Двигатель Стерлинга

Слайд 1

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Школа №169» Двигатель С тирлинга Клюев Николай ученик 11Б класса Руководитель: Учитель физики Пигалина Ю. В. г. Нижний Новгород 2024 год

Слайд 2

В последние 15-20 лет в мире начала формироваться новая перспективная отрасль машиностроения – стирлингостроение , н апример в производстве энергетических установок « TODEM », « ToshibaCorp », « MitsubishiElectricCorp », которые производят фирмы разных стран, таких как Германия (« Bosch Group »), Италия (« Merloni Termosanitari Group »), Япония (« Rinnai »), США(« Infinia »), и другие. Рисунок № 1 В 2005 году впервые в мире в Китае был создан экспериментальный энергетический модуль мощностью 250 кВт с 5 двигателями Стирлинга (рисунок №1), работающими на биогазе из городских твердых бытовых отходов (ТБО). Испытания прошли успешно . 5 1.Введение

Слайд 3

2. История создания Изобретатель Роберт Стирлинг - шотландский священник 19 века ( рисунок № 2), который был обеспокоен травматизмом рабочих-прихожан при работе с паровыми двигателями 6 Рисунок № 2

Слайд 4

3. Принцип работы Для понятия принципа работы разберемся в его строении. В моём случае будет описан тип «бета», наиболее простой и подходящий для описания работы превращения тепловой энергии в механическую. Состоит он из вытиснительного и рабочего поршней, маховика. Основана же работа двигателя на разнице температур и давления газа (воздуха). Цикл работы происходит в 4 этапа: 8

Слайд 5

1. Внешний источник тепла нагревает газ (воздух) в правой части теплообменного цилиндра. Расширяющийся газ (воздух) толкает рабочий поршень влево (вытиснительный поршень неплотно прилегает к стенкам). 2. Маховик толкает вытиснительный поршень вправо, тем самым перемещая разогретый газ (воздух) из правой части в охлаждающую камеру. 3. Газ (воздух) остывает и сжимается, рабочий поршень перемещается вправо. Вытеснительный поршень движется влево, тем самым перемещая охлаждённый газ (воздух) в правую часть. И цикл повторяется (рисунок № 3). Вот как это происходит в движении: 9 Рисунок № 3

Слайд 6

4. Практическая часть Итак , попробуем разобрать самодельный и покупной виды двигателей. Разница глобальна, так как самодельный был сделан из подручных средств, а покупной был сделан на заводе с помощью точной техники. Вдобавок, я не отталкивался от расчёта по формулам и не имею практику создания подобных механизмов. Подготовительные работы (рисунок № 4 и рисунок № 5): 3. Подобрали крепления цилиндра и маховика. 4. Собрали модель двигателя Закупили пробирки (теплообменный цилиндр). 2. Изготовили поршни . 11 Рисунок № 4 Рисунок № 5

Слайд 7

Внешний источник тепл а Маховик Рабочий поршень Вытиснительный поршень Маховик Я попытался сделать двигатель Стирлинга ( рисунок № 6). В итоге, у меня получилась большая конструкция (рисунок № 1): 12 Рисунок № 7 Рисунок № 6

Слайд 8

В результате двигатель у меня не запустился. Из тех ошибок, которые я допустил, я заметил следующие: - слишком длинный шпиль для поршня, - слишком тяжёлая конструкция поршня, - ненадёжное крепление вала, - просачивание нагретого воздуха через поршень, - слишком длинный ход поршня для используемого объема воздуха. Исходя из этих недостатков, можно понять, что двигатель мне запустить не удалось. 13

Слайд 9

Покупной же вариант двигателя Стирлинга не имеет таких недостатков, и поэтому работает корректно (рисунок № 8). Надёжность конструкции, лёгкость поршня, отсутствие просачивания воздуха из конструкции позволяют ему нормально работать. 14 Рисунок № 8

Слайд 10

5. Заключение В итоге можно сказать, что создание двигателя Стирлинга, сегодня не ограничивается демонстрацией превращения тепловой энергии в механическую . Принцип его используется до сих пор. Механизм – двигатель Стирлинга – важная ветвь в эволюции двигателей , его теория имеет в современном мире большое значение, что подтверждается современным развитием технологий в стирлингостроении. Я продемонстрировал опыт создания таких механизмов – за счёт нагрева воздуха в колбе и изменения давления при его дальнейшем охлаждении поршень был приведён в возвратно-поступательное движение, в следствие чего маховику придано вращательное действие. Модификация двигателей Стирлинга, например, под биотопливо: торф, отходы сельского хозяйства, лесоперерабатывающей промышленности открывает новые возможности для снабжения электроэнергией и теплом. Эти модификации могут найти применение, как один из вариантов в не газифицированных сельских районов, поселков, фермерских хозяйств, а также решить многие проблемы ЖКХ городов. 15

Слайд 11

6. Список используемых источник ов 1 . Н.Г . Кириллов, доктор технических наук, академик Академии военных наук, Заслуженный изобретатель РФ «Двигатели Стирлинга - технологический прорыв в автономной энергетике XXI века »// Деловой, научно-технический журнал «Современное машиностроение » (« Sovmash . com »).2022. www . sowmash . com 2. Справочник автолюбителя «Ремонт и тюнинг» https://farcopb.ru/dvigatel/stirlinga-shema.html 3. Википедия www . ru.m.wikipedia.org 16