itciskra.ru
Первым шагом в создании двигателя Стирлинга является подготовка необходимых материалов и инструментов. Понадобятся: металлические трубки различных диаметров, газовая стружка, термоизоляционный материал, поршень, цилиндр, резервуары для холодной и горячей воды, нагревательный элемент (например, свеча), монтажные кольца, клеевой пистолет и другие инструменты, которые могут понадобиться в процессе сборки.
Следующим шагом является сборка самого двигателя. Сначала необходимо создать теплоизолирующий кожух для двигателя, чтобы сохранить тепло. Затем следует присоединить цилиндр и поршень к теплоизолированному кожуху. Цилиндр должен быть помещен таким образом, чтобы поршень находился внутри него и свободно двигался вверх и вниз. Далее необходимо установить резервуары для холодной и горячей воды и присоединить к ним трубки.
Важно отметить, что при сборке необходимо соблюдать все меры безопасности и работать с осторожностью с теплыми и горячими поверхностями, чтобы избежать возможных ожогов.
После сборки необходимо проверить работоспособность двигателя. Для этого следует установить нагревательный элемент (например, свечу) и подать холодную и горячую воду в соответствующие резервуары. При нагревании горячей воды и охлаждении холодной вода поршень будет двигаться вверх и вниз, создавая механическую энергию.
Сделать двигатель Стирлинга своими руками может быть увлекательным и полезным опытом. Эта подробная инструкция поможет вам создать свой собственный двигатель и понять принцип его работы. Поэкспериментируйте и получите удовольствие от создания вашего собственного источника энергии!
Принцип работы двигателя Стирлинга
Двигатель Стирлинга работает по принципу циклического перекачивания рабочей среды между горячим и холодным резервуарами. Он использует тепловой переход через газ между различными температурами для создания механической энергии.
Основу двигателя Стирлинга составляют два цилиндра, объединенных между собой теплопередающим ребром. Внутри этих цилиндров расположены поршни, которые перемещаются в противофазе. Газовая рабочая среда находится внутри цилиндров и переходит из одного в другой под воздействием температурных различий.
Процесс работы двигателя Стирлинга состоит из четырех основных фаз:
- Нагрев: Цилиндр с низкой температурой нагревается, а цилиндр с высокой температурой охлаждается. Газ в цилиндре с низкой температурой сжимается, а в цилиндре с высокой температурой расширяется.
- Передача тепла: Нагретый газ перемещается от цилиндра с низкой температурой к цилиндру с высокой температурой через теплопередающее ребро. В результате этого происходит перекачивание газа.
- Расширение: В цилиндре с высокой температурой газ сжимается, а в цилиндре с низкой температурой расширяется, что приводит к перемещению поршней в противоположных направлениях.
- Отдача тепла: Газ перемещается обратно от цилиндра с высокой температурой к цилиндру с низкой температурой через теплопередающее ребро. Происходит обратное перекачивание газа.
Этот цикл повторяется многократно, обеспечивая непрерывную работу двигателя Стирлинга. При этом совершается механическая работа, которая может использоваться для привода различных устройств.
Принцип теплообмена
Основной принцип работы двигателя Стирлинга заключается в теплообмене между горячей и холодной частями. В процессе работы двигателя, тепло передается от нагретого источника (обычно это горелка или солнечный коллектор) к рабочему газу, который расширяется и подает импульс на поршень (подвижную часть двигателя). Затем, газ охлаждается в холодной части двигателя и снова возвращается в зону нагрева.
Передача тепла в двигателе Стирлинга осуществляется посредством теплообменников. В горячей части двигателя газ нагревается, а в холодной части он охлаждается. Теплообменник состоит из тонких трубок, по которым проходит рабочий газ.
При прохождении через горячую часть двигателя, рабочий газ нагревается и расширяется, в результате чего поршень движется вверх. Затем, газ попадает в холодную часть, где охлаждается и сжимается, что приводит к движению поршня вниз. Такое циклическое движение поршня создает механическую энергию, которая может быть использована для выполнения работы.
Принцип теплообмена в двигателе Стирлинга позволяет эффективно использовать тепловую энергию и обеспечивает работу двигателя без выброса вредных веществ в окружающую среду.
Принцип работы цилиндров и поршней
Двигатель Стирлинга основан на циклическом перекачивании рабочего газа между горячим и холодным резервуарами. Цилиндры и поршни играют важную роль в этом процессе.
В двигателе Стирлинга обычно используются два цилиндра: горячий и холодный. Горячий цилиндр находится рядом с источником тепла, а холодный цилиндр – с радиатором. Цилиндры симметричны относительно центрального колена (см. таблицу 1).
| Цилиндр | Особенности |
|---|---|
| Горячий | Нагревается и охлаждается поочередно, создавая разницу температур газа |
| Холодный | Служит для охлаждения газа и создания обратного потока |
Поршни, движущиеся внутри цилиндров, выполняют функцию перекачки газа. Когда газ нагревается в горячем цилиндре, поршень продвигается вниз, сжимая газ и перемещая его в холодный цилиндр. Затем газ охлаждается в холодном цилиндре, и поршень поднимается, выталкивая газ обратно в горячий цилиндр. Таким образом, газ циклически перекачивается между цилиндрами.
Движение поршней обеспечивается через передачу с помощью кривошипа и рычага. Кривошип преобразует вращательное движение в ползательное, а рычаг передает это движение поршням. При этом поршни двигаются в противофазе: когда один поршень опускается, другой поднимается.