назад? |
|
|
Двигатель Стирлинга может использоваться в подводных лодках для повышения их эффективности и снижения уровня шума. Вы слышали об этом? Знаете? |
|
|
Знаете ли вы, что в некоторых странах двигатель Стирлинга используется в системах отопления и охлаждения? |
По результатам опроса видно, что далеко не все знают, что такое двигатель Стирлинга и для чего он нужен, мало, кто задумывается, как же работает эта машина. А ведь это необходимо знать, ведь двигатели - это всем известная нам энергия, а без неё нельзя представить нашу нынешнюю жизнь.
Двигатель Стирлинга актуален в наши дни благодаря способности преобразовывать тепловую энергию в механическую. Это связано с развитием «зелёной энергетики» и автономных систем энергоснабжения, где традиционные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) не всегда эффективны.
Актуальность двигателя Стирлинга также связана с простой конструкцией — он не требует дополнительных систем, запускается самостоятельно и не нуждается в стартере.
Цель работы: изучение принципов работы двигателя Стирлинга, создание модели такой тепловой машины в домашних условиях.
Предмет исследования: двигатель Стирлинга, который относится к двигателям внутреннего сгорания.
Задачи: 1) проанализировать различную информацию о двигателе Стирлинга, отобрать материал для проекта и создания модели; 2) изучить физические принципы работы, преимущества и недостатки этой машины; 3) обозначить различные области применения двигателя Стирлинга; 4) создать своими руками действующую модель двигателя Стирлинга и исследовать принципы её работы.
Методы исследования: изучение и анализ работы двигателя, создание рабочей модели, опыт.
Гипотеза исследования: изучая работу двигателя Стирлинга, можно предположить, что возможно создать рабочую модель двигателя своими руками.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Двигатель Стирлинга: история изобретения, принцип работы.
Двигатель Стирлинга — тепловая машина (рис.2), в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основной принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также используются водород и гелий.
Двигатели Стирлинга работают от разницы температур. При низкой температуре идет сжатие воздуха, а при высокой – его расширение. У всех Стирлингов есть холодная и горячая сторона, в которых происходит нагрев и охлаждение воздуха. Воздух нагревается в горячей области, расширяясь, он толкает поршень и перемещается в холодную часть двигателя, где сжимается, после чего снова перемещается в горячую область двигателя, чтобы в очередной раз толкнуть поршень. Тепло к рабочему телу при этом подводится с внешней стороны, через стенку цилиндра. Эта особенность и дает право машине Стирлинга называться двигателем внешнего сгорания.
В XIX веке инженеры хотели создать безопасную альтернативу паровым двигателям того времени, котлы которых часто взрывались из-за высоких давлений пара и неподходящих материалов для их постройки. Хорошая альтернатива паровым машинам появилась с созданием двигателей Стирлинга, который мог преобразовывать в работу любую разницу температур. Основной принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также используются водород и гелий. В ряде экспериментальных образцов испытывались фреоны, двуокись азота, сжиженный пропан-бутан и вода. В последнем случае вода остаётся в жидком состоянии на всех участках термодинамического цикла. Особенностью «стирлинга» с жидким рабочим телом является малые размеры, высокая удельная мощность и большие рабочие давления. Существует также «стирлинг» с двухфазным рабочим телом. Он тоже характеризуется высокой удельной мощностью, высоким рабочим давлением.
Из молекулярной физики и термодинамики известно, что давление, температура и объём газа взаимосвязаны и следуют закону идеальных газов:
, где:
-
P — давление газа;
-
V — объём газа;
-
n — количество молей газа;
-
R — универсальная газовая константа;
-
Т — температура газа в кельвинах.
Это означает, что при нагревании газа его объём увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Это свойство газов и лежит в основе работы двигателя Стирлинга.
Двигатель Стирлинга использует цикл Стирлинга (рис.3), который по термодинамической эффективности не уступает циклу Карно (рис.4), и даже обладает преимуществом. Дело в том, что цикл Карно состоит из мало отличающихся между собой изотерм и адиабат. Практическая реализация этого цикла малоперспективна. Цикл Стирлинга позволил получить практически работающий двигатель в приемлемых габаритах.
Цикл Стирлинга состоит из четырёх фаз (рис.5) и разделён двумя переходными фазами: нагрев, расширение, переход к источнику холода, охлаждение, сжатие и переход к источнику тепла. При переходе от тёплого источника к холодному источнику происходит расширение и сжатие газа, при этом изменяется давление, за счёт чего можно получить полезную работу.
При нормальной работе двигатель герметичен, газ не поступает и не выходит, клапанов не требуется.
Между горячей и холодной зонами расположен регенератор (рис.2) — регенеративный теплообменник, который попеременно накапливает и возвращает часть тепловой энергии, полученной в рабочем цикле двигателя.
Тепло подаётся извне: горячую зону можно обогревать с помощью любого внешнего источника тепла, более холодную часть — поддерживать с помощью внешнего теплоотвода (например, проточной воды или потока воздуха).
Регенератор увеличивает производительность двигателя, удерживая тепло в тёплой части двигателя, в то время как рабочее тело охлаждается. Этот процесс намного повышает эффективность системы.
Согласно теоретическим расчётам эффективность двигателя Стирлинга сильно зависима от температуры и может достигать даже 70 %. Самые первые реализованные в металле образцы двигателя обладали низким КПД, поскольку варианты теплоносителя были неэффективны и ограничивали максимальную температуру нагрева, отсутствовали конструкционные материалы, устойчивые к высокому давлению. Во второй половине XX века двигатель с ромбическим приводом во время испытаний превысил показатель 35 % КПД на водном теплоносителе и с температурой 55°С. Совершенствование конструкции в некоторых экспериментальных образцах позволило достичь практически 39 % КПД. Почти все современные бензиновые двигатели, имеющие аналогичную мощность, обладают КПД 28 — 30 %. Турбированные дизели достигают около 35 %. Самые современные образцы двигателей Стирлинга, разработанные компанией Mechanical Technology Inc в США, показывают эффективность до 43 %.
1.2. Модификации двигателя Стирлинга
Существует несколько модификаций двигателя внешнего сгорания Стирлинга (рис.6).
Модификация «Альфа» Конструкция применяет два разных поршня, помещенных в различные контуры. Первый контур используется для нагрева, второй контур применяется для охлаждения. Соответственно, каждому поршню принадлежит свой регенератор (горячий и холодный). Устройство обладает хорошим соотношением мощности к объёму. Недостаток в том, что температура горячего регенератора создает конструктивные сложности (рис.7).
Модификация «Бета» Конструкция использует один замкнутый контур, с разными температурами на концах (холодный, горячий). В полости расположен поршень с вытеснителем. Вытеснитель делит пространство на холодную и горячую зону. Обмен холодом и теплом происходит путём перекачивания вещества через теплообменник. Конструктивно, теплообменник выполняется в двух вариантах: внешний, совмещённый с вытеснителем (рис.8).
Модификация «Гамма» Вся нехитрая конструкция модификации «Гамма» выполнена из двух цилиндров. Первый из них полностью холодный. В нём совершает движение силовой поршень. А второй — холодный только с одной стороны, а с другой — нагретый. Он служит для перемещения механизма вытеснителя. Регенератор циркуляции холодного газа в этой модификации может быть общим для обоих цилиндров и быть включённым в конструкцию вытеснителя (рис.9).
Роторный двигатель Стирлинга.
Роторный двигатель Стирлинга — модификация двигателя внешнего сгорания, в которой поршни заменены роторами. Это позволяет уменьшить габариты двигателя и улучшить герметичность рабочей камеры, так как нет кривошипно-шатунного механизма. Ротор, вращаясь по оси, поочередно перекрывает горячую и холодную зоны, вызывая нагрев и охлаждение рабочего тела. Это достигается за счёт разницы в площадях поверхности роторов, которая возникает из-за разности давлений в ветвях высокого и низкого давлений. Эта сила вращает вал с роторами, и рабочее тело непрерывно циркулирует, последовательно проходя через всю систему. Роторные двигатели Стирлинга можно отнести к гамма-типу. (рис.10).
Термоакустический двигатель Стирлинга.
Термоакустический двигатель Стирлинга (рис.11) — это модификация двигателя Стирлинга (двигателя внешнего сгорания). В таком устройстве вместо использования поршня-вытеснителя рабочее тело движется между горячей и холодной полостью за счёт явлений акустического резонанса. Термоакустический двигатель позволяет использовать любой источник тепла — солнечную энергию, отработанное тепло. За счёт градиента температур между двумя теплообменниками (зона нагрева и зона охлаждения) в замкнутом контуре двигателя возбуждаются звуковые колебания определённой частоты. Градиент температуры в регенераторе позволяет усилить звуковые колебания, но только определённой длины волны, равной длине резонатора. Под напором акустической волны и давления нагретого воздуха внутренняя мембрана резонатора начинает совершать периодические колебания, которые, в свою очередь, возбуждают колебания внешней мембраны. В термоакустическом двигателе нет движущихся частей — он генерирует только акустическую волну внутри себя. Обычно энергию из двигателя добывают с помощью линейных генераторов. Упругая мембрана колеблется под напором звуковой волны высокой интенсивности, внутри медной катушки с сердечником вибрируют закреплённые на мембране магниты, вырабатывается электроэнергия. Резонатор — закольцованная труба, в которой происходит перемещение звуковых волн. Регенератор — тепловой аккумулятор: когда горячий газ движется в холодную сторону, он нагревает регенератор, и регенератор запасает тепловую энергию.
1.3. Преимущества и недостатки двигателя Стирлинга
Преимущества двигателя внешнего сгорания
Этот вид двигателей неприхотлив в плане топлива, поскольку основой его работы является перепад температур. Чем вызван этот перепад — особого значения не имеет. Двигатель Стирлинга имеет простую конструкцию и не нуждается в дополнительных системах и навесном оборудовании (стартер, коробка передач). Некоторые особенности устройства двигателя являются гарантией долгого срока эксплуатации: двигатель может работать непрерывно в течение примерно ста тысяч часов. Ещё одним серьёзным преимуществом двигателя внешнего сгорания является бесшумность. Она обусловлена тем, что в цилиндрах отсутствует детонация и нет необходимости в выводе отработавших газов. Особенно выделяется по этому параметру модификация «Бета». Её конструкция оснащена ромбовидным кривошипно-шатунным механизмом, который обеспечивает отсутствие вибраций во время работы. И, наконец, экологичность. В цилиндрах двигателя отсутствуют процессы, способные негативно влиять на окружающую среду.
Недостатки двигателя внешнего сгорания
Массовый выпуск таких двигателей в настоящее время невозможен. Основная проблема — это материалоёмкость конструкции. Охлаждение рабочего тела двигателя требует установку радиаторов с большими объёмами. Вследствие этого увеличиваются размеры. Использование сложных видов рабочего тела вроде водорода или гелия поднимает вопрос о безопасности двигателя. Теплопроводность и температурная стойкость должны быть на высоком уровне. Тепло к рабочему объёму поступает через теплообменники. Таким образом, часть тепла теряется по дороге. При изготовлении теплообменники приходится использовать термостойкие металлы. При этом металлы должны быть устойчивы к высокому давлению. Все эти материалы стоят дорого и долго обрабатываются. Принципы изменения режимов двигателя внешнего сгорания сильно отличаются от традиционных. Требуется разработка специальных управляющих устройств. Изменение мощности вызывается изменением давления в цилиндрах и угла фаз между вытеснителем и силовым поршнем. Также можно изменить ёмкость полости с рабочим телом.
1.4. «Стирлинги» вместо ДВС?
«Стирлинг» почти идеально бесшумен. У него нет карбюратора, форсунок с высоким давлением, системы зажигания, клапанов, свечей. Давление в цилиндре, хотя и повышается почти до 200 атм, но не взрывом, как в двигателе внутреннего сгорания, а плавно. На двигателе не нужны глушители. Ромбовидный кинематический привод поршней полностью уравновешен. Никаких вибраций, никакого дребезжания. Эти качества автомобильного двигателя особенно важны, ибо в крупных городах остро стоит проблема снижения шума.
А вот другое качество — «всеядность». По сути дела, нет такого источника тепла, который не годился бы для привода «стирлинга». Автомобиль с таким двигателем может работать на дровах, на соломе, на угле, на керосине, на ядерном горючем, даже на солнечных лучах. Подобная универсальность разрешит остро стоящую проблему задымления городов.
А регулирование? Чтобы сбавить мощность, достаточно выпустить из замкнутого контура двигателя в стальной баллон нужное количество газа. Автоматика сразу же уменьшает подачу топлива так, чтобы температура оставалась постоянной независимо от количества газа. Для повышения мощности газ нагнетается из баллона снова в контур.
Вот только по стоимости и по весу «стирлинги» пока уступают двигателям внутреннего сгорания. На 1 л. с. у них приходится 5 кг, что намного больше, чем у бензинового и дизельного моторов.
Теоретические расчеты показывают, что при прочих равных условиях "стирлинги" требуют меньших давлений.
Важное преимущество «стирлинга» как автомобильного двигателя — повышенная приспособляемость к изменениям нагрузки. Она, например, на 50 процентов выше, чем у карбюраторного мотора, за счет чего можно уменьшить число ступеней в коробке передач. Однако совсем отказаться от сцепления и коробки передач, как в паровом автомобиле, нельзя.
Но почему же двигатель с такими очевидными достоинствами до сих пор не нашел практического применения? Причина проста — у него немало еще неустраненных недостатков. Главнейшие среди них — большая сложность в управлении и регулировке. Существуют и другие «рифы», которые не так просто обойти и конструкторам, и производственникам. В частности, поршням нужны очень эффективные уплотнения, которые должны выдерживать высокое давление и препятствовать попаданию масла в рабочую полость. Немаловажное значение имеет характерная особенность «стирлинга» — необходимость отводить с охлаждающей водой большое количество тепла. В двигателях внутреннего сгорания значительная часть тепла выбрасывается в атмосферу вместе с отработавшими газами. В «стерлинге» же в выхлоп уходит только 9 процентов тепла, получаемого при сгорании топлива. Если в бензиновом двигателе внутреннего сгорания с охлаждающей водой отводится от 20 до 25 процентов тепла, то в «стирлинге» — до 50 процентов. Это значит, что автомобиль с таким двигателем должен иметь радиатор примерно в 2—2,5 раза больше, чем у аналогичного бензинового мотора. Недостатком «стирлинга» является и его высокий удельный вес по сравнению с распространенным ДВС. Еще довольно существенный минус — трудность повышения быстроходности: уже при 3600 об/мин значительно возрастают гидравлические потери и ухудшается теплообмен.
Работы по созданию и доводке автомобильных «стирлингов», в том числе для легковых машин, продолжаются. Можно считать, что в настоящее время принципиальные вопросы решены. Однако еще много дел по доводке. Применением легких сплавов можно понизить удельный вес двигателя, но он все равно будет выше, чем у мотора внутреннего сгорания, из-за более высокого давления рабочего газа. Вероятно, двигатель внешнего сгорания найдет применение в первую очередь на грузовых автомобилях, особенно военных — благодаря своей нетребовательности к топливу.
1.5. Применение двигателя Стирлинга
|
Двигатель – электрогенератор (рис.12) |
Двигатели Стирлинга могут применяться для превращения в электроэнергию любой теплоты. Их используют как автономные генераторы для туристов. |
|
Двигатель как насос (рис.13) |
Насос на основе двигателя Стирлинга может служить для накачки воды в ирригационные каналы посредством солнечного тепла, для подачи горячей воды от солнечного коллектора в дом. Также стирлинг-насос может использоваться для перекачки химических реагентов, поскольку герметичен. Двигатель Стирлинга отдаёт в систему отопления бросовое тепло от «холодного» цилиндра, а полученная механическая энергия используется для подкачки дополнительного тепла, которое забирается из окружающей среды. |
|
Холодильная техника |
Двигатель Стирлинга может работать в режиме холодильной машины (обратный цикл Стирлинга). Для этого его приводят в движение любым другим внешним двигателем. Такие машины эффективны для сжижения газов, а маленькие «стирлинги» выгодно применять для охлаждения датчиков в сверхточных приборах. |
|
Подводные лодки (рис.14) |
Двигатели Стирлинга работают на жидком кислороде, который используется в дальнейшем для дыхания, имеют очень низкий уровень шума (шведские субмарины класса Gotland-class и японские Sōryū-class). |
|
Аккумуляторы энергии |
С помощью двигателя Стирлинга можно запасать энергию, используя в качестве источника тепла теплоаккумуляторы на расплавах солей. |
|
Солнечные электростанции |
Двигатель Стирлинга может использоваться для преобразования солнечной энергии в электрическую. Для этого двигатель устанавливается в фокус параболического зеркала таким образом, чтобы область нагрева была постоянно освещена. |
|
Медицина |
Использование в системах искусственного сердца — двигатель Стирлинга применяется как механизм, преобразующий тепловую энергию изотопного топлива в механическую работу, используемую для привода насоса при перекачивании крови. |
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Создание рабочей модели двигателя Стирлинга.
1. Возьмём жестяную банку (0.33 мл / диаметром 66 мм, обрезаем ее до высоты 90 мм), продавим днище банки маркером. Далее из такой же банки делаем заглушку для цилиндра с высотой 25 мм. Определив ее центр, пробьём гвоздем.
2. Вытеснитель будет из картона (вырезали два круга диаметром 60 мм и полоску 180 мм на 35 мм), закрепляем в нем прочную рыболовную леску. В качестве утяжелителя приклеиваем рублевую монету (склеив все вместе, получается вытеснитель для воздуха, покрываем его двойным слоем фольги).
3. Затем вырезаем из пластиковой карты круг диаметром 30 мм. Нагретой иголкой делаем в центре маленькую дырочку, вставляем в нее леску (проверка герметичности с помощью надутого шарика и стакана воды) и фиксируем ее внизу заглушки цилиндра герметиком.
4. Теперь барьер. Он предназначен для того, чтобы вода из охлаждения двигателя не уходила, он был сделан из алюминиевого тубуса от таблеток. Вставим заглушку в цилиндр, заранее продев леску.
5. Стойки для удержания коленвала делаем из двух деревянных линеек (длиной 125 мм), приклеиваем их на высоте 30 мм от дна цилиндра.
6. Силовая часть мотора сделана из балончика с диаметром 30 мм, где обрезано дно до высоты 30 мм, а сбоку проделано отверстие под соединительную трубку, такое же отверстие сделано и в цилиндре на высоте 20 мм от верхнего края (выше не получится, так как там будет мешать заглушка цилиндра).
7. Поршневая основа приделана холодной сваркой к одной из стоек. Дальше соединяем две дырки диаметром 5 мм герметиком. Сбоку сделан клапан для сброса давления, это из медицинской капельницы. Поршень сделан из крышки от пластиковой емкости 1,5 л, а пластиковая шайба сделана из пластмассы. Стянув винтом посередине, на выступающую часть винта насадили 3 мм латунную клемму, натянули мембрану на поршневую основу.
8. Спицу диаметром 2,25 мм выгнули по чертежу и получили коленчатый вал. Далее взяли такие же 2 клеммы, как ранее, и проделали в них сквозные дырки диаметром 2,5 мм, посадили одну на начало вала, другую в его центр. Леску продели в одну из клемм и зафиксировали ее шурупом. Два пластиковых ограничителя закрепили для ограничения хода клемм. Также закрепили коленчатый вал рядом стойками. Над поршнем прицепили такую же обрезанную спицу и зафиксировали ее снизу и сверху клеммами.
9. Маховое колесо сделали из жестяной банки объемом 0,33 мл, провели 3 линии 10 мм, 25 мм, третью - к горловине. После проделанной работы аккуратно ножницами вырезали их и согнули в одном направлении, пробили гвоздем дырку в днище банки. Взяли большую крышку от 5 л баклажки и увесистую стальную шайбу, приклеили в центр маховика.
10. Далее сделали концентратор тепла с помощью консервной банки, сделав дырку сбоку для подноса свечки и сверху для двигателя. Поместили его сверху банки и внизу поставили свечку. Двигатель готов (рис.15)!
Работу модели двигателя Стирлинга можно посмотреть в видеоформате по ссылке: https://disk.yandex.ru/i/ZtRehPBXpUh3ew
2.2 Мои исследования.
Необходимо отметить, что работа модели двигателя Стирлинга ещё требует усовершенствований, но вот, что уже исследовано и выполнено, представлено в таблице.
|
№ п/п |
Наименование |
Описание |
|
1 |
Подбор материалов |
1. Изначально использовал тонкую соединительную трубку, потом взял более толстую. 2. Делал замену жестяной банке (тонкий металл не годится, легко рвется). 3. Свеча должна иметь толстый фитиль, он дает высокое пламя. |
|
2 |
Условия работы модели |
1. Свеча должна практически касаться дна и получать кислород для горения, тогда будет наибольшая производительность. 2. На эффективность влияет температура окружающей среды (чем ниже, тем быстрее охлаждается установка). Двигатель работает не от высокого нагрева, а от разности температур. |
|
3 |
Внешние факторы, которые влияют на работу модели |
1. Свеча влияет на количество оборотов. 2. Если добиться максимальной герметичности, то будет больше оборотов. 3. Поршень должен легко ходить, леска и клеммы должны быть смазаны. |
|
4 |
Что в перспективе? |
1. Представленная модель не способна вырабатывать нужную энергию, но, если сделать модель больше, модернизировать, то она будет давать нужную энергию. |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
После изучения двигателя Стирлинга, его принципов работы, стало понятно, что это за машина, как применяется в жизни, в чём преимущества и недостатки данного двигателя.
На примере двигателя Стирлинга видно, что существуют устройства, которые не устаревают с течением времени, а, наоборот, становятся всё более востребованными. При этом идеальных механизмов не существует, и у каждого есть свои минусы, но, несмотря на значительные недостатки двигателя Стирлинга, это не отменяет его широкого использования.
Необходимо отметить, что цель работы достигнута, а именно -изучены принципы работы двигателя Стирлинга, а главное – создана модель такой тепловой машины своими руками. Гипотеза подтверждена. Все задачи выполнены.
Двигатель Стирлинга – гениальная разработка шотландского изобретателя Роберта Стирлинга. Этот двигатель не производит вредных выбросов в атмосферу и является экологически чистым. Модели двигателя Стирлинга широко применяются, что обусловлено их компактностью, как преобразователя тепловой энергии, простотой установки, высокой эффективностью в сравнении с другими тепловыми двигателями, широким использованием для превращения в электроэнергию любой теплоты.
Собранную модель двигателя можно использовать на уроках физики в школе, в лекциях по общей физике в вузе при обсуждении основных законов термодинамики и принципов действия тепловых двигателей.
Тему двигателей Стирлинга необходимо развивать, они не требуют горючих материалов и могут работать просто от перемены температур.
ЛИТЕРАТУРА
1.https://econet.ru/articles/148660-elektrostantsii-na-dvigatele-stirlinga-prostota-ekonomichnost-i-ekologicheskaya-bezopasnost
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Двигатель_Стирлинга
3. https://autohis.ru/stirling.php
4. https://www.sovmash.com/node/98
5. https://www.sovmash.com/node/98
6. https://m-gen.ru/raznoe-2/chertezhi-dvigatelya-stirlinga-kak-samostoyatelno-izgotovit-dvigatel-stirlinga.html
7. https://sheba.spb.ru/za/vechnyidvigatel-1989.htm
8. https://yandex.ru/video/preview/16995048930684710350
9. https://yandex.ru/video/preview/13778829692096065566
10. https://yandex.ru/video/preview/13778829692096065566
Приложение
Рис.1 Роберт Стирлинг
Рис.2 Схема двигателя Стирлинга
Рис.3 Цикл Стирлинга
Рис.4 Цикл Карно
Рис.5 Фазы цикла Стирлинга
Рис.6 Модификации двигателя Стирлинга
Рис.7 Модификация «Альфа»
Рис.8 Модификация «Бета»
Рис.9 Модификация «Гамма»
Рис.10 Роторный двигатель Стирлинга
Рис.11 Термоакустический двигатель Стирлинга
Рис.12 Стирлинг-генератор
Рис.13 Стирлинг-насос
Рис.14 Лодка с двигателем Стирлинга
Рис.15 Фотоколлаж по изготовлению двигателя Стирлинга