Можно ли получить энергию для зарядки мобильного телефона от тепла человеческого тела или кружки кипятка? Можно ли, используя разницу температур между колодезной водой и атмосферным воздухом, снабдить электричеством загородный дом?
Ответ на все эти вопросы один - ДА! Можно!
Это могут "стирлинг - машины" или, как их еще называют - двигатели Стирлинга.
Я хочу рассказать о самом необычном, на мой взгляд, преобразователе тепловой и механической энергии. Данный тип двигателей изобретен в девятнадцатом веке не физиком и не механиком, а священником! История Стирлинг-машин невероятна. Они прошли стадию подъема, затем были забыты, однако пережили паровые двигатели, двигатели внутреннего сгорания и снова возродились в двадцатом веке. Сегодня над их созданием трудятся многие инженеры и любители.
Стирлинг-машины с одинаковым успехом можно "вмонтировать" и в триммер для стрижки газонов, и в марсоход. В конструкции двигателя нет клапанов, распределительных валов, отсутствует система зажигания в ее привычной форме, нет стартера! Некоторые конструкции обладают эффектом самозапуска. Для работы годится любой источник тепла: энергия солнца, навоз, сено, дрова, уголь, нефть, газ, ядерный реактор - подойдет все! И при данной "всеядности" коэффициент полезного действия "Стирлингов" не уступает показателям двигателей внутреннего сгорания. Но и это не все. Стирлинг-машины обратимы. Т.е. подводя тепловую энергию, получаем механическую, раскручивая маховик двигателя вырабатываем холод. В общем чудес и загадок вокруг стирлинг-машин полным-полно. Интересно, не правда ли?
Различают двигатели внешнего сгорания: паровой двигатель, паротурбинный двигатель, двигатель Стирлинга
Дви?гатель Сти?рлинга — тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла.
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Просмотр содержимого документа
«Презентация к проекту: Двигатель Стирлинга. »
МОУ «Красноярская СОШ №2»Жирновский район, Волгоградская область
Исследовательский проект
Выполнил:
Якутин Александр, 11 класс
Руководитель проекта:
Пеньковская Татьяна Викторовна
Актуальность темы.
- Можно ли получить энергию для зарядки мобильного телефона от тепла человеческого тела или кружки кипятка?
- Можно ли, используя разницу температур между колодезной водой и атмосферным воздухом, снабдить электричеством загородный дом?
Цельисследовательской работы – изучить принцип действия двигателей Стирлинга и его применение.
Задачи:- познакомиться с физическими основами работы двигателя;- узнать способы расчета КПД двигателя;- создать действующую модель двигателя Стирлинга и исследовать его работу.
Объект исследования: двигатели внешнего сгорания.
Предмет исследования: двигатель Стирлинга.
Гипотеза исследования:стакана кипятка достаточно, чтобы работал двигатель
Содержание
1.Что такое двигатель Стирлинга. История
2. Принципиальная схема двигателя внешнего сгорания
3. Физика процесса
4 Двигатели Стирлинга, работающие по другим циклам
5. Недостатки. Преимущества.
6. Применение
- Универсальные источники электроэнергии
- Насосы
- Холодильная техника
- Подводные лодки
- Аккумуляторы энергии
- Солнечные электростанции
- "Стирлинги" вместо ДВС
- "Стирлинг" от компании GM
Заключение.
Что такое двигатель Стирлинга?
Дви́гатель Сти́рлинга —
тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, это разновидностьдвигателя внешнего сгорания.
Шотландский священник Роберт Стирлинг
27 сентября 1816 года
(английский патент № 4081).
Принципиальная схема двигателя Стирлинга.
Контур рабочего тела
В цилиндре движутся два поршня —рабочий и поршень-вытеснитель .
Контур нагрева.
Нагревается воздух
Контур охлаждения.
Непрерывное охлаждение
Физика процесса.
PV=nRT
P — давление газа;
V — объём газа;
n — количество молей газа;
R — универсальная газовая константа;
Т — температура газа в кельвинах.
Конфигурация.
Альфа-стирлинг Бета-стирлинг Гамма-стирлинг
Преимущества
КПД 0,5
η = 1 - Тх/Тг
Тх — температура «холодного» объема
Тг — температура «горячего» объема
«Всеядность» двигателя
Простота конструкции
Экономичность
Бесшумность
Экологичность
Недостатки.
Громоздкость
Сложность в управлении
Тепло подводится не к рабочему телу
Трудность повышения быстроходности
Применение
Универсальные источники электроэнергии
Универсальные источники электроэнергии
Насосы
Холодильная техникаПодводные лодкиСолнечные электростанции"Стирлинги" вместо ДВС
Холодильная техника
Подводные лодки
Солнечные электростанции
"Стирлинги" вместо ДВС
Мой двигатель Стирлинга.
КПД= Мощность
P=(V/273)*(T2-Т1),
где V - рабочий объем , Т1, Т2 - температуры нагрева и окружающей среды.(Р=
F=S*P, S=3.14*(R*R),
где R - радиус окружности.(F=
A=F*h,(А=
гдеA– полезная работа,h– вертикальный ход мембраны
η =A/Q,Q=c*m*(T2-T1),
где η – КПД,Q– количество теплоты, отданное водой,
с =4200 Дж/(кг*град) – удельная теплоемкость воды,
m- масса воды
(Q= η =
N=A/t
N –мощность,t-время работы
Мой двигатель Стирлинга.
Выводы:
Стирлинги работают не от высокой температуры нагревателя, а от разницы температур между нагревателем и холодильником!
Чем меньше ход рабочего поршня - тем выше обороты двигателя, но меньше мощность!
Чем меньше ход вытеснителя, тем лучше прогревается рабочее тело и дает прирост давления.
Чем больше площадь нагревателя - тем выше КПД.
Действительно, стакана кипятка достаточно, чтобы работал двигатель!
Заключение
Двигатели Стирлинга не встретишь в свободной продаже, как газонокосилки или автономные генераторы. При этом "Стирлинги" используются в качестве энергоустановок на космических спутниках, применяются как маршевые двигатели на современных подводных лодках.
