Высокотемпературный двигатель Стирлинга с генератором электроэнергии. Электрогенератор двигатель стирлинга


Двигатель Стирлинга для походного элетрогенератора

Игорь Белецкий решил провести ещё один эксперимент. В данной публикации анонс его устройство, описание которого в полной версии будет изложено позднее. Задача автора разработки — сравнить элементы Пельтье с механической версией электрогенератора и попробовать двигатель Стирлинга в качестве генератора электричества для походных условий, когда можно от обычного костра вырабатывать ток.В одной из статей, опубликованных ранее, мы изложили несколько экспериментов, проведенных Игорем Белецкий. Он создал электрогенератор, который работал на элементах Пельтье и его мощности хватало для зарядки различных девайсов. Опять же в данном случае генератор на Пельтье при помощи костра, он будет греться и будет сравнение мощностей. Это не законченная версия. Потребуется еще кое-что доделать. Но уже сегодня можно рассмотреть некоторые особенности. В продаже дешево элементы в этом китайском магазине.  Есть и кулер охлаждения.

Видео с канала И. Белецкого

Поставим его на подставку. Снизу разместим маленькую китайскую свечку строго под нагревателем. И немножко подождем. Спустя буквально минуту попытаемся немного провернуть. Нагреватель от свечи достигает температуры не выше 80 градусов в самой горячей точке по центру, потому что можно свободно руками держать его, а это значит по бокам достигается температура не более 60 градусов.В центре устройства не более 80 градусов, но этот массивный двигатель Стирлинга работает. Это все потому, нагреватель сделан из нержавеющей кружки. Стенка у него всего 0,3 миллиметра и тепло легко попадает внутри двигателя. Сама головка нагрева не маленькая — 100 миллиметров в диаметре, поэтому воздух внутри активно расширяется и толкает большой поршень. Он даже разгоняется, а при этом температура нагревателя сбоку не более 60 градусов.Для чего это сделано? Для того, чтобы проверить насколько хорошо собрана модель. Если устройство будет работать даже на маленьком количестве теплоты, значит внутри нет зазоров, через которые будет выходить воздух. То есть хорошая герметичность устройства. Внутри стоит графитовый поршень. Все хорошо подогнано.

Эта модель является аналогом двигателя ОДС1 (одна из разработок Игоря Белецкого). Здесь эта модель немножко модифицирована, автор постарался более качественно сделать все основные детали. Как видите, она очень хорошо себя показывает. Прошлый двигатель запускался только начиная от 200 градусов.

Стирлинг БелецкогоПоэтому есть большие надежды, что это двигатель хорошо покажет себя на более высоких температурах. Этого пока не делается, потому что он не очень хорошо сбалансирован. При попытках его нагрева с помощью газовой горелки у него начинается вибрация. Потому что поршни, как рабочий, так и вытеснитель, они имеют массу которую на коленвале необходимо сбалансировать до о минимальных вибраций.В ближайшее время вас ждет много интересных роликов с этим двигателем. На маховике будет установлен походный электрогенератор и когда появится возможность сравнить эту модель по производительности с электрогенератором на элементах Пельтье. В тестовых замерах будет использоваться в качестве источника тепла костер.Обратите внимание, какая у модели качественная механика, на нее потрачено очень много времени, чтобы собрать качественное устройство. Маховик плавно вращается, нет никакого биения, никаких восьмерок. В этой модели механическое трение будет сведено к минимуму. Будет получен неплохой результат на выходе.

Двигатель Стирлинга на горячей воде

А теперь возьмем этот абсолютно холодный двигатель и опустим его в горячую воду. Горячая вода быстро запустит двигатель, который начнет сразу набирать обороты. Вода хорошо окружает головку нагрева и быстро подает тепло внутрь двигателя. Многие спрашивали, можно ли сделать двигатель Стирлинга, который бы работал на горячей воде. Есть солнечные установки, которые нагревают пол-дня от солнечного тепла бойлер для получения воды для дома. А вторую половину дня, бывает, даже самую жаркую, они стоят без толку, потому что оставшееся тепло просто некуда девать. А если сделать еще один бойлер, который писал бы двигатель Стирлинга. Двигатель мог бы отбирать тепло у этого бойлера на протяжении суток и снабжать электричеством дом для минимального освещения, зарядки аккумулятора и других нужд. Вполне реальная схема, над которой можно подумать.

izobreteniya.net

Двигатель Стирлинга (Stirling) кВт настольная электростанция

Менее ста лет назад двигатели внутреннего сгорания пытались завоевать свое законное место в конкурентной борьбе среди прочих имеющихся машин и движущихся механизмов. При этом в те времена превосходство бензинового двигателя не являлось столь очевидным. Существующие машины на паровых двигателях отличались бесшумностью, великолепными для того времени характеристиками мощности, простотой обслуживания, возможностью использования различного вида топлива. В дальнейшей борьбе за рынок двигатели внутреннего сгорания благодаря своей экономичности, надежности и простоте взяли верх.

Дальнейшая гонка за совершенствования агрегатов и движущих механизмов, в которую в середине 20 века вступили газовые турбины и роторные разновидности двигателей, привела к тому, что несмотря на верховенство бензинового двигателя были предприняты попытки ввести на «игровое поле» совершенно новый вид двигателей — тепловой, впервые изобретенный в далеком 1861 году шотландским священником по имени Роберт Стирлинг. Двигатель получил название своего создателя.

Двигатель Стирлинга: физическая сторона вопроса

Для понимания, как работает настольная электростанция на Стирлинге, следует понимать общие сведения о принципах работы тепловых двигателей. Физически принцип действия заключается в использовании механической энергии, которая получается при расширении газа при нагревании и его последующем сжатии при охлаждении. Для демонстрации принципа работы можно привести пример на основе обычной пластиковой бутыли и двух кастрюль, в одной из которых находится холодная вода, в другой горячая.

настольная электростанция на CтирлингеПри опускании бутылки в холодную воду, температура которой близка к температуре образования льда при достаточном охлаждении воздуха внутри пластиковой емкости ее следует закрыть пробкой. Далее, при помещении бутыли в кипяток, спустя некоторое время пробка с силой «выстреливает», поскольку в данном случае нагретым воздухом была совершена работа во много раз большая, чем совершается при охлаждении. При многократном повторении опыта результат не меняется.

Первые машины, которые были построены с использованием двигателя Стирлинга, с точностью воспроизводили процесс, демонстрирующийся в опыте. Естественно механизм требовал усовершенствования, заключающееся в применении части тепла, которое терял газ в процессе охлаждения для дальнейшего подогрева, позволяя возвращать тепло газу для ускорения нагревания.

Но даже применение этого новшества не могло спасти положение дел, поскольку первые «Стирлинги» отличались большими размерами при малой вырабатываемой мощности. В дальнейшем не раз предпринимались попытки модернизировать конструкцию для достижения мощности в 250 л.с. приводили к тому, что при наличии цилиндра диаметром 4,2 метра, реальная выходная мощность, которую выдавала электростанция на Стирлинге (Stirling) в 183 кВт на деле составляла всего 73 кВт.

Все двигатели Стирлинга работают по принципу цикла Стирлинга, включающего в себя четыре основные фазы и две промежуточные. Основными являются нагрев, расширение, охлаждение и сжатие. В качестве стадии перехода рассматриваются переход к генератору холода и переход к нагревательному элементу. Полезная работа, совершаемая двигателем, строится исключительно на разнице температур нагревающей и охлаждающей частей.

Современные конфигурации Стирлинга

Современная инженерия различает три основных вида подобных двигателей:

  • альфа-стирлинг, отличие которого в двух активных поршнях, расположенных в самостоятельных цилиндрах. Из всех трех вариантов данная модель отличается самой высокой мощностью, обладая самой высокой температурой нагревающегося поршня;
  • бета-стирлинг, базирующийся на одном цилиндре, одна часть которого горячая, а вторая холодная;
  • гамма-стирлинг, имеющий кроме поршня еще и вытеснитель.

Производство электростанции на Стирлинге будет зависеть от выбора модели двигателя, что позволит учесть всю положительные и отрицательные стороны подобного проекта.

Преимущества и недостатки

Благодаря своим конструктивным особенностям данные двигатели обладают рядом преимуществ, но при этом не лишены недостатков.

настольная электростанция Стирлинга купитьНастольная электростанция Стирлинга, купить которую невозможно в магазине, а только у любителей, самостоятельно осуществляющих сбор подобных устройств, относятся:

  • большие размеры, которые вызваны потребностью к постоянному охлаждению работающего поршня;
  • использование высокого давления, что требуется для улучшения характеристик и мощности двигателя;
  • потеря тепла, которая происходит за счет того, что выделяемое тепло передается не на само рабочее тело, а через систему теплообменников, чей нагрев приводит к потере КПД;
  • резкое снижение мощности требует применения особых принципов, отличающихся от традиционных для бензиновых двигателей.

Наряду с недостатками, у электростанций, функционирующих на агрегатах Стирлинга, имеются неоспоримые плюсы:

  • любой вид топлива, поскольку как любые двигатели, использующие энергию тепла, данный двигатель способен функционировать при разнице температур любой среды;
  • экономичность. Данные аппараты могут стать прекрасной заменой паровым агрегатам в случаях необходимости переработки энергии солнца, выдавая КПД на 30% выше;
  • экологическая безопасность. Поскольку настольная электростанция кВт не создает выхлопного момента, то она не производит шума и не выбрасывает в атмосферу вредных веществ. В виде источника получения мощности выступает обычное тепло, а топливо выгорает практически полностью;
  • конструктивная простота. Для своей работы Стирлинг не потребует дополнительных деталей или приспособлений. Он способен самостоятельно запускаться без использования стартера;
  • повышенный ресурс работоспособности. Благодаря своей простоте, двигатель может обеспечить не одну сотню часов беспрерывной эксплуатации.

Области применения двигателей Стирлинга

Мотор Стирлинга чаще всего применяется в ситуациях, когда требуется аппарат для преобразования тепловой энергий, отличающийся простотой, при этом эффективность прочих видов тепловых агрегатов существенно ниже при аналогичных условиях. Очень часто подобные агрегаты применяются в питании насосного оборудования, холодильных камер, подводных лодок, батарей, аккумулирующих энергию.

электростанция на Стирлинге (Stirling) кВт

Видео материал: YouTube.com/watch?v=fRY6rkuw3LA

Одним из перспективных направлений области использования двигателей Стирлинга являются солнечные электростанции, поскольку данный агрегат может удачно применяться для того, чтобы преобразовывать энергию солнечных лучей в электрическую. Для осуществления этого процесса двигатель помещается в фокус зеркала, аккумулирующего солнечные лучи, что обеспечивает перманентное освещение области, требующей нагрева. Это позволяет сфокусировать солнечную энергию на малой площади. Топливом для двигателя в данном случае служит гелии или водород.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

madenergy.ru

Генераторы Стирлинга

Мы единственная компания на территории РФ и СНГ, осуществляющая сборку и продажу электростанций на базе двигателя Стирлинга

Преимущества генераторов Стирлинга по сравнению с ДВС

Почему в дальнейшем двигатели Стирлинга (двигатель внешнего сгорания), вытеснят дизельные и бензиновые (двигатели внутреннего сгорания):
  1. Техобслуживание - раз в 2,5 года, при условии работы 24/7.
  2. До капитального ремонта - 11 лет, при условии работы 24/7.
  3. Мультитопливность (газ, пеллеты, щепки и всё что горит), не нужно зависеть от цен на дизель или бензин.
  4. Электричество + тепло. Одновременно с вырабатываемой электроэнергией, вырабатывает тепло, без увеличения расхода топлива. К примеру станция, производящая 10 кВт электроэнергии, вырабатывает одновременно с этим 20 кВт тепловой мощности.
  5. Низкая стоимость электроэнергии. КПД ТЭЦ до 94%.
  6. Сухая смазка. Нет масла, как и ряда других вещей, которые съедают Ваш бюджет при использовании дизельного или бензинового генератора. Максимально простая конструкция. Которая и обеспечивает долговечность работы (11 лет, при работе в режиме 24/7).
  7. Может применяться в самых различных областях. Много солнца? - Солнечный трекер с двигателем Стирлинга. Владеете свалкой или скотофермой (есть отходы жизнедеятельности)? - установка вырабатывающая метан из отходов+ двигатель Стирлинга, который будет этот газ сжигать. При работе возникает газоконденсат (нефтегазовый сектор работы) - тот же двигатель Стирлинга, который работает в любых условиях максимально долговечно.
  8. Экология. У Стирлинга нет выхлопа, как у дизельного или бензинового. Соответственно Вы не загрязняете окружающую среду.

Что такое двигатель Стирлинга?

Двигатель работающий на принципе изменения объёма газа при его нагреве и охлаждении. Изобретен в 1816 году. Более подробно будет описано ниже.

Почему не получил развитие ранее?

  • Дизельные и бензиновые двигатели более компактны, что позволяет использовать их в автомобилестроении.
  • В отличие от двигателя Стирлинга, вышеперечисленные двигатели более сложные в устройстве и работают на нефтепродуктах:
  • Электромобиль был впервые создан в XIX веке, в том же веке, когда была создана компания Standard Oil Джона Рокфеллера, которому было необходимо продавать нефть. Двигатель Стирлинга может работать на любом тепле, от солнечной энергии или газовой горелки до простых дров.
  • Не выгодно создавать долговечный простой продукт, так как нельзя заработать на запасных частях и повторных продажах. Обратите внимание на качество сборки автомобилей в XX веке и сейчас.

Есть ли опыт эксплуатации?

Есть. В Европе и США уже повсеместно используют, есть несколько заводов изготовителей генераторов на базе двигателя Стирлинга, от малых мощностей для загородных домов, до огромных установок, работающих на солнечной энергии, вырабатывая не один мВт электроэнергии. В России на данный момент завод всего один – наш.

m-gen.ru

Двигатель Стирлинга с генератором для зарядки телефона

На канале Игоря Белецкого вышел ролик с показом работы довольно мощного двигателя Стирлинга, который использован в полевых условиях в качестве генератора. На нашем сайте в поиске вы найдете немало генераторов и моторов Стирлинга автора, в том числе данное устройство на неодимовых магнитах. В поиску по сайту напишите: Белецкий.

двигатель и генератор стирлинга

Электрическая мощность генератора Стирлинга достигает 10 ватт. Механическая в полтора-два раза больше. В качестве электрогенератора используется простейшая схема однофазного низкооборотного генератора на неодимовых магнитах. Ее очень легко сделать самому. Здесь используется импульсный стабилизатор напряжения. Выдает 5 вольт на зарядку телефона для планшета.

У такого типа генератора есть свои недостатки. Первый недостаток, это его вес. Вряд ли его можно назвать походом, так как в имеющейся комплектации весит 3,5 килограмма. Его можно сделать более легким, но все равно это слишком много для мобильного походного генератора. Ну если его поставить в какой-нибудь сторожке, в тайге. Им будет удобно пользоваться для зарядки мелких электронных устройств.

У каждой схемы есть свои плюсы и минусы. У этой конструкции недостатком является вес. Но зато я ее не страшно перегреть, как это было бы с элементами Пельтье. Последние летом нереально использовать без водяного охлаждения. Ну где вы воду найдете в лесу? А здесь большой радиатор прекрасно справляется. Стирлинг нормально работает. Под каждый вариант исполнения генератора можно найти своего потребителя.

izobreteniya.net

Электрический генератор для двигателя Стирлинга

Изменено в августе 2018.

Для питания светодиодных лампочек не требуется мощных устройств для выработки электротока. Достаточно ограничиться простым приспособлением на основе неодимовых магнитов, которые в системе с катушками могут вырабатывать достаточное количество энергии. Рассмотрим один из простых генераторов тока для светодиодов, работающий на низких оборотах.  Его можно приспособить для разных динамических устройств. Но автор разработки изготовил его в качестве электрического генератора для двигателя Стирлинга.Неодимовый магнит приобрести можно в китайском интернет-магазине, там же можно найти и готовый электрогенератор. Можно взять и готовый электрогенератор по этой ссылке.Сначала посмотрите, какое интересное применение для генератора на основе движка Стирлинга нашел изобретатель Игорь Белецкий!

Генератор работает на разнице температур на улице и дома. Для воплощения этой идеи автор просто расположил свое приспособление в форточке.

Как сделать это устройство. Любой электрогенератор очень чувствителен к скорости изменения магнитного потока, который проходит через его обмотки. Чем она выше, тем лучше. Эта скорость напрямую зависит от скорости двигателя, который приводит установку в работу. При малом перепаде температур на двигателе Стирлинга не добиться высоких оборотов. Поэтому нужно максимально увеличить диаметр генератора, отнеся катушки и магниты максимально дальше от оси вращения. Это увеличит линейную скорость.

Генератор состоит из двух частей: ротор с магнитами и статор с катушками. Ротор вращается и одновременно является маховиком двигателя Стирлинга.

А статор устанавливается соосно ротору с минимальным зазором. В однофазном генераторе число катушек и магнитов должно быть четным. В генераторе, который описан в данной статье 16 магнитов и 16 катушек.

Далее: подробно о генераторе для Стирлинга, о том, как его изготовить.

izobreteniya.net

Высокотемпературный двигатель Стирлинга с генератором электроэнергии.

Здравствуйте. В сегодняшнем обзоре я расскажу вам о двигателе внешнего сгорания. Высокотемпературном двигателе Стирлинга с генератором электроэнергии. Пускай, это всего лишь небольшая модель, но вещь крайне любопытная и качественно собранная. Приглашаю тех, кому это интересно – к чтению обзора.

Двигатель Стирлинга был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года (английский патент № 4081).

Это устройство преобразующее тепловую энергию в механическую.

Основное отличие его от двигателя внутреннего сгорания в том, что тепловая энергия приходит к нему из вне, а не производится им непосредственно. Это и есть его самое уникальное и замечательное свойство, отличающее его от всех остальных машин.

В 1843 году Джеймс Стирлинг использовал этот двигатель на заводе, где он в то время работал инженером. В 1938 году фирма «Филипс» инвестировала в мотор Стирлинга мощностью более двухсот лошадиных сил и отдачей более 30 %. Двигатель Стирлинга имеет много преимуществ и был широко распространён в эпоху паровых машин.

Цикл Стирлинга считается непременной принадлежностью именно двигателя Стирлинга. В то же время, детальное изучение принципов работы множества созданных на сегодняшний день конструкций, показывает, что значительная часть из них имеет рабочий цикл, отличный от цикла Стирлинга. Например, альфа-стирлинг с поршнями разного диаметра имеет цикл, более похожий на цикл Эрикссона. Бета- и гамма-конфигурации, имеющие достаточно большой диаметр штока у поршня-вытеснителя, также занимают некое промежуточное положение между циклами Стирлинга и Эрикссона.

Альфа-Стирлинг — содержит два раздельных силовых поршня в раздельных цилиндрах. Один поршень — горячий, другой — холодный. Цилиндр с горячим поршнем находится в теплообменнике с более высокой температурой, в то время как цилиндр с холодным поршнем находится в более холодном теплообменнике. У данного типа двигателя отношение мощности к объёму достаточно велико, но, к сожалению, высокая температура «горячего» поршня создаёт определённые технические проблемы. Регенератор находится между горячей частью соединительной трубки и холодной.

Бета-Стирлинг — цилиндр всего один, горячий с одного конца и холодный с другого. Внутри цилиндра движутся поршень (с которого снимается мощность) и «вытеснитель», изменяющий объем горячей полости. Газ перекачивается из холодной части цилиндра в горячую через регенератор. Регенератор может быть внешним, как часть теплообменника, или может быть совмещён с поршнем-вытеснителем.

Гамма-Стирлинг — тоже есть поршень и «вытеснитель», но при этом два цилиндра — один холодный (там движется поршень, с которого снимается мощность), а второй горячий с одного конца и холодный с другого (там движется «вытеснитель»). Регенератор может быть внешним, в этом случае он соединяет горячую часть второго цилиндра с холодной и одновременно с первым (холодным) цилиндром. Внутренний регенератор является частью вытеснителя.

Также существуют разновидности двигателя Стирлинга, не попадающие под вышеуказанные три классических типа, например:

Роторный двигатель Стирлинга — решены проблемы герметичности (патент Мухина на герметичный ввод вращения (ГВВ), серебряная медаль на международной выставке в Брюсселе «Эврика-96») и громоздкости (нет кривошипно-шатунного механизма, так как двигатель роторный).

Высокотемпературный двигатель Стирлинга с генератором электроэнергии.

  Мы будем рассматривать гамма тип.

Высокотемпературный двигатель Стирлинга с генератором электроэнергии.

Принцип действия высокотемпературного двигателя. Левая и правая части цилиндра не касаются друг друга. Между ними стоит теплоизолятор. Когда вытеснитель находится в левой стороне, он вытесняет весь горячий воздух вправо, воздух остывает, всасывая рабочий поршень. Когда же вытеснитель уходит вправо, он выгоняет весь воздух в горячую камеру, воздух нагревается, расширяется и вытесняет рабочий поршень вправо. Рабочий поршень и вытеснитель связаны между собой коленвалом со смещением 90 градусов. Далее цикл повторяется.

Заказан двигатель был 10 мая. Уже 11 мая магазин выслал его. А 30 мая я забрал двигатель из отделения связи:

скрытый текст↓Высокотемпературный двигатель Стирлинга с генератором электроэнергии.

Двигатель надежно упакован в крепкую картонную коробку и переложен множеством слоёв пупырчатой плёнки:

скрытый текст↓

www.taker.im