A külső égésű motorokban az üzemanyag égési folyamata és a hőhatás forrása el van választva a működő berendezéstől. Ebbe a kategóriába általában a gőz- és gázturbinák, valamint a Stirling-motorok tartoznak. Az ilyen létesítmények első prototípusait több mint két évszázaddal ezelőtt készítették el, és szinte az egész 19. században használták.

Amikor a gyorsan fejlődő iparnak nagy teljesítményű és gazdaságos erőművekre volt szüksége, a tervezők a robbanásveszélyes gőzgépek cseréjével álltak elő, ahol a munkaközeg nagy nyomású gőz volt. Így jelentek meg a külső égésű motorok, amelyek már a 19. század elején elterjedtek. Csak néhány évtizeddel később váltották fel őket belső égésű motorok. Ezek lényegesen olcsóbbak, mint széleskörű forgalmazásuk.

De manapság a tervezők alaposabban megvizsgálják az elavult külső égésű motorokat. Ez az előnyeiknek köszönhető. A fő előny az, hogy az ilyen berendezésekhez nincs szükség jól tisztított és drága üzemanyagra.

A külső égésű motorok szerények, bár építésük és karbantartásuk még mindig meglehetősen költséges.

Stirling motorja

A külső égésű motorok családjának egyik leghíresebb képviselője a Stirling gép. 1816-ban találták fel, többször javították, de később sokáig méltatlanul feledésbe merült. Most a Stirling-motor újjászületett. Sikeresen alkalmazzák még az űrkutatásban is.

A Stirling-gép működése zárt termodinamikai cikluson alapul. Itt különböző hőmérsékleteken periodikus összenyomási és tágulási folyamatok mennek végbe. A munkafolyamat-kezelés a hangerő módosításával történik.

A Stirling motor hőszivattyúként, nyomásgenerátorként, hűtőberendezésként is működhet.

Ebben a motorban alacsony hőmérsékleten a gáz összenyomódik, magas hőmérsékleten pedig kitágul. A paraméterek időszakos változása egy speciális dugattyú használata miatt következik be, amely kiszorító funkcióval rendelkezik. A hőt kívülről, a hengerfalon keresztül juttatják a munkaközegbe. Ez a funkció megadja a jogot

A tizenkilencedik században széles körben használt gőzgépek nem nyújtottak kellő biztonságot működésük során. A mechanizmusok több tervezési hibával rendelkeztek, nem bírták a magas gőznyomást, ami a kazán megrepedéséhez vezetett. 1816-ban egy Robert Stirling nevű skót pap által szabadalmaztatott, sikeres megoldás volt akkoriban. Egyedisége egy speciális tisztító (regenerátor) alkalmazásában állt a korábban ismert "meleg levegős motorokban".

A bemutatott diagram hozzáférhető formában szemlélteti a dugattyús mechanizmus szerkezetét és működési eljárását.

Stirling találmányának lényege

Az ábrán a hőmotor két kompressziós és munkahengerből áll. A hosszúkás henger bal és jobb oldalát hőszigetelő fal választja el. Belül egy speciális elmozdulású dugattyú fut, ami nem érintkezik az oldalfalakkal.

1. A hőellátás a készülék bal oldalára, a hűtés a jobb oldalra kerül.
2. Ahogy a dugattyú balra mozog, a forró levegő a hideg jobb oldali zónába kerül, és lehűl.
3. Ennek eredményeként a gáz térfogata csökken.
4. A munkadugattyú balra visszahúzódik.
5. Amikor az elmozdulási dugattyú jobbra mozog, a hideg levegő a forró zónába kényszerül, ahol felmelegszik és kitágul.
6. Jobbra tolja a munkadugattyút.
7. A munka- és kiszorítódugattyúk 90 fokos elmozdulási szögű főtengelyen keresztül kapcsolódnak egymáshoz.

Fontos: - ez egy dugattyús szerkezet, külső forrásból származó hőellátással. A készülék munkateste folyamatosan zárt térben van és nem cserélhető. A szükséges hőmennyiség biztosítására a következő források használhatók:

• elektromosság;
• nap;
• atomenergia stb.

A külső égésű motorok fejlődéstörténete

Ellentétben a belső égésű motorokkal (ICE), ahol az üzemanyag-keverékek égése során a levegő térfogatának bővülése következtében energia szabadul fel, itt a munkaanyag melegítése a henger külső falain keresztül történik. Innen származik a "külső égésű motor" elnevezés.

A regeneráló elem megjelenése miatt a motor kialakításában a munkafolyadék hűtésekor a hő hosszú ideig tárolódik az akciózónában, ami hozzájárul a motor teljesítményének jelentős növekedéséhez. A találmány lehetővé tette a mechanizmusok hatékonyságának növelését, széles körben kezdték használni az ipari termelésben.

Az idő múlásával a Stirling készülékek elvesztették népszerűségüket, de a tehetetlenség következtében továbbra is használatosak voltak néhány iparágban. A gőzgépek átadták helyét az új generációs mechanizmusok vezető lépésének:

• belső égésű motorok;
• gőzgépek;
• villanymotorok.

A termikus eszközök érdemeiről ismét csak a XX. A Stirling-motorok bevezetését a modern fejlesztésekbe a jól ismert gyártók legjobb mérnöki csapatai végzik Amerikában, Svédországban, Japánban stb.

Hogyan működik a Stirling-fűtőmotor

A külső égésű motor működési elve az üzemmódok állandó változásában rejlik - a zárt térben található munkaanyag fűtése / hűtése. A fizika törvényei alapján egy gáz felmelegítésekor a térfogata nő, a hőmérséklet csökkenésekor pedig ennek megfelelően csökken. A termelt energia mennyisége a munkafolyadék térfogatának változási együtthatójától függ.

A „munkafolyadék” kifejezés a következő anyagokat jelenti:

1. Levegő.
2. Gáz (hélium, hidrogén, freon, nitrogén-dioxid).
3. Folyékony (víz, cseppfolyósított bután vagy propán).

Külső égésű motorok alkalmazási köre

A motor kialakításának későbbi fejlesztéseinek eredményeként a gáz állandó nyomáson melegszik / hűthető a rendszerben (a térfogat fenntartása helyett). Egy Erickson nevű svéd mérnök találmánya lehetővé tette a bányákban, nyomdákban, hajókban stb. dolgozó munkások általi használatra szánt motorok létrehozását. Az utasszemélyzetben akkoriban még nem használtak hőgépeket, mert viszonylag nagy súlyuk volt.

A külső égésű motorokat gyakran használták generátorok áramellátására olyan területeken, ahol nincs elektromos áram.

Érdekesség: 1945-ben a Philips feltalálói-rajongói kitalálták a termikus eszközök fordított használatát. Amikor a tengelyt egy villanymotor elcsavarja, a hengerfejet mínusz 190 °C-ra hűtik le. Ez lehetővé tette a továbbfejlesztett Stirling külső égésű dugattyús motor használatát a hűtőegységekben.

Lehet-e Stirling motorokat használni belső égésű motorok helyett?

A 20. század második fele óta a General Motors megkezdte a V-alakú forgattyús szerkezetek gyártásában való bevezetését. A külső égésű motorok tesztelésekor észrevették, hogy tökéletesen működnek hangok és zaj nélkül. Nincs karburátor, gyújtásrendszer, nagy nyomást igénylő fúvókák, gyertyák, szelepek stb. Ahhoz, hogy a motor hengereiben megfelelő nyomás keletkezzen, nem szükséges felrobbantani az üzemanyagot, mint egy belső égésű motornál. Külső égésű motorral felszerelt járművek alkalmazásával megoldható a nagyvárosok zajcsökkentésének problémája.

A tesztek eredményeként a külső égésű motorok alábbi előnyei és hátrányai derültek ki.

• Ezen eszközök előnyei:
• csendes működés (nincs szükség hangtompító felszerelésére);
• a rezgések hiánya;
• nincs szükség nagy nyomás létrehozására a rendszerben;
• sokoldalúság, különféle hőforrásokból való munkavégzés képessége;
• könnyű beállítás.

A motorok hátrányai a következők:

• a szerkezet viszonylag nagy súlya;
• alacsony gazdaságosság;
• a mechanizmus magas költsége.

A V alakú külső égésű motor egyszerűsített diagramja:

A motor egyik hengere működik (1), a másik kompressziós (7). Mindegyiknek saját dugattyúja van (2). A séma központi részében találhatók: hűtő (6), hőcserélő (4), fűtőelem (3). Az egyik dugattyú maximális fordulatszámánál a másik egyidejűleg álló állapotban van, fordulatszáma nulla. A fáziseltolódás szöge 90°, a hengerek egymásra merőleges elrendezése miatt.

Hogyan működik a külső égésű motor és hol használják?

Annak ellenére, hogy a Stirling-motorokat egy bizonyos ideig elfelejtették, a modern gyártásban, amikor új módosításokat hoznak létre, egy kiemelkedő találmány új népszerűségre tesz szert. A kézművesek nagyra értékelték a külső égésű motorok előnyeit, és használatuk alapján otthon is építenek különféle eszközöket. A hőmotor saját kezű készítéséhez otthoni műhelyekben különféle anyagokat és rögtönzött eszközöket használnak:

1. A háztartástól kölcsönzött nagy és közepes konténerek.
2. Csapágyak régi mechanizmusokból.
3. Lemezek.
4. Különböző átmérőjű fém rudak tengelyekhez, állványokhoz.
5. Fémlemezek, falapok emelvények gyártásához.

Ezeket az eszközöket a háztartásban különféle feladatokra használják:

1. Elektromos energia előállítása kis léptékben.
2. Hőenergia létrehozása.

A házi készítésű Stirling-motorok egyes mintáinak teljesítménye elegendő az elektromos hálózat felszereléséhez és a magánházak, kisiskolák, egészségügyi épületek, sportlétesítmények, ipari műhelyek stb.

A "csináld magad" motorok különféle hőforrásokból működnek:

• földgáz;
• tűzifa;
• szén;
• tőzeg;
• propán és más helyben előállított tüzelőanyagok vagy ásványok.

A tervezés egyszerűsége miatt a barkácsoló hőkészülékek nem igényelnek rendszeres karbantartást. Az üzemanyag elégetése a hengertesten kívül történik, így a munkaközeget nem szennyezik égéstermékek, nem halmozódnak fel káros lerakódások a berendezés belső falain.

A belső égésű motorhoz képest ez a kialakítás feleannyi mozgó alkatrészt és alkatrészt tartalmaz. Itt sokkal kevesebb kenésre van szükség a kopásálló alkatrészek ápolásához. A kenőanyagok minőségére vonatkozó követelmények minimálisak.

Az elektromos hálózat fogyasztókhoz való csatlakoztatásához nem szükséges drága berendezéseket vásárolni. A vezetékek elektromos hálózathoz történő csatlakoztatása egyszerű, ismert módszerekkel történik.

A hazai körülmények között gyártott külső égésű motorok könnyen felszerelhetők kaviccsal borított sík területekre, erős rögzítés nélkül. Ezek a berendezések nincsenek kitéve káros légköri hatásoknak. A megszakítás nélküli stabil működés érdekében a motornak nincs szüksége speciális védőburkolatra.

A külső égésű motorokat akkor kezdték használni, amikor az embereknek erős és gazdaságos energiaforrásra volt szükségük. Ezt megelőzően gőzerőműveket használtak, ezek azonban robbanásveszélyesek voltak, mivel nyomás alatt forró gőzt használtak. A 19. század elején felváltották őket a külső égésű készülékek, majd néhány évtized múlva feltalálták a már ismert belső égésű készülékeket.

Az eszközök eredete

A 19. században az emberiség szembesült azzal a problémával, hogy a gőzkazánok túl gyakran robbantak fel, és komoly tervezési hibák is voltak, ami nemkívánatossá tette használatukat. A kiutat 1816-ban Robert Stirling skót pap találta meg. Ezeket az eszközöket "forrólevegős motoroknak" is nevezhetjük, amelyeket már a 17. században is használtak, de ez az ember egy ma regenerátornak nevezett tisztítóval is kiegészítette a találmányt. Így a Stirling külső égésű motor képes volt nagymértékben növelni a berendezés termelékenységét, mivel a meleg munkaterületen megtartotta a hőt, miközben a munkafolyadékot lehűtötték. Emiatt a teljes rendszer hatékonysága jelentősen megnőtt.

Abban az időben a találmányt meglehetősen széles körben használták, és egyre népszerűbb volt, de idővel már nem használták, és feledésbe merült. A külső tüzelőberendezéseket gőzművek és motorok váltották fel, de a már jól ismert belsőégésű. Újra csak a 20. században emlékeztek rájuk.

Telepítési művelet

A külső égésű motor működési elve az, hogy két szakasz folyamatosan váltakozik benne: a munkafolyadék felfűtése és hűtése zárt térben, valamint energia beszerzése. Ez az energia abból adódik, hogy a munkafolyadék térfogata folyamatosan változik.

Az ilyen eszközökben leggyakrabban levegő válik munkaanyaggá, de hélium vagy hidrogén is használható. Amíg a találmány fejlesztési szakaszában volt, kísérletként olyan anyagokat használtak, mint a nitrogén-dioxid, freonok, cseppfolyósított propán-bután. Egyes mintákban még közönséges vizet is kipróbáltak. Érdemes megjegyezni, hogy a vízzel, mint munkaanyaggal elindított külső égésű motort az különböztette meg, hogy meglehetősen nagy fajlagos teljesítménnyel, nagy nyomással és meglehetősen kompakt volt.

Az első típusú motor. "Alfa"

Az első használt modell a Stirling-féle Alpha volt. Kialakításának sajátossága, hogy két teljesítménydugattyúja van, amelyek különböző hengerekben helyezkednek el. Az egyiknek kellően magas volt a hőmérséklete és meleg volt, a másik pedig éppen ellenkezőleg, hideg volt. A hőcserélő belsejében magas hőmérsékletű forró henger-dugattyú pár helyezkedett el. A hideg gőz az alacsony hőmérsékletű hőcserélőben volt.

A külső égésű hőmotor fő előnye a nagy teljesítmény és térfogat volt. A forró gőz hőmérséklete azonban túl magas volt. Emiatt technikai nehézségek adódtak az ilyen találmányok gyártási folyamatában. Ennek a készüléknek a regenerátora a meleg és hideg csatlakozócsövek között található.

Második minta. "béta"

A második modell a Stirling Beta modell volt. A fő tervezési különbség az volt, hogy csak egy henger volt. Az egyik vége forró párként szolgált, míg a másik vége hideg maradt. Ebben a hengerben egy dugattyú mozgott, amelyből az áramot le lehet venni. A belsejében volt egy kiszorító is, amely a forró munkaterület térfogatának megváltoztatásáért volt felelős. Ez a berendezés gázt használt, amelyet a hideg zónából a meleg zónába szivattyúztak a regenerátoron keresztül. Az ilyen típusú külső égésű motorok regenerátorral rendelkeztek külső hőcserélő formájában, vagy kiszorítódugattyúval voltak kombinálva.

Legújabb modell. "Gamma"

Stirling Gamma volt ennek a motornak az utolsó változata. Ezt a típust nemcsak a dugattyú jelenléte, hanem a kiszorító is különböztette meg, hanem az is, hogy már két henger is szerepelt a kialakításában. Mint az első esetben, az egyik hideg volt, és erőlevételre használták. De a második henger, mint az előző esetben is, egyik végén hideg volt, a másikon forró. Itt megmozdult a kiszorító. A külső égésű dugattyús motorban volt regenerátor is, ami kétféle lehetett. Az első esetben külső volt, és olyan szerkezeti részeket kapcsolt össze, mint a henger meleg zónája a hideggel, valamint az első hengerrel. A második típus egy belső regenerátor. Ha ezt az opciót használták, akkor ez szerepelt a kiszorító kialakításában.

A Stirlingek alkalmazása indokolt, ha egyszerű és kisméretű hőenergia-átalakítóra van szükség. Akkor is használható, ha a hőmérséklet-különbség nem elég nagy a gáz- vagy gőzturbinák használatához. Érdemes megjegyezni, hogy manapság az ilyen minták gyakoribbá váltak. Például a turisták számára autonóm modelleket használnak, amelyek képesek gázégőről működni.

Jelenleg használatban lévő eszközök

Úgy tűnik, hogy egy ilyen régi találmányt ma már nem lehet használni, de ez nem így van. A NASA Stirling-típusú külső égésű motort rendelt, de munkaanyagként nukleáris és radioizotópos hőforrásokat kell használni. Ezen kívül a következő célokra is sikeresen használható:

• Sokkal könnyebb egy ilyen motormodellt folyadék szivattyúzására használni, mint egy hagyományos szivattyút. Ez nagyrészt annak köszönhető, hogy maga a szivattyúzott folyadék dugattyúként használható. Ezenkívül a munkafolyadékot is lehűti. Például ezzel a fajta "szivattyúval" lehet vizet pumpálni az öntözőcsatornákba a nap melegének felhasználásával.
• Egyes hűtőszekrénygyártók hajlamosak ilyen eszközöket telepíteni. Csökkenthető az előállítási költség, és hűtőközegként közönséges levegő használható.
• Ha az ilyen típusú külső égésű motort hőszivattyúval kombinálja, optimalizálhatja a fűtési hálózat működését a házban.
• A Stirlingeket meglehetősen sikeresen használják a svéd haditengerészet tengeralattjáróin. A helyzet az, hogy a motor folyékony oxigénnel működik, amelyet később légzésre használnak. Egy tengeralattjáró számára ez nagyon fontos. Ezenkívül az ilyen berendezések meglehetősen alacsony zajszinttel rendelkeznek. Természetesen az egység meglehetősen nagy és hűtést igényel, de ez a két tényező nem jelentős, ha egy tengeralattjáróról van szó.

A motor használatának előnyei

Ha modern módszereket alkalmaznak a tervezés és az összeszerelés során, akkor a külső égésű motor hatásfoka 70%-ra növelhető. Az ilyen minták használata a következő pozitív tulajdonságokkal jár:

• Meglepő módon azonban egy ilyen találmánynál a nyomaték gyakorlatilag független a főtengely forgási sebességétől.
• Ebből a tápegységből hiányoznak olyan elemek, mint a gyújtásrendszer és a szeleprendszer. Ráadásul nincs benne vezérműtengely sem.
• Nagyon kényelmes, hogy a teljes használati időszak alatt nem kell beállítani és konfigurálni a berendezést.
• Ezek a motormodellek nem képesek "leállni". Az eszköz legegyszerűbb kialakítása lehetővé teszi, hogy meglehetősen hosszú ideig teljesen autonóm üzemmódban használja.
• Szinte minden használható energiaforrásként, a tűzifától az urántüzelőanyagig.
• Természetesen egy külső égésű motorban az anyagok elégetésének folyamata kívül történik. Ez hozzájárul az üzemanyag teljes elégetéséhez, és a mérgező kibocsátások minimalizálásához.

Hibák

Természetesen minden találmánynak nincsenek hátrányai. Ha az ilyen motorok hátrányairól beszélünk, akkor ezek a következők:

1. Tekintettel arra, hogy az égés a motoron kívül megy végbe, a keletkező hő a hűtő falain keresztül távozik. Ez az eszköz méreteinek növelésére kényszeríti.
2. Anyagfelhasználás. A Stirling-motor kompakt és hatékony modelljének létrehozásához kiváló minőségű hőálló acélra van szükség, amely ellenáll a magas nyomásnak és a magas hőmérsékletnek. Ezenkívül a hővezető képességnek alacsonynak kell lennie.
3. Kenőanyagként speciális szerszámot kell vásárolnia, mivel a szokásos a motorban elért magas hőmérsékleten kokszol.
4. A kellően nagy teljesítménysűrűség eléréséhez munkaközegként hidrogént vagy héliumot kell használni.

Hidrogén és hélium üzemanyagként

Természetesen nagy teljesítményre van szükség, de meg kell értenie, hogy a hidrogén vagy a hélium használata meglehetősen veszélyes. A hidrogén például önmagában meglehetősen robbanásveszélyes, és magas hőmérsékleten fém-hidritnek nevezett vegyületeket hoz létre. Ez akkor történik, amikor a hidrogén feloldódik a fémben. Más szóval, képes belülről tönkretenni a hengert.

Ezenkívül mind a hidrogén, mind a hélium illékony anyagok, amelyeket nagy áthatolóképesség jellemez. Egyszerűen fogalmazva, szinte minden tömítésen könnyen átszivárognak. Az anyagvesztés pedig az üzemi nyomás csökkenését jelenti.

Rotációs külső égésű motor

Egy ilyen gép szíve egy forgó expanziós gép. A külső égésű motorok esetében ez az elem üreges henger formájában jelenik meg, amelyet mindkét oldalon burkolattal borítanak. Maga a rotor úgy néz ki, mint egy kerék, amely egy tengelyre van felszerelve. Ezen kívül bizonyos számú U-alakú visszahúzható lemez is van. Promóciójukhoz speciális visszahúzható eszközt használnak.

Lukyanov külső égésű motor

Jurij Lukjanov a Pszkov Politechnikai Intézet kutatója. Hosszú ideje fejleszt új motormodelleket. A tudós igyekezett megbizonyosodni arról, hogy az új modellekben ne legyenek olyan elemek, mint a sebességváltó, a vezérműtengely és a kipufogócső. A Stirling készülékek fő hátránya az volt, hogy túl nagyok voltak. Ezt a hiányosságot a tudósnak sikerült kiküszöbölnie, mivel a pengéket dugattyúkra cserélték. Ez segített többszörösen csökkenteni a teljes szerkezet méretét. Egyesek azt mondják, hogy saját kezűleg készíthet külső égésű motort.

Alig száz évvel ezelőtt a belső égésű motoroknak kiélezett versenyben kellett megnyerniük a modern autóiparban elfoglalt helyet. Akkor korántsem volt olyan nyilvánvaló a fölényük, mint manapság. Valójában a gőzgépnek - a benzinmotor fő riválisának - óriási előnye volt vele szemben: zajtalanság, könnyű teljesítményszabályozás, kiváló tapadási jellemzők és elképesztő "mindenevő", amely lehetővé teszi, hogy bármilyen típusú tüzelőanyaggal dolgozzon, a fától a fáig. benzin. De végül a belső égésű motorok hatékonysága, könnyedsége és megbízhatósága győzött, és elfogadta, hogy hiányosságaik elkerülhetetlenek.
Az 1950-es években a gázturbinák és a forgómotorok megjelenésével megindult a támadás a belső égésű motorok által elfoglalt monopolhelyzet ellen az autóiparban, amely támadást még nem koronázott siker. Körülbelül ugyanebben az években történtek kísérletek egy új motor színre vitelére, amely elképesztően ötvözi a benzinmotorok hatékonyságát és megbízhatóságát a zajtalansággal és a "mindenevő" gőzbeépítéssel. Ez a híres külső égésű motor, amelyet Robert Stirling skót pap szabadalmaztatott 1816. szeptember 27-én (4081-es számú angol szabadalom).

Folyamatfizika

Az összes hőgép működési elve kivétel nélkül azon a tényen alapul, hogy amikor a felmelegített gáz kitágul, több mechanikai munkát végeznek, mint amennyi a hideg összenyomásához szükséges. Ennek demonstrálásához elegendő egy palack és két edény hideg-meleg víz. Először a palackot jeges vízbe mártják, és amikor a levegő lehűl, a nyakát dugóval lezárják, és gyorsan forró vízbe helyezik. Néhány másodperc múlva pukkanás hallatszik, és a palackban felhevült gáz kinyomja a dugót, mechanikai munkát végezve. A palack ismét visszahelyezhető a jeges vízbe – a ciklus megismétlődik.
az első Stirling-gép hengerei, dugattyúi és bonyolult karjai szinte pontosan reprodukálták ezt a folyamatot, mígnem a feltaláló rájött, hogy a hűtés során a gázból felvett hő egy része részleges fűtésre is felhasználható. Nem kell más, mint valami edény, amiben a hűtés során a gázból felvett hőt tárolni lehetne, felfűtve visszaadni.
De sajnos még ez a nagyon fontos fejlesztés sem mentette meg a Stirling-motort. 1885-re az itt elért eredmények igen közepesek voltak: 5-7 százalékos hatásfok, 2 liter. Val vel. teljesítmény, 4 tonna súly és 21 köbméter foglalt hely.
A külső égésű motorokat még az Erickson svéd mérnök által kifejlesztett másik konstrukció sikere sem mentette meg. Stirlinggel ellentétben a gáz fűtését és hűtését nem állandó térfogaton, hanem állandó nyomáson javasolta. 1887-ben több ezer kis Erickson motor működött tökéletesen a nyomdákban, házakban, bányákban, hajókon. Megtöltötték a víztartályokat, meghajtották a lifteket. Erickson még megpróbálta adaptálni őket a személyzet vezetésére, de túl nehéznek bizonyultak. Oroszországban a forradalom előtt nagyszámú ilyen motort gyártottak "Hő és teljesítmény" néven.

A műszaki tudományok doktora V. NISKOVSKIKH (Jekatyerinburg).

A szénhidrogén üzemanyagok korlátozott készletei és a magas árak arra késztetik a mérnököket, hogy keressenek cserealkatrészeket a belső égésű motorokhoz. Az orosz feltaláló egy külső hőellátással rendelkező motor egyszerű kialakítását javasolja, amelyet bármilyen típusú üzemanyaghoz terveztek, még napfény általi fűtésre is. A motorprojekt megalkotója, Vitaly Maksimovich Niskovskikh nem csak hazánkban, hanem külföldön is széles körben ismert a kohászok számára. Több mint 200 találmány szerzője az acélöntő berendezések területén, egyik alapítója az íves tuskógépek (CCM) folyamatos öntőgépek tervezésével foglalkozó nemzeti iskolának. Napjainkban 36 ilyen gép működik V. M. Niskovsky irányítása alatt az Uralmashban, Oroszországban, valamint Bulgáriában, Macedóniában, Pakisztánban, Szlovákiában, Finnországban és Japánban.

1816-ban a skót Robert Stirling feltalálta a külső hőmotort. A találmány akkoriban nem terjedt el széles körben - a tervezés túl bonyolult volt a később megjelent gőzgéphez és a belső égésű motorokhoz (ICE) képest.

Napjainkban azonban megújult az érdeklődés a Stirling-motorok iránt. Folyamatosan jelennek meg az információk az új fejlesztésekről és a tömegtermelés létrehozására tett kísérletekről. Például a holland Philips cég a Stirling-motor számos módosítását építette nehéz járművek számára. Külső égésű motorokat hajókra, kis erőművekre és hőerőművekre szerelnek fel, és a jövőben űrállomásokat szerelnek fel velük (ott állítólag elektromos generátorok hajtására használnák őket, mivel a hajtóművek üzemképesek még a Plútó pályáján is).

A Stirling motorok nagy hatásfokúak, bármilyen hőforrással működhetnek, csendesek, nem fogyasztanak munkafolyadékot, ami általában hidrogén vagy hélium. A Stirling-motort sikeresen lehetne használni nukleáris tengeralattjárókban.

A porszemcsék szükségszerűen a levegővel együtt kerülnek a működő belső égésű motor hengereibe, ami a súrlódó felületek kopását okozza. Külső hőellátással rendelkező motorokban ez lehetetlen, mivel teljesen szűkek. Ezenkívül a kenőanyag nem oxidálódik, és sokkal ritkábban kell cserélni, mint a belső égésű motorokban.

A Stirling-motor, ha külső hajtású mechanizmusként használják, hűtőegységgel alakul át. 1944-ben Hollandiában egy ilyen motor mintáját villanymotorral pörgették meg, és a hengerfej hőmérséklete hamarosan -190 ° C-ra csökkent. Az ilyen eszközöket sikeresen használják gázok cseppfolyósítására.

A Stirling-dugattyús motorok forgattyús és karrendszerének összetettsége azonban korlátozza alkalmazásukat.

A probléma megoldható a dugattyúk forgórészes cseréjével. A találmány fő gondolata, hogy két különböző hosszúságú munkahenger excenteres rotorral és rugós elválasztó lapokkal van felszerelve egy közös tengelyre. A kishenger nyomóürege (feltételesen - kompressziós) a nagy henger tágulási üregével az osztólemezeken, a csővezetéken, a hőcserélő-regenerátoron és a fűtőberendezésen keresztül csatlakozik, a kis henger tágulási üre pedig a a nagy henger kisülési üregét a regenerátoron és a hűtőszekrényen keresztül.

A motor a következőképpen működik. Minden időpillanatban bizonyos mennyiségű gáz lép be a kis hengerből a nagynyomású ágba. A nagy henger nyomásüregének feltöltése és a nyomás fenntartása érdekében a gázt regenerátorban és fűtőben melegítik; térfogata növekszik és a nyomás állandó marad. Ugyanez, de "ellentétes előjellel" fordul elő az alacsony nyomású ágban.

A forgórészek felületének különbsége miatt eredő erő keletkezik F=∆p(S b-S m), ahol ∆ p- nyomáskülönbség a nagy és alacsony nyomások ágaiban; S b- a nagy rotor munkaterülete; S m- a kis rotor munkaterülete. Ez az erő forgatja a tengelyt a forgórészekkel, és a munkaközeg folyamatosan kering, szekvenciálisan áthaladva az egész rendszeren. A motor hasznos üzemi térfogata megegyezik a két henger térfogatának különbségével.

Lásd egy szobában ugyanabban a témában