เครื่องยนต์ของสเตอร์ลิง กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิค

บทความนี้อุทิศให้กับนักประดิษฐ์ผู้ยิ่งใหญ่ Robert Stirling และผลิตผลงานของเขา สิทธิบัตรการประดิษฐ์เครื่องยนต์สเตอร์ลิง เป็นของนักบวชชาวสก็อตโรเบิร์ต สเตอร์ลิง

- Robert Stirling บอกเราเกี่ยวกับครอบครัวของคุณ?

เรามีครอบครัวที่ใหญ่และเป็นมิตร ลูกแปดคน จากพ่อของฉัน ฉันมีความสนใจในด้านวิศวกรรมมาแต่เดิม แต่ฉันเรียนเทววิทยาและได้เป็นรัฐมนตรีของนิกายเชิร์ชออฟสกอตแลนด์ใน Life Kirk Gina Rankin ภรรยาของฉันเป็นผู้หญิงที่วิเศษมาก เรามีลูกเจ็ดคน สองคนในนั้น แพทริคและเจมส์เป็นวิศวกรหัวรถจักร

- อะไรคือแรงผลักดันในการพัฒนาเครื่องยนต์ใหม่?

ฉันค่อนข้างกังวลเกี่ยวกับอัตราการบาดเจ็บของคนงานในตำบลที่ทำงานเกี่ยวกับเครื่องจักรไอน้ำ เครื่องยนต์เหล่านี้มักจะระเบิดเนื่องจาก คุณภาพต่ำเหล็กที่พวกเขาทำขึ้น ไม่มีวัสดุที่คงทนมากขึ้นในปีนั้น และฉันตัดสินใจปรับปรุงการออกแบบเครื่องยนต์ลมโดยหวังว่าเครื่องยนต์ดังกล่าวจะปลอดภัยยิ่งขึ้น

- และคุณทำสำเร็จ

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ของคุณคืออะไร?

เครื่องยนต์ของฉันทำงานบน การขยายตัวทางความร้อนแก๊สตามด้วยการบีบอัดของแก๊สหลังจากที่เย็นตัวลงแล้ว ประกอบด้วยปริมาตรคงที่ของก๊าซทำงานซึ่งเคลื่อนที่ระหว่างส่วนที่ "เย็น" และส่วนที่ "ร้อน" ซึ่งมักจะให้ความร้อนโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงชนิดใดก็ได้ ความร้อนเกิดจากภายนอก ดังนั้นเครื่องยนต์จึงเป็นของเครื่องยนต์ การเผาไหม้ภายนอก.หนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญของฉันคือการเพิ่ม "แม่บ้าน" ที่สะอาดขึ้นและมีชื่อเล่นว่า

- อะไรคือข้อดีของเครื่องยนต์ของคุณเหนือสิ่งอื่นใด?

เครื่องยนต์มีข้อดีหลายประการ ซึ่งรวมถึง:

มันเป็นอาหารกินไม่เลือก เพราะมันทำงานบนความแตกต่างของอุณหภูมิเกือบทุกชนิด - ชั้นต่าง ๆ ในมหาสมุทร ดวงอาทิตย์ ไอโซโทปหรือเครื่องทำความร้อนนิวเคลียร์ เตาไม้หรือถ่านหิน ฯลฯ

การก่อสร้างที่เรียบง่าย การออกแบบเครื่องยนต์ไม่ต้องการอะไรทั้งนั้น ระบบเพิ่มเติม. เครื่องยนต์สตาร์ทด้วยตัวมันเอง

เนื่องจากความเรียบง่ายของการออกแบบ จึงขาดมวลรวมที่ละเอียดอ่อนจำนวนมาก สิ่งนี้ทำให้ไม่เหมือนกับเอ็นจิ้นอื่น ๆ ในการจัดหาทรัพยากรการทำงานอย่างต่อเนื่องหลายแสนชั่วโมง

ให้ประสิทธิภาพมากกว่า .ถึง 30% เครื่องยนต์ความร้อนสำหรับคู่รัก

การทำงานที่เงียบของเครื่องยนต์ เนื่องจากขาดไอเสียจึงไม่มีเสียงรบกวน

ส่วนใด ๆ ของเครื่องยนต์ไม่มีอนุภาคเดียวที่สามารถปนเปื้อนได้ไม่ว่าในทางใด สิ่งแวดล้อม. นอกจากนี้ยังไม่มีการใช้สารทำงาน ฉันจะสังเกตช่วงเวลาที่แหล่งความร้อนเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้อย่าลืมว่าในเครื่องยนต์สันดาปภายนอกนั้นง่ายกว่ามากที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่าเชื้อเพลิงเผาไหม้หมดมากกว่าในเครื่องยนต์ สันดาปภายใน.

- เครื่องยนต์ของคุณแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายในอย่างไร?

อนุภาคฝุ่นจะต้องถูกนำเข้าไปในกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้งานได้พร้อมกับอากาศ ทำให้เกิดการสึกหรอบนพื้นผิวที่ถู ในเครื่องยนต์ของฉัน มันเป็นไปไม่ได้ เพราะมันถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนา นอกจากนี้ น้ำมันหล่อลื่นไม่ได้ออกซิไดซ์และจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยกว่าในเครื่องยนต์สันดาปภายในมาก ข้อดีคือการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเกิดขึ้นนอกปริมาตรภายในของเครื่องยนต์ ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่าการเผาไหม้เชื้อเพลิงมีความสม่ำเสมอและการเผาไหม้สมบูรณ์ สามารถใช้แหล่งพลังงานความร้อนใดก็ได้ในเครื่องยนต์ของฉัน

คำแนะนำของเราสำหรับการปรับปรุงเครื่องยนต์สเตอร์ลิง

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์: เน้นแสงแดดโดยกระจกเว้าเพื่อทำให้เครื่องยนต์อุ่นขึ้น (เป็นแหล่งความร้อน) อากาศในบรรยากาศสามารถใช้เป็นสารหล่อเย็นได้

หากคุณพยายามทำให้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงเคลื่อนที่โดยใช้แหล่งภายนอก (เช่น เครื่องยนต์สเตอร์ลิงอีกตัว) กระบอกสูบ "ร้อน" จะเย็นลง และกระบอก "เย็น" จะอุ่นขึ้น หากในเวลาเดียวกันถัง "ร้อน" ถูกทำให้ร้อน (เช่นโดยอากาศแวดล้อม) จากนั้นถัง "เย็น" จะถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้น ในเวลาเดียวกัน พลังงานภายนอกไม่ได้ถูกใช้โดยตรงเพื่อให้ความร้อน แต่เป็นการ "สูบ" ความร้อนจากที่เย็นไปยังที่อุ่นกว่า ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก

การใช้พลังงานความร้อนที่เกิดจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานกลให้ ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือ

ชีวประวัติ

สเตอร์ลิงเกิดที่ฟาร์ม Clog ใกล้เมธเวน สกอตแลนด์ เขาเป็นลูกคนที่สามในครอบครัว และมีลูกทั้งหมดแปดคน จากบิดาของเขา เขาได้สืบทอดความสนใจในด้านวิศวกรรม แต่ศึกษาเทววิทยาและกลายเป็นรัฐมนตรีของนิกายเชิร์ชออฟสกอตแลนด์ที่ Life Kirk ในปี พ.ศ. 2359

สเตอร์ลิงแต่งงานกับจีน่า แรนกินในปี พ.ศ. 2362 พวกเขามีลูกเจ็ดคน สองคนคือ แพทริค สเตอร์ลิง และเจมส์ สเตอร์ลิง กลายเป็นวิศวกรหัวรถจักร

สเตอร์ลิงเสียชีวิตในกัลสตัน สกอตแลนด์ในปี พ.ศ. 2421

กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิค

เครื่องยนต์ความร้อน

สเตอร์ลิงกังวลอย่างมากเกี่ยวกับการบาดเจ็บของคนงานที่ทำงานในเขตปกครองของเขาด้วยเครื่องจักรไอน้ำ เครื่องยนต์เหล่านี้มักจะระเบิดเนื่องจากคุณภาพของเหล็กที่ผลิตขึ้นไม่ดี ไม่มีวัสดุที่คงทนมากขึ้นในปีนั้น สเตอร์ลิงตัดสินใจปรับปรุงการออกแบบเครื่องยนต์ลมโดยหวังว่าเครื่องยนต์ดังกล่าวจะปลอดภัยยิ่งขึ้น

สเตอร์ลิงได้คิดค้นอุปกรณ์ที่เรียกว่า "ตัวรักษาความร้อน" (ตอนนี้อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าเครื่องกำเนิดใหม่หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน) อุปกรณ์นี้ทำหน้าที่เพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของกระบวนการต่างๆ สเตอร์ลิงได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ "ประหยัดความร้อน" ในปี พ.ศ. 2359 เครื่องยนต์สเตอร์ลิงไม่สามารถระเบิดได้ เนื่องจากเครื่องยนต์ทำงานที่แรงดันต่ำกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำ และไม่สามารถทำให้เกิดการไหม้ของไอน้ำได้ ในปี ค.ศ. 1818 เขาได้สร้างเครื่องยนต์รุ่นแรกที่ใช้งานได้จริงและใช้ในปั๊มเหมืองหิน

พื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง - วัฏจักรสเตอร์ลิง - ไม่มีอยู่จนกระทั่งงานของ Sadi Carnot ปรากฏขึ้น คาร์โนต์พัฒนาและตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2368 ทฤษฎีทั่วไปของการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อน วงจรคาร์โนต์ ซึ่งวงจรสเตอร์ลิงถูกสร้างขึ้นในทำนองเดียวกัน

ในอนาคต สเตอร์ลิง พร้อมด้วยเจมส์ น้องชายของเขา ได้รับสิทธิบัตรอีกหลายฉบับเพื่อปรับปรุงเครื่องยนต์อากาศ และในปี พ.ศ. 2383 เจมส์ได้สร้างอาคารขนาดใหญ่ เครื่องยนต์ลมเพื่อขับเคลื่อนกลไกทั้งหมดในโรงหล่อของเขา

เครื่องมือวัดแสง

ที่อาศัยอยู่ในคิลมาร์น็อค สเตอร์ลิงร่วมมือกับนักประดิษฐ์อีกคนหนึ่ง โธมัส มอร์ตัน ผู้จัดหาอุปกรณ์และเครื่องมือทั้งหมดให้กับสเตอร์ลิงสำหรับการทดลอง พวกเขาทั้งคู่สนใจดาราศาสตร์ จากมอร์ตัน สเตอร์ลิงได้เรียนรู้วิธีเจียรเลนส์ หลังจากนั้นเขาประดิษฐ์อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาจำนวนหนึ่ง

กระบวนการเบสเซเมอร์

ในจดหมายฉบับปี 2419 โรเบิร์ต สเตอร์ลิง ตระหนักถึงความสำคัญของสิ่งประดิษฐ์ใหม่ของเฮนรี เบสเซเมอร์ กระบวนการผลิตเหล็กของเบสเซเมอร์ เครื่องยนต์ไอน้ำปลอดภัยกว่า และในทางกลับกัน พวกเขาขู่ว่าจะทำให้เครื่องยนต์อากาศผิดไปจากเดิม อย่างไรก็ตาม เขายังแสดงความหวังว่าเหล็กชนิดใหม่นี้จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลมของเขา

ดูสิ่งนี้ด้วย

หมวดหมู่:

• บุคลิกตามลำดับตัวอักษร
• นักวิทยาศาสตร์ตามลำดับตัวอักษร
• 25 ตุลาคม
• เกิดในปี 1790
• เสียชีวิต 6 มิ.ย
• มรณภาพในปี พ.ศ. 2421
• นักประดิษฐ์ตามลำดับตัวอักษร
• นักประดิษฐ์แห่งสกอตแลนด์
• ผู้สร้างเครื่องจักร

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010 .

ดูว่า "สเตอร์ลิง โรเบิร์ต" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

โรเบิร์ต - นักบวช ผู้สร้างเครื่องยนต์สันดาป "ภายนอก" (เครื่องยนต์สเตอร์ลิงและวงจรสเตอร์ลิง) (สกอตแลนด์ พ.ศ. 2359) เอ็ดวาร์ต. พจนานุกรมศัพท์แสงยานยนต์ 2552 ... พจนานุกรมรถยนต์

UDC 62 STIRLING ENGINE - เครื่องยนต์แห่งอนาคต Kozhukhov Ivan Valerievich, Shipitsyn Leonid Vladimirovich ผู้นำ: Ioakimanskaya Natalya Borisovna อาจารย์วิชาฟิสิกส์ Ioakimansky Nikolay Nikolayevich หัวหน้าวงความคิดสร้างสรรค์ทางเทคนิคของโรงเรียนมัธยม MBOU Solontsovskaya ของเขต Krasnoovsky เป้าหมายของโครงการอาณาเขต การแสดงภาพการแปลงพลังงานภายในของก๊าซเป็นพลังงานกลและไฟฟ้า งาน: 1. ออกแบบและผลิตเครื่องยนต์สเตอร์ลิง 2. แสดงความเป็นไปได้ของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงเพื่อแปลงพลังงานภายในของเชื้อเพลิงเป็นพลังงานกลและไฟฟ้า เครื่องยนต์สเตอร์ลิงคืออะไร? เป็นไปได้ไหมที่จะได้รับพลังงานสำหรับการชาร์จ โทรศัพท์มือถือจากความร้อนของร่างกายมนุษย์หรือแก้วน้ำเดือด? เป็นไปได้ไหมโดยใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ำบาดาลและ อากาศในบรรยากาศ, จ่ายไฟให้บ้านในชนบท ? คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้คือใช่! สามารถ! เครื่องจักร "_or,_as_they_are_calling_-_Stirling_engines อาจเป็น "สเตอร์ลิง- เราต้องการพูดคุยเกี่ยวกับเครื่องแปลงพลังงานความร้อนและพลังงานกลที่แปลกประหลาดที่สุดในความเห็นของเรา ประเภทนี้เครื่องยนต์ถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 19 ไม่ใช่โดยนักฟิสิกส์หรือช่างกล แต่โดยนักบวช! ประวัติของเครื่องจักรสเตอร์ลิงนั้นช่างเหลือเชื่อ พวกเขาผ่านช่วงของการเติบโต แต่กลับถูกลืม แต่เอาชีวิตรอดจากเครื่องยนต์ไอน้ำ เครื่องยนต์สันดาปภายใน และฟื้นขึ้นมาอีกครั้งในศตวรรษที่ 20 ทุกวันนี้ วิศวกรและมือสมัครเล่นหลายคนกำลังทำงานเพื่อสร้างผลงานของพวกเขา เป็นที่น่าสังเกตว่า ยังไม่มีวิธีสากลในการคำนวณเครื่องจักร Stirling แม้ว่าเวลาจะผ่านไปเกือบสองศตวรรษนับตั้งแต่การประดิษฐ์ของพวกเขา! ส่วนแบ่งของโซลูชันทางเทคนิคและวิธีการคำนวณเมื่อสร้างต้นแบบของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงจะกลายเป็น "ความรู้" ของบริษัทพัฒนาโดยอัตโนมัติและถูกซ่อนไว้อย่างระมัดระวัง เครื่องยนต์สเตอร์ลิงไม่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์เช่นเครื่องตัดหญ้าหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสแตนด์อโลน ในเวลาเดียวกัน Stirlings ถูกใช้เป็นโรงไฟฟ้าบนดาวเทียมอวกาศและใช้เป็นเครื่องยนต์หลักในเรือดำน้ำสมัยใหม่ ไม่มีวาล์วในการออกแบบเครื่องยนต์ เพลาลูกเบี้ยว, ไม่มีระบบจุดระเบิดในรูปแบบปกติ ไม่มีสตาร์ทเตอร์! การออกแบบบางอย่างมีผลเริ่มต้นเอง แหล่งความร้อนใดก็ได้ที่เหมาะกับการทำงาน: พลังงานแสงอาทิตย์, ปุ๋ยคอก, หญ้าแห้ง, ฟืน, ถ่านหิน, น้ำมัน, แก๊ส, เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ - ทุกอย่างจะทำ! และด้วยประสิทธิภาพ "กินไม่เลือก" ของ "สเตอร์ลิง" นี้ไม่ได้ด้อยกว่าสมรรถนะของเครื่องยนต์สันดาปภายใน แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด เครื่องสเตอร์ลิงสามารถย้อนกลับได้ เหล่านั้น. สรุปพลังงานความร้อน เราได้รับพลังงานกล หมุนมู่เล่ของเครื่องยนต์ เราผลิตความเย็น โดยทั่วไปแล้ว มีปาฏิหาริย์และความลึกลับมากมายอยู่รอบๆ เครื่องจักรสเตอร์ลิง น่าสนใจใช่มั้ย? หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ "Stirlings" - อยู่กับเรา Robert Stirling คือใคร? Robert Stirling เกิดในบ้านเกิดของคิลต์และวิสกี้ในสกอตแลนด์ในปี 1790 แม้แต่ในขณะที่เรียนอยู่ที่มหาวิทยาลัย ศิษยาภิบาลหนุ่มก็แสดงความชอบในด้านวิศวกรรมเป็นอย่างมาก และอุทิศเวลาว่างให้กับการพัฒนาเครื่องมือที่ "ปลอดภัย" ในขณะนั้นเครื่องยนต์ไอน้ำถูกใช้อย่างแข็งขันอยู่แล้ว แต่มีคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์อย่างหนึ่ง - เนื่องจากเหล็กมีความแข็งแรงต่ำ หม้อไอน้ำจึงมักระเบิด สเตอร์ลิงกำลังมองหาวิธีแก้ไขปัญหานี้ เนื่องจากการเลือกใช้วัสดุสำหรับหม้อไอน้ำมีขนาดเล็ก สาธุคุณโรเบิร์ตจึงทิ้งไอน้ำและสร้างเครื่องยนต์ชนิดใหม่ในอากาศ แต่ที่สำคัญที่สุด เขาได้นำการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ในวงจรเครื่องยนต์ เมื่อวันที่ 19 กันยายน พ.ศ. 2359 สเตอร์ลิงได้รับแต่งตั้งเป็นบาทหลวงของโบสถ์เลย์คีรีในคิลมาร์น็อคและเมื่อวันที่ 21 กันยายนของปีเดียวกันในเอดินบะระ (สกอตแลนด์) เขาได้จดสิทธิบัตรอุปกรณ์ที่เรียกว่า "เครื่องประหยัด" หรืออุปกรณ์สำหรับประหยัดพลังงาน (สิทธิบัตรอังกฤษ เลขที่ 4081) วันนี้อุปกรณ์นี้เรียกว่าเครื่องกำเนิดใหม่หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องกำเนิดใหม่เป็นหัวใจสำคัญของเครื่องจักรสเตอร์ลิงที่ทันสมัยทั้งหมด ต่อมาอีกสองครั้ง: ในปี พ.ศ. 2370 และ พ.ศ. 2383 สเตอร์ลิงได้จดสิทธิบัตรรุ่นที่ปรับปรุงแล้วของเครื่องของเขา เขาก้าวไปสู่เป้าหมายอย่างดื้อรั้น - การสร้าง " เครื่องยนต์ที่ปลอดภัย". และในปี ค.ศ. 1845 สเตอร์ลิงก็บรรลุผลสำเร็จโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากเจมส์ น้องชายและเพื่อนโธมัส มอร์ตัน เครื่องใน 50 ตัวบ่งชี้ พลังม้าผลิตในโรงหล่อในเดนมาร์ก อุปกรณ์นี้ถูกใช้ในเหมืองเพื่อสูบน้ำ เขาประสบความสำเร็จในการทำงานเป็นเวลาสามปี แต่ถูกรื้อถอนเนื่องจากความล้มเหลวบ่อยครั้ง ไม่ใช่เรื่องของการออกแบบ แต่เป็นอุดมคติและย้ายไปที่ ประเภททันสมัยเครื่องสเตอร์ลิงไม่มีการเปลี่ยนแปลงมากนัก ปัญหาเกิดจากวัสดุที่มีความแข็งแรงไม่เพียงพอ โลหะของกระบอกสูบทำงานไม่สามารถทนต่อความแตกต่างของอุณหภูมิและความดันคงที่ได้ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา โรเบิร์ต สเตอร์ลิง ในจดหมายฉบับหนึ่งของเขาในปี พ.ศ. 2419 ได้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการประดิษฐ์ของเฮนรี เบสเซเมอร์ นั่นคือการได้มาซึ่งเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง สเตอร์ลิงแสดงความหวังว่าเหล็กนี้จะเปิดโอกาสสำหรับ "รถยนต์ในอากาศ" ของเขา ตลอดชีวิตของเขา ในเวิร์กช็อปที่บ้านของเขา สเตอร์ลิงออกแบบและผลิตโมเดลเครื่องยนต์ความร้อน ต่อมา Lord Kelvin ได้ใช้แบบจำลองเหล่านี้ตัวหนึ่งในการบรรยายในมหาวิทยาลัย แม้จะมีกิจกรรมการประดิษฐ์ที่มีพายุ โรเบิร์ต สเตอร์ลิง ยังคงเป็นศิษยาภิบาลและยังคงเป็นผู้นำการบริการ นักประดิษฐ์นักบวชเสียชีวิตเมื่อวันที่ 6 มิถุนายน พ.ศ. 2421 ในเมืองกัลสตันของสกอตแลนด์ในไอร์เชอร์ตะวันออก วิธีที่สเตอร์ลิงจัดการประดิษฐ์เครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์สูงสุดที่เป็นไปได้ยังคงเป็นปริศนา แต่ความจริงที่ว่าชาวสกอตผู้ไม่ย่อท้อคนนี้ใน 88 ปีของเขาสามารถมีชีวิตอยู่ได้สองชีวิต นั่นคือชีวิตของวิศวกรออกแบบที่มีความสามารถและนักบวชคนหนึ่ง เป็นความจริงที่เถียงไม่ได้ สเตอร์ลินล้ำหน้ากว่าเขาร้อยปี สิ่งประดิษฐ์ที่โดดเด่นของเขาเป็นแรงผลักดันให้เครื่องยนต์ไอน้ำมีการพัฒนาอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งรอดมาได้มากมาย นวัตกรรมทางเทคนิคการสร้างเครื่องยนต์และกำลังได้รับการฟื้นฟูในวันนี้ เครื่องยนต์สเตอร์ลิงในปัจจุบัน เครื่องยนต์ที่เสนอโดยโรเบิร์ต สเตอร์ลิง เองนั้นมีลักษณะน้ำหนักและขนาดที่สำคัญและประสิทธิภาพต่ำ เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการในเครื่องยนต์ดังกล่าว ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของลูกสูบ เครื่องมือทางคณิตศาสตร์แบบง่ายเครื่องแรกได้รับการพัฒนาโดยศาสตราจารย์ G. Schmidt แห่งปรากในปี 1871 เท่านั้น วิธีการคำนวณที่เขาเสนอขึ้นอยู่กับ นางแบบในอุดมคติวงจรสเตอร์ลิงและทำให้สามารถสร้างเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพไม่เกิน 15% จนกระทั่งถึงปี 1953 บริษัทสัญชาติดัตช์ที่ชื่อฟิลิปส์ได้พัฒนาเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นเครื่องแรก ซึ่งเหนือกว่าในด้านสมรรถนะของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ความสนใจของโลกในเครื่องยนต์ประเภทนี้ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาได้เปลี่ยนจากสาขาการก่อสร้างเชิงทฤษฎีไปสู่ระนาบของการใช้งานจริงในสาขาต่างๆ ในต่างประเทศ การผลิตเครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้เริ่มขึ้นแล้ว ข้อมูลจำเพาะซึ่งแซงหน้าเครื่องยนต์สันดาปภายในแล้ว โรงงานกังหันก๊าซ. ดังนั้น เครื่องยนต์สเตอร์ลิงจาก Philips, STM Inc., Daimler Benz, Solo, United Stirling ที่มีกำลัง 5 ถึง 1,200 กิโลวัตต์จึงมีประสิทธิภาพมากกว่า 42% มีทรัพยากรมากกว่า 40,000 ชั่วโมง และมวลเฉพาะจาก_from_1 2_to_3.8_kg/kW. ในสหรัฐอเมริกา มีการเปิดตัวโครงการเพื่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงในการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกลโดยตรง ในภาพคือ Chuck Andraka (ซ้าย) และ Bob Liden ซีอีโอของ Stirling Energy Systems หน้าการติดตั้งครั้งแรกที่ศูนย์ทดสอบ Sandia (ภาพจาก sandia.gov) ในทางทฤษฎี ประสิทธิภาพของสเตอร์ลิงอาจตรงกับขีดจำกัดทางกายภาพที่กำหนดโดยความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างฮีตเตอร์กับตู้เย็น และในทางปฏิบัติ สามารถรับได้จาก ประสิทธิภาพสเตอร์ลิงประมาณ 70% ตามทฤษฎีแล้ว ผู้เขียนโครงการกล่าวว่า ฟาร์ม Solar Stirling ฟาร์มหนึ่งซึ่งมีพื้นที่ 160 x 160 กิโลเมตรทางตอนใต้ของสหรัฐอเมริกาจะถูกยึดครอง จะครอบคลุมความต้องการไฟฟ้าทั้งหมดของประเทศ จนถึงขณะนี้ ต้นแบบอยู่ระหว่างการทดสอบสำเร็จ แต่ต้นทุนของแต่ละรายการยังคงสูงเกินไป (มากกว่า 150,000 ดอลลาร์สหรัฐ) ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการดำเนินการจำนวนมาก สวีเดนก็สนใจในการพัฒนาที่คล้ายคลึงกัน บนเว็บไซต์ของ บริษัท "Cleanergy" ได้รับความสนใจจากผู้เยี่ยมชม แนวคิดใหม่โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กเพื่อผลิตไฟฟ้า ทั้งรุ่นฟูลสเกลที่มีเฮลิโอคอนเซนเตอร์บนแบบเคลื่อนย้ายได้โดยมีสเตอร์ลิงจับจ้องอยู่ที่โฟกัส และสร้างยูนิตโคเจนเนอเรชั่นแยกต่างหากสำหรับผลิตไฟฟ้าและความร้อนที่มีความจุรวม 9 กิโลวัตต์ (แต่เป็นที่น่าสังเกตว่า 9 กิโลวัตต์ เป็นไฟฟ้าเพียง 2 กิโลวัตต์ ส่วนที่เหลืออีก 7 กิโลวัตต์เป็นความร้อนเพื่อให้ความร้อนในอวกาศ ) การพัฒนาเครื่องยนต์สเตอร์ลิงอย่างรวดเร็วที่สุดเกิดขึ้นในด้านเทคโนโลยีทางทหาร มีประสบการณ์และ ตัวอย่างอนุกรมการติดตั้งสเตอร์ลิงสำหรับเรือดำน้ำที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ นี่เป็นข้อความที่ตัดตอนมาจากบทความของนักประดิษฐ์ผู้มีเกียรติแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย นักวิชาการของ Academy of Military Sciences ดุษฎีบัณฑิตด้านเทคนิค Kirillov N.G. ที่อุทิศให้กับปัญหานี้: “... ระบบ Kockums Submarin Systems ของสวีเดนได้รับผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมที่สุดในการพัฒนาการติดตั้งแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยสร้างเรือดำน้ำชั้น Gotland ประเภท A19 สามลำโดยใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิง เรือดำน้ำติดตั้งเครื่องยนต์ V4-275R สองเครื่อง แต่ละเครื่องมีกำลังการผลิต 75 กิโลวัตต์ เรือดำน้ำชั้น Gotland จำนวน 3 ลำถูกสร้างขึ้นโดย Kokums ในปี 1992-1996 ความยาวของเรือดำน้ำคือ 60.4 เมตร การกำจัดใต้น้ำคือ 1,599 ตัน ลูกเรือ - 27 คน รวม 5 นาย อาวุธยุทโธปกรณ์: ท่อตอร์ปิโด 4 X 533 มม. และ 2 X 400 มม. ความเร็วใต้น้ำเต็มที่ - 20 นอต เมื่อใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิง เรือสามารถอยู่ใต้น้ำได้โดยไม่ต้องชาร์จไฟ แบตเตอรี่นานถึง 20 วัน! โครงการที่มีแนวโน้มมากที่สุดของชาวสวีเดนเกี่ยวข้องกับเรือดำน้ำไวกิ้งที่มีแนวโน้ม ชื่อนี้ไม่ได้ถูกเลือกโดยบังเอิญ อีกสองประเทศในแถบสแกนดิเนเวีย - นอร์เวย์และเดนมาร์ก - ควรมีส่วนร่วมในการดำเนินโครงการ Kokums บริษัท Kongsberg ของนอร์เวย์และเรือเดินสมุทร Odense ของเดนมาร์กได้จัดตั้งสมาคมเพื่อการทำงานจริงในโครงการ โดยรวมแล้วมีการวางแผนที่จะสร้างเรือดำน้ำรุ่นใหม่ 12 ลำ ผู้เชี่ยวชาญชั้นนำระบุว่า เรือดำน้ำลำนี้น่าจะเป็นเรือดำน้ำที่ดีที่สุดของศตวรรษที่ 21 มีการวางแผนที่จะติดตั้งเครื่องยนต์สเตอร์ลิงกำลังสูงตัวเดียว (ประมาณ 800 กิโลวัตต์) ชาวญี่ปุ่นเป็นคนแรกที่เข้าใจแนวโน้มของพืชที่ไม่ใช้ออกซิเจนโดยใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิง ... เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงในปี 2543-2544 ที่อู่ต่อเรือโกเบ Mitsubishi Jukoge ได้ดำเนินการติดตั้ง เรือดำน้ำ Asasio พร้อมโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบปิดพร้อมเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ... การทดลองในทะเลนั้นยอดเยี่ยมมาก ดังนั้นตั้งแต่ปี 2546 เรือดำน้ำญี่ปุ่นประเภท Oyashio จึงเริ่มสร้างการติดตั้งแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิง ... ชาวญี่ปุ่นแนะนำวลีใหม่ "เรือดำน้ำสเตอร์ลิง" ... สำหรับเรือดำน้ำใหม่ที่มีเครื่องยนต์เดียวที่ บริษัท มิตซูบิชิสร้างและทดสอบเครื่องยนต์สเตอร์ลิงอย่างประสบความสำเร็จด้วยกำลังมากกว่า 600 กิโลวัตต์ ไนโตรเจนใช้เป็นของเหลวในการทำงานของเครื่องยนต์ และสุดท้าย มหาอำนาจสุดท้ายของโลก ทางเลือกสุดท้ายตามประเภทของการติดตั้งแบบไม่ใช้ออกซิเจนของชาวอเมริกัน วิธีแก้ปัญหาของพวกเขาชัดเจน - เครื่องยนต์สเตอร์ลิง สำหรับสิ่งนี้ในปี 2548 กองทัพเรือสหรัฐฯได้เช่าเรือดำน้ำประเภท Gotland ของสวีเดนพร้อมกับการติดตั้งสเตอร์ลิงเสริมที่ไม่ขึ้นกับอากาศ ... "อย่างที่คุณเห็นทุกอย่าง ประเทศที่พัฒนาแล้วสเตอร์ลิงกำลังได้รับการพัฒนาและดำเนินการอย่างรวดเร็วใน การผลิตจำนวนมาก. และไม่น่าแปลกใจที่ด้วยกำลังที่เทียบเท่ากับเครื่องยนต์สันดาปภายใน เครื่องยนต์สเตอร์ลิงจึงมีแรงบิดสูงในเกือบทุกโหมดการทำงาน เงียบ "กินไม่ได้" ในแง่ของเชื้อเพลิงและสามารถทำงานได้ในทุกสภาวะ ผู้เชี่ยวชาญของ NASA (สำนักงานการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา) ได้ทำการศึกษาเบื้องต้นเกี่ยวกับโครงการเพื่อสร้างฐานที่อาศัยอยู่บนดวงจันทร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ SP100 ที่มีพลังงานความร้อน 2500 กิโลวัตต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 8 เครื่องที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้รับเลือกให้เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับการทำงานภายใต้สภาวะของพื้นผิวดวงจันทร์ โครงการให้รายละเอียด รายละเอียดทางเทคนิคโรงงานเครื่องปฏิกรณ์ การออกแบบและการเชื่อมต่อทางความร้อนของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ระบบกำจัดความร้อน และการจ่ายพลังงาน ความสนใจในสเตอร์ลิงส์ก็แสดงให้เห็นในรัสเซียเช่นกัน ในปี 1996 ที่ OJSC "โรงงานผลิตเครื่องจักร "ARSENAL" ภายใต้กรอบข้อตกลงกับ SE GOKB "Prozhektor" งานเริ่มต้นในหัวข้อ "การวิจัยและพัฒนาหน่วยไฟฟ้าโดยใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงหลายเชื้อเพลิง" แต่น่าเสียดายที่งานในทิศทางนี้ถูกระงับเนื่องจากขาดเงินทุนเพิ่มเติมสำหรับโครงการ ในปัจจุบัน รัสเซียได้สะสมศักยภาพทางวิทยาศาสตร์อย่างเพียงพอเพื่อสร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีประสิทธิภาพสูง บรรลุผลลัพธ์ที่มีนัยสำคัญที่ Stirling Technologies Innovation and Research Center LLC ผู้เชี่ยวชาญได้ทำการศึกษาเชิงทฤษฎีและทดลองเพื่อพัฒนาวิธีการใหม่ในการคำนวณเครื่องยนต์สเตอร์ลิงประสิทธิภาพสูง งานหลักเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิงในโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม และระบบสำหรับการใช้ความร้อนจากก๊าซไอเสีย เช่น ใน mini-CHPs เป็นผลให้มีการสร้างวิธีการพัฒนาและต้นแบบของมอเตอร์ขนาด 3 กิโลวัตต์ เครื่องจักรสเตอร์ลิงได้รับการพัฒนาที่ทรงพลังไม่น้อยในด้านเทคโนโลยีการแช่แข็ง เนื่องจากสเตอร์ลิงสามารถย้อนกลับได้ จึงมีการสร้างเครื่องทำความเย็นจำนวนมากขึ้นโดยไม่ใช้ฟรีออน ซึ่งเป็นก๊าซที่ใช้ในคอมเพรสเซอร์ทำความเย็นทั่วไป ข้อได้เปรียบนี้ ได้รับอนุญาตให้ลดขนาดของระบบทำความเย็นและเพิ่มประสิทธิภาพ เครื่องทำความเย็นที่ทำงานบนวงจรย้อนกลับของสเตอร์ลิงจะมีประสิทธิภาพมากที่สุดในช่วงอุณหภูมิการแช่แข็ง (อุณหภูมิต่ำมาก) ในช่วงอุณหภูมิที่สูงขึ้น (อุณหภูมิต่ำที่ใช้ในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน) เครื่องทำความเย็นแบบอัดไอฟรีออนในปัจจุบันทำงานเป็นหลัก เครื่องกวนแบบไครโอเจนิกส์มีการใช้กันมากขึ้นในระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ แต่ไม่มีเงื่อนไขสำหรับการใช้วิธีการทำความเย็นแบบมาตรฐาน (เช่น เทอร์โมคัปเปิล) บางบริษัท รวมถึง Malakar Labs Inc., Hughes Aircraft Co., USA (Malakar Labs Inc., Hughes Aircraft Co.) ผลิตเครื่องแช่แข็งขนาดเล็ก (หรือแม้แต่ขนาดเล็ก) เพื่อจำหน่าย บริษัทเหล่านี้ร่วมกับ North American Philips Inc. ซึ่งเชี่ยวชาญด้านการผลิตเครื่องทำความเย็นขนาดเล็ก ถือเป็นเป้าหมายหลักในการผลิตเครื่องจักรแช่แข็งขนาดเล็กสำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ โดยส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่ใช้ในกองทัพต่างๆ และ วัตถุประสงค์พลเรือน อ้างอิงบทความโดย วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต คิริลโลวา เอ็น.จี. และหนังสือโดย จี. วอล์กเกอร์ "เครื่องจักรที่ทำงานตามวัฏจักรสเตอร์ลิง" หลักการของการทำงานของสเตอร์ลิงส์ วัฏจักรสเตอร์ลิง ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) เชื้อเพลิงที่เป็นอะตอมจะรวมกับตัวออกซิไดเซอร์ โดยปกติคืออากาศ ก่อนหรือหลังเฟสการบีบอัด และ ส่วนผสมที่ติดไฟได้จะปล่อยพลังงานออกมาในช่วงการเผาไหม้สั้นๆ ในเครื่องยนต์สเตอร์ลิง พลังงานจะเข้าและออกจากเครื่องยนต์ผ่านผนังกระบอกสูบหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการระหว่างเครื่องยนต์สันดาปภายในและเครื่องยนต์สเตอร์ลิงคือไม่มีวาล์วในช่วงหลัง เนื่องจากของเหลวทำงาน (แก๊ส) อยู่ในโพรงเครื่องยนต์ตลอดเวลา วัฏจักรสเตอร์ลิงขึ้นอยู่กับการให้ความร้อนและความเย็นตามลำดับของแก๊ส (เรียกว่าสารทำงาน) ในปริมาณปิด ปริมาตร ของเหลวทำงานจะถูกทำให้ร้อนในส่วนที่ร้อนของเครื่องยนต์ ขยายและสร้างงานที่มีประโยชน์ หลังจากนั้นจะถูกกลั่นในส่วนที่เย็นของเครื่องยนต์ซึ่งจะถูกทำให้เย็นลง บีบอัด และป้อนเข้าไปในส่วนที่ร้อนของเครื่องยนต์อีกครั้ง วงจรซ้ำแล้วซ้ำอีก ปริมาณของไหลทำงานยังคงไม่เปลี่ยนแปลง อุณหภูมิ ความดัน และปริมาตรจะเปลี่ยนแปลง วัฏจักรทั้งหมดแบ่งออกเป็นสี่รอบตามเงื่อนไขของวัฏจักร เงื่อนไขอยู่ในความจริงที่ว่าไม่มีการแบ่งรอบในวัฏจักรที่ชัดเจน กระบวนการจะผ่านกันและกัน นี่เป็นเพราะไม่มีกลไกวาล์วในการออกแบบเครื่องยนต์สเตอร์ลิง (เครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีกลไกวาล์วเรียกว่าเครื่องยนต์ Erickson) ในอีกด้านหนึ่ง ข้อเท็จจริงนี้ทำให้การออกแบบง่ายขึ้นอย่างมาก ในทางกลับกัน ทำให้เกิดความซับซ้อนในทฤษฎีการคำนวณ แต่เพิ่มเติมในภายหลัง พิจารณาหลักการทำงานของตัวอย่างแกมมาสเตอร์ลิง ประเภทนี้มักใช้ในการสร้างแบบจำลอง เครื่องยนต์ประกอบด้วยสองกระบอกสูบ กระบอกใหญ่ - เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน หน้าที่ของมันคือการให้ความร้อนและทำให้ของเหลวทำงานเย็นลงสลับกัน ในการทำเช่นนี้ปลายด้านหนึ่งของกระบอกสูบจะถูกทำให้ร้อน (ในแผนภาพเป็นสีชมพู) ปลายอีกด้านจะถูกทำให้เย็นลง (ในแผนภาพจะมีสีน้ำเงิน) ลูกสูบขนาดใหญ่ที่ทำจากวัสดุฉนวนความร้อนจะเคลื่อนที่อย่างอิสระในกระบอกสูบแลกเปลี่ยนความร้อน (ช่องว่างระหว่างผนังของกระบอกสูบกับลูกสูบอยู่ที่ 1-2 มม.) และมีบทบาท วาล์วระบายความร้อน, ขับของเหลวทำงานให้เย็นหรือร้อน กระบอกเล็กเป็นตัวทำงาน การทำงาน ลูกสูบติดแน่นกับกระบอกสูบ กระบอกแกมมาสเตอร์ลิง จังหวะที่หนึ่ง จังหวะที่หนึ่ง - จังหวะการอัดที่อุณหภูมิคงที่ของของไหลทำงาน: ลูกสูบของกระบอกสูบแลกเปลี่ยนความร้อนอยู่ใกล้ ตายล่างจุด (BDC) และยังคงไม่มีการเคลื่อนไหวตามเงื่อนไข ก๊าซถูกบีบอัดโดยลูกสูบทำงานของกระบอกสูบขนาดเล็ก กระบอกสูบ แรงดันแก๊สเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิคงที่เนื่องจากความร้อนจากการอัดจะถูกลบออกผ่านปลายเย็นของถังแลกเปลี่ยนความร้อนสู่สิ่งแวดล้อม แกมม่าสเตอร์ลิง. จังหวะที่สอง จังหวะที่สองคือจังหวะการทำความร้อนที่ปริมาตรคงที่: ลูกสูบทำงานของกระบอกสูบทำงานอยู่ใกล้กับ BDC และเคลื่อนก๊าซอัดเย็นเข้าสู่ถังแลกเปลี่ยนความร้อนโดยสมบูรณ์ซึ่งลูกสูบจะเคลื่อนที่ไปทาง ตายด้านบนจุด (TDC) และแทนที่ก๊าซเข้าไปในช่องร้อน เนื่องจากปริมาตรภายในทั้งหมดของกระบอกสูบเครื่องยนต์ยังคงที่ น้ำมันทำงานจึงร้อนขึ้น แรงดันเพิ่มขึ้นและถึงค่าสูงสุด มันในทางทฤษฎี ในทางปฏิบัติ ความดันที่เพิ่มขึ้นจะควบคู่ไปกับแรงขับของลูกสูบที่ทำงาน เป็นผลให้ความดันไม่ถึงค่าสูงสุดที่คำนวณตามทฤษฎี ข้อเท็จจริงนี้ยังอธิบายถึงประสิทธิภาพที่ดี ที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำ สารทำงานอุ่นขึ้นได้ดีขึ้นและความดันที่เพิ่มขึ้นใกล้ถึงค่าสูงสุด แกมม่าสเตอร์ลิง. จังหวะที่สาม จังหวะที่สามคือจังหวะการขยายตัวที่อุณหภูมิก๊าซคงที่: ลูกสูบของถังแลกเปลี่ยนความร้อนอยู่ใกล้กับศูนย์ตายบน (TDC) และยังคงไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ตามเงื่อนไข ลูกสูบของกระบอกสูบทำงานภายใต้อิทธิพลของแรงดันแก๊สจะเคลื่อนไปที่ด้านบน ศูนย์ตาย. ก๊าซร้อนขยายตัวในช่องของกระบอกสูบทำงาน งานที่มีประโยชน์ ดำเนินการโดยลูกสูบของกระบอกสูบทำงานผ่านกลไกข้อเหวี่ยงไปยังเพลาเครื่องยนต์ ในกรณีนี้ ความดันในกระบอกสูบเครื่องยนต์ลดลง และอุณหภูมิของก๊าซในช่องร้อนจะคงที่ เนื่องจากความร้อนส่งมาจากแหล่งความร้อนผ่านผนังกระบอกสูบร้อน ในรุ่นของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ซึ่งกระบอกแลกเปลี่ยนความร้อนไม่มีฮีตเตอร์คุณภาพสูง สารทำงานจะไม่ได้รับความร้อนจนหมด แต่เนื่องจากแรงดันในก๊าซจะกระจายอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง การเปลี่ยนแปลงจึงส่งผลต่อลูกสูบที่ทำงานด้วยเช่นกัน เพื่อเคลื่อนย้ายและทำงาน กามา สเตอร์ลิง. จังหวะที่สี่ จังหวะที่สี่คือจังหวะการทำความเย็นที่ปริมาตรคงที่: ลูกสูบของกระบอกสูบที่ทำงานอยู่ใกล้ TDC และยังคงเคลื่อนที่ไม่ได้ตามเงื่อนไข ลูกสูบของกระบอกสูบแลกเปลี่ยนความร้อนจะเคลื่อนไปที่ BDC และย้ายก๊าซที่เหลืออยู่ในส่วนที่ร้อนไปยังส่วนที่เย็นของกระบอกสูบ เนื่องจากปริมาตรภายในทั้งหมดของกระบอกสูบเครื่องยนต์ยังคงที่ แรงดันแก๊สในกระบอกสูบจึงลดลงอย่างต่อเนื่องและถึงค่าต่ำสุด_value ในแบบจำลองที่มีของไหลทำงานที่ความดันบรรยากาศ จังหวะที่สี่ก็เป็นแบบที่ใช้งานได้เช่นกัน เนื่องจากความดันลดลงอย่างรวดเร็วและเกิดสุญญากาศในระยะสั้น เป็นผลให้ลูกสูบทำงานถูกดึงเข้าไปในกระบอกสูบด้วยแรงทำงานเพิ่มเติม จากสี่รอบ สองกำลังทำงาน! "เทคโนโลยีโรงเรียน" สำหรับสเตอร์ลิงส์ ทุกสิ่งที่สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ความพยายามมากนักใน "เทคโนโลยีของโรงเรียน" ในห้องเรียนฟิสิกส์ แต่อย่าคิดว่าระดับนี้ "ต่ำกว่าฐาน" ทุกอย่างขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่คุณมี ชุดพื้นฐานมีลักษณะดังนี้: สว่าน, มีดหรือใบมีดคม, กรรไกรที่ทำจากเหล็กอย่างดี, ไขควง, คีม, คีม, คีมขนาดเล็ก, ชุดตะไบเข็ม, หัวแร้ง, สว่านไฟฟ้า และชุดโลหะ ดอกสว่านตั้งแต่ 1 มม. ถึง 5 มม. ได้อย่างรวดเร็วก่อน - ไม่รวย คุณผิด. มาเขียนรายการสิ่งที่คุณสามารถทำได้ด้วยทั้งหมดนี้ เพลาข้อเหวี่ยงแบบลวดหรือแบบซับซ้อน ตลับลูกปืนธรรมดา สตรัทลูกสูบและก้านสูบ กระบอกสูบและลูกสูบสำหรับพวกมันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 25-30 มม. ซีลและแท่งแบบผนึกแน่นหนาสำหรับพวกมัน ตอนนี้ในร้านขายเครื่องมือในครัวเรือนขนาดใหญ่ คุณสามารถซื้ออุปกรณ์แกะสลักที่มีหัวฉีดจำนวนมากได้ หลายคนใช้เป็นเครื่องกัดขนาดเล็ก หากไม่มีสิ่งดังกล่าวในพื้นที่ของคุณ คุณสามารถสร้างหรือซื้อเครื่องเจาะแบบมีอิสระในแนวนอนได้สองระดับ เมื่อใช้ร่วมกับแคลมป์แนวตั้งสำหรับสว่าน คุณจะได้เครื่องกัด ... ในท้ายที่สุด ไม่สำคัญว่าคุณมีเครื่องมือชุดใด สิ่งสำคัญคือการมีความปรารถนา และทุกอย่างจะได้ผล! รูปที่ 1 Gamma Stirling รูปที่ 1 2 แกมม่าสเตอร์ลิงจากกระป๋อง รูปที่ 3 สเตอร์ลิงอุณหภูมิสูง รูปที่ 4 สเตอร์ลิงอุณหภูมิสูงพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รูปที่ 5 การให้ความร้อนแบบสเตอร์ลิง 6 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่หมุนสเตอร์ลิง โรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยดิสก์สองแผ่น ในแต่ละดิสก์มีแม่เหล็กนีโอไดเมียม 12 อันที่หมุนรอบ 9 ขดลวดที่เชื่อมต่อกันด้วยรูป "ดาว" 7 ออน ความเร็วสูงสุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตได้ถึง 10 V DC ตัวแปร กระแสไฟสามเฟสซึ่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะได้รับการแก้ไขโดยไดโอดบริดจ์ (มองเห็นได้ทางด้านขวาของโวลต์มิเตอร์) Stirlings ซึ่งผลิตในห้องฟิสิกส์ของโรงเรียนมัธยมโซลอนต์โซโว เทอร์โมไดนามิกส์สเตอร์ลิง ในศตวรรษที่ 19 วิศวกรต้องการสร้างทางเลือกที่ปลอดภัยสำหรับเครื่องยนต์ไอน้ำในสมัยนั้น ซึ่งหม้อไอน้ำมักจะระเบิดเนื่องจาก ความกดดันสูงไอน้ำและวัสดุที่ไม่เหมาะสมสำหรับการก่อสร้าง ทางเลือกที่ดี เครื่องยนต์ไอน้ำปรากฏขึ้นพร้อมกับการสร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิง สเตอร์ลิง ซึ่งสามารถแปลงความแตกต่างของอุณหภูมิให้เป็นงานได้ หลักการพื้นฐานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงคือการให้ความร้อนและความเย็นสลับกันอย่างต่อเนื่องของของไหลในกระบอกสูบแบบปิด ฉ มักใช้อากาศเป็นสารทำงาน แต่ไฮโดรเจนและฮีเลียมก็ใช้เช่นกัน ฟรีออน ฟรีออน ไนโตรเจนไดออกไซด์ โพรเพน-บิวเทนบิวเทนเหลว และน้ำ ถูกทดสอบในตัวอย่างทดลองจำนวนหนึ่ง น้ำ ในกรณีหลัง น้ำยังคงอยู่ในสถานะของเหลวในทุกส่วนของวัฏจักรเทอร์โมไดนามิก คุณลักษณะของ Stirling กับของเหลวทำงานที่เป็นของเหลวคือขนาดที่เล็ก ความหนาแน่นของพลังงานสูงและแรงดันใช้งานสูง นอกจากนี้ยังมีการกวนด้วยสารทำงานสองเฟส มันยังมีลักษณะเฉพาะด้วยพลังงานเฉพาะสูง ความดันการทำงานสูง ความดัน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วจากอุณหพลศาสตร์ว่าความดัน อุณหภูมิ และปริมาตร ก๊าซในอุดมคติมีการเชื่อมต่อถึงกันและปฏิบัติตามกฎหมายโดยที่: P - แรงดันแก๊ส; V คือปริมาตรของก๊าซ n คือจำนวนโมลของก๊าซ แก๊ส R - ค่าคงที่ของแก๊สสากล T คืออุณหภูมิของก๊าซในหน่วยเคลวิน เคลวิน ซึ่งหมายความว่าเมื่อก๊าซถูกทำให้ร้อน ปริมาตรของแก๊สจะเพิ่มขึ้น และเมื่อเย็นลง ก๊าซจะลดลง คุณสมบัติของก๊าซนี้เป็นพื้นฐานของการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง เครื่องยนต์สเตอร์ลิง เครื่องยนต์สเตอร์ลิงใช้วัฏจักรสเตอร์ลิง ซึ่งไม่ด้อยกว่าวัฏจักรคาร์โนต์ในแง่ของประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ และยังมีข้อได้เปรียบอีกด้วย ข้อได้เปรียบ ความจริงก็คือวัฏจักรการ์โนต์ประกอบด้วยไอโซเทอร์มและอะเดียบัตที่ต่างกันเพียงเล็กน้อย การใช้งานจริงของวงจรนี้ไม่มีท่าว่าจะดี แน่วแน่ วัฏจักรสเตอร์ลิงทำให้สามารถรับเครื่องยนต์ที่ใช้งานได้จริงในขนาดที่ยอมรับได้ แผนภาพ "ปริมาณความดัน" ของวัฏจักรสเตอร์ลิงในอุดมคติในอุดมคติ วัฏจักรสเตอร์ลิงประกอบด้วยสี่ขั้นตอนและแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนในช่วงเปลี่ยนผ่าน ได้แก่ การให้ความร้อน การขยายตัว การเปลี่ยนผ่านไปยังแหล่งกำเนิดความเย็น การทำความเย็น การบีบอัด และการเปลี่ยนไปเป็นแหล่งความร้อน ดังนั้นเมื่อผ่านจากแหล่งอุ่นไปยังแหล่งเย็น ก๊าซในกระบอกสูบจะขยายตัวและหดตัว ในกรณีนี้ความดันจะเปลี่ยนไปเนื่องจากสามารถรับงานที่มีประโยชน์ได้ การทำงาน การทำความร้อนและความเย็นของสื่อการทำงาน (ส่วนที่ 4 และ 2) ดำเนินการโดยเครื่องกู้คืน ตามหลักแล้ว ปริมาณความร้อนที่ระบายออกจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะเท่ากัน การทำงานที่มีประโยชน์เกิดขึ้นเนื่องจากไอโซเทอร์มเท่านั้น กล่าวคือ ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างฮีตเตอร์กับตัวทำความเย็น ข้อดีของ Stirlings - ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ Stirling สามารถไปถึง 65-70% ของประสิทธิภาพของวงจร Carnot ด้วยระดับการออกแบบที่ทันสมัยและเทคโนโลยีการผลิต นอกจากนี้ แรงบิดของเครื่องยนต์เกือบจะไม่ขึ้นกับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยง ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน แรงบิดสูงสุดนั้นทำได้ในช่วงความเร็วที่แคบ การออกแบบเครื่องยนต์ไม่มีระบบจุดระเบิดแรงดันสูง ระบบวาล์วและดังนั้นเพลาลูกเบี้ยว เครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่ออกแบบมาอย่างดีและผลิตด้วยเทคโนโลยีไม่จำเป็นต้องมีการปรับแต่งและปรับแต่งตลอดระยะเวลาการทำงาน - ที่ การเผาไหม้น้ำแข็ง ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศในกระบอกสูบของเครื่องยนต์นั้นอันที่จริงแล้วการระเบิดด้วยความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นระเบิดที่ 5-7 กม. / วินาที กระบวนการนี้สร้างโหลดสูงสุดมหาศาลบนก้านสูบ เพลาข้อเหวี่ยงและตลับลูกปืน สเตอร์ลิงส์ไม่มีข้อบกพร่องนี้ - เครื่องยนต์จะไม่ "เล่น" เนื่องจากสูญเสียประกายไฟ คาร์บูเรเตอร์อุดตัน หรือแบตเตอรี่ต่ำ เนื่องจากไม่มีอุปกรณ์เหล่านี้ แนวคิดของ "เครื่องยนต์จนตรอก" ไม่สมเหตุสมผลสำหรับสเตอร์ลิงส์ สเตอร์ลิงอาจหยุดถ้าบรรทุกเกินการออกแบบ รีสตาร์ทโดยหมุนมู่เล่เพลาข้อเหวี่ยงหนึ่งครั้ง ความเรียบง่ายของการออกแบบช่วยให้คุณใช้งานสเตอร์ลิงแบบออฟไลน์ได้เป็นเวลานาน - เครื่องยนต์สเตอร์ลิงสามารถใช้แหล่งพลังงานความร้อนใดก็ได้ ตั้งแต่ฟืนไปจนถึงเชื้อเพลิงนิวเคลียร์! - การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเกิดขึ้นนอกปริมาตรภายในของเครื่องยนต์ (ต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน) ซึ่งช่วยให้เกิดการเผาไหม้ที่สม่ำเสมอของเชื้อเพลิงและการเผาไหม้หลังการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ (เช่น การเลือกพลังงานสูงสุดที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงและการลดการปล่อยก๊าซ ส่วนประกอบที่เป็นพิษ) ข้อเสียของ Stirlings - เนื่องจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเกิดขึ้นนอกเครื่องยนต์และความร้อนจะถูกลบออกผ่านผนังหม้อน้ำ (จำได้ว่า Stirlings มีปริมาตรปิด) ขนาดของเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้น - ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือการใช้วัสดุ การผลิตเครื่องสเตอร์ลิงขนาดกะทัดรัดและทรงพลังต้องใช้เหล็กทนความร้อนที่ทนทานสูง แรงดันใช้งานและในขณะเดียวกันก็มีการนำความร้อนต่ำ จาระบีสเตอร์ลิงแบบธรรมดาจะไม่ใช้โค้กที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ - เพื่อให้ได้พลังงานจำเพาะสูง ไฮโดรเจนหรือฮีเลียมถูกใช้เป็นสารทำงานในสเตอร์ลิง ไฮโดรเจนระเบิด อุณหภูมิสูงละลายในโลหะ เกิดเป็นโลหะไฮไดรด์ - เช่น ทำลายกระบอกสูบเครื่องยนต์ นอกจากนี้ ไฮโดรเจน เช่น ฮีเลียม มีความสามารถในการเจาะสูงและซึมผ่านซีลของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของเครื่องยนต์ ซึ่งช่วยลดแรงดันในการทำงาน ข้อมูลอ้างอิง 1. เครื่องยนต์ Ryder G. , Hooper C. Stirling: Per.s English - M.: Mir, 1986 2. Walker G. เครื่องจักรที่ทำงานในวงจรสเตอร์ลิง: ต่อ จากอังกฤษ. M.: Energy, 19 3. เครื่องยนต์ Walker G. Stirling: Per.s ภาษาอังกฤษ. - M.: Mashinostroenie, 1985. 4. Breusov V. Stirlings ทำงานในอวกาศมาเป็นเวลานาน - นิตยสาร "ล้อ" (บทความ) 5. เครื่องยนต์สเตอร์ลิง แปลจากภาษาอังกฤษ ภายใต้กองบรรณาธิการของ V.M. Brodyansky M.: Mir, 1975 6. เครื่องยนต์สเตอร์ลิง / [V.N. Danilichev, S.I. Efimov, V.A. โทรและอื่นๆ]; ed. MG Kruglova - ม.: "วิศวกรรม", 2520 7. "เครื่องยนต์พร้อมแหล่งความร้อนภายนอก". สิทธิบัตรเลขที่ 2105156 ลงวันที่ 23 มิถุนายน 2538 สหพันธรัฐรัสเซีย

โรเบิร์ต สเตอร์ลิง(อังกฤษ Robert Stirling) (25 ตุลาคม พ.ศ. 2333 ฟาร์มอุดตันสกอตแลนด์ - 6 มิถุนายน พ.ศ. 2421 กัลสตันสกอตแลนด์) - นักบวชชาวสก็อตผู้ประดิษฐ์เครื่องยนต์สเตอร์ลิง

• 1 ชีวประวัติ
• 2 วิทยาศาสตร์และ กิจกรรมทางเทคนิค
  • 2.1 เครื่องยนต์ทำความร้อน
  • 2.2 เครื่องมือเกี่ยวกับสายตา
  • 2.3 กระบวนการเบสเซเมอร์
• 3 ดูเพิ่มเติม
• 4 หมายเหตุ
• 5 ลิงค์

ชีวประวัติ

สเตอร์ลิงเกิดที่ฟาร์ม Clog ใกล้เมธเวน สกอตแลนด์ เขาเป็นลูกคนที่สามในครอบครัว และมีลูกทั้งหมดแปดคน จากบิดาของเขา เขาได้สืบทอดความสนใจในด้านวิศวกรรม แต่ศึกษาเทววิทยาและกลายเป็นรัฐมนตรีของนิกายเชิร์ชออฟสกอตแลนด์ที่ Life Kirk ในปี พ.ศ. 2359

สเตอร์ลิงแต่งงานกับจีน่า แรนกินในปี พ.ศ. 2362 พวกเขามีลูกเจ็ดคน สองคนคือ แพทริค สเตอร์ลิง และเจมส์ สเตอร์ลิง กลายเป็นวิศวกรหัวรถจักร

สเตอร์ลิงเสียชีวิตในกัลสตัน สกอตแลนด์ในปี พ.ศ. 2421

กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิค

เครื่องยนต์ความร้อน

สเตอร์ลิงกังวลอย่างมากเกี่ยวกับการบาดเจ็บของคนงานที่ทำงานในเขตปกครองของเขาด้วยเครื่องจักรไอน้ำ เครื่องยนต์เหล่านี้มักจะระเบิดเนื่องจากคุณภาพของโลหะที่ผลิตขึ้นไม่ดี ไม่มีวัสดุที่คงทนมากขึ้นในปีนั้น สเตอร์ลิงตัดสินใจปรับปรุงการออกแบบ เครื่องยนต์ความร้อนทำให้ปลอดภัยยิ่งขึ้น

สเตอร์ลิงได้คิดค้นอุปกรณ์ที่เรียกว่า "ตัวรักษาความร้อน" (ตอนนี้อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าเครื่องกำเนิดใหม่หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน) อุปกรณ์นี้ทำหน้าที่เพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของกระบวนการต่างๆ สเตอร์ลิงได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ "ประหยัดความร้อน" ในปี พ.ศ. 2359 เครื่องยนต์สเตอร์ลิงไม่สามารถระเบิดได้ เนื่องจากเครื่องยนต์ทำงานที่แรงดันต่ำกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำ และไม่สามารถทำให้เกิดการไหม้ของไอน้ำได้ ค.ศ. 1818 เขาสร้างเครื่องยนต์รุ่นแรกที่ใช้ได้จริงและใช้ในปั๊มเพื่อสูบน้ำจากเหมืองหิน

พื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง - วัฏจักรสเตอร์ลิง - ไม่มีอยู่จนกระทั่งงานของ Sadi Carnot ปรากฏขึ้น Carnot พัฒนาและเผยแพร่ในปี 1825 ทฤษฎีทั่วไปของการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อน - วงจร Carnot ซึ่งวงจรสเตอร์ลิงถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่คล้ายกัน

ในอนาคต สเตอร์ลิง พร้อมด้วยเจมส์ น้องชายของเขา ได้รับสิทธิบัตรอีกหลายฉบับเพื่อปรับปรุงเครื่องยนต์อากาศ และในปี 1840 เจมส์ได้สร้างเครื่องยนต์ลมขนาดใหญ่เพื่อขับเคลื่อนกลไกทั้งหมดในบริษัทโรงหล่อของเขา

เครื่องมือวัดแสง

ที่อาศัยอยู่ในคิลมาร์น็อค สเตอร์ลิงร่วมมือกับนักประดิษฐ์อีกคนหนึ่ง โธมัส มอร์ตัน ผู้จัดหาอุปกรณ์และเครื่องมือทั้งหมดให้กับสเตอร์ลิงสำหรับการทดลอง พวกเขาทั้งคู่สนใจดาราศาสตร์ จากมอร์ตัน สเตอร์ลิงได้เรียนรู้วิธีเจียรเลนส์ หลังจากนั้นเขาประดิษฐ์อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาจำนวนหนึ่ง

กระบวนการเบสเซเมอร์

ในจดหมายฉบับปี 2419 โรเบิร์ต สเตอร์ลิง ได้รับทราบถึงความสำคัญของสิ่งประดิษฐ์ใหม่ของเฮนรี เบสเซเมอร์ นั่นคือกระบวนการผลิตเหล็กของเบสเซเมอร์ ซึ่งทำให้เครื่องยนต์ไอน้ำปลอดภัยยิ่งขึ้น และในทางกลับกัน สิ่งเหล่านี้ก็ขู่ว่าจะทำให้เครื่องยนต์ของอากาศเกิดความผิดพลาดขึ้น อย่างไรก็ตาม เขายังแสดงความหวังว่าเหล็กชนิดใหม่นี้จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลมของเขา

ดูสิ่งนี้ด้วย

• เครื่องยนต์ของสเตอร์ลิง
• วงจรสเตอร์ลิง

หมายเหตุ

ลิงค์

สเตอร์ลิง โรเบิร์ต ดาวนีย์, สเตอร์ลิง โรเบิร์ต เดอ, สเตอร์ลิง โรเบิร์ต เรดฟอร์ด, สเตอร์ลิง โรเบิร์ต คริสต์มาส

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงสามารถเป็นเครื่องตกแต่งโต๊ะที่ยอดเยี่ยมได้

ก็เพียงพอแล้วที่จะจุดตะเกียงวิญญาณและเกือบจะเงียบกริบเล็กน้อยหมุนตามความเร็วในการทำงาน

ศิษยาภิบาลหนุ่มมีพรสวรรค์ด้านวิศวกรรมที่โดดเด่น ขณะอยู่ในมหาวิทยาลัย โรเบิร์ตทำงานทางเลือกแทนเครื่องจักรไอน้ำ ตามตำนานเล่าว่าเป้าหมายของเขาคือการลดความเสี่ยงให้กับคนงาน: เครื่องยนต์ไอน้ำมักจะระเบิดเนื่องจากชิ้นส่วนคุณภาพต่ำ หนึ่งสัปดาห์หลังจากที่เขาได้รับการแต่งตั้งให้ทำงานที่คิลมาร์น็อค โรเบิร์ตได้ยื่นขอสิทธิบัตรสำหรับ "อุปกรณ์ประหยัดพลังงาน" มันคือหัวใจของเครื่องจักรที่ยกย่องชื่อสเตอร์ลิง

แม้ว่าพลังของไอน้ำจะเป็นที่รู้จักมานานกว่าร้อยปีแล้ว แต่ทฤษฎีของเครื่องยนต์ความร้อนยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น เฉพาะในปี พ.ศ. 2367 ที่ Sadi Carnot ได้ตีพิมพ์ผลงานที่มีชื่อเสียงของเขาเรื่อง "ภาพสะท้อนของแรงผลักดันของไฟและเครื่องจักรที่สามารถพัฒนากำลังนี้ได้" ซึ่งเขาได้ข้อสรุปที่สำคัญสองประการ: ประการแรกแรงผลักดันของเครื่องจักรไม่ได้เกิดขึ้นจากความร้อนที่ถูกดูดซับ แต่ จากการสูบจากร่างกายที่ร้อนเป็นเย็น และประการที่สอง พลังของเครื่องจักรจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัตถุที่ร้อนและเย็น ข้อสรุปเหล่านี้ในรูปแบบของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์มีผลกระทบอย่างมากต่อการออกแบบเครื่องยนต์ความร้อน

แต่ในปี พ.ศ. 2361 เมื่อร่วมกับเพื่อนของเขา โธมัส มอร์ตัน และ น้องชาย James Stirling สร้างเครื่องจักรเครื่องแรกให้ทำงานโดยไม่ต้องใช้ไอน้ำ (โดยมีอากาศเป็นของเหลวทำงาน) เพื่อสูบน้ำจากเหมืองหิน งานของ Carnot ยังไม่มีอยู่จริง อย่างไรก็ตาม สเตอร์ลิงได้สร้างเครื่องยนต์อย่างเป็นธรรมชาติด้วยประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์สูงสุดเท่าที่เป็นไปได้! วงจรการทำงานของเครื่องสเตอร์ลิงนั้นแตกต่างจากวงจรคาร์โนต์ วงจรการทำงานของเครื่องสเตอร์ลิงประกอบด้วยสองไอโซเทอร์ม (เส้น อุณหภูมิคงที่) และไอโซคอร์สองเส้น (เส้นของปริมาตรคงที่) ในพิกัด T-S (อุณหภูมิ-เอนโทรปี) มันไม่ได้มีลักษณะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเลย แล้วจะบรรลุประสิทธิภาพสูงสุดตามทฤษฎีได้อย่างไร? มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับ "อุปกรณ์ประหยัดพลังงาน" ที่ได้รับการจดสิทธิบัตรแล้วหรือที่เรียกกันทั่วไปใน เทคโนโลยีที่ทันสมัย, รีเจนเนอเรเตอร์

เครื่องสเตอร์ลิงเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายนอก ไม่มีวาล์ว และของเหลวทำงานยังคงเป็นก๊าซและหมุนเวียนในปริมาตรที่ปิด สามารถทำงานได้โดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยจากแหล่งความร้อน - ตั้งแต่หัวเตาแก๊สไปจนถึงเครื่องผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และแม้แต่ความร้อนที่มือ (ครูฟิสิกส์ชอบสาธิตส่วนหลังในระหว่างการบรรยายเรื่องอุณหพลศาสตร์) การออกแบบเครื่องจักรนั้นเรียบง่าย ก๊าซอยู่ภายใต้แรงดันต่ำภายใน จึงปลอดภัยกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำ ที่ อุณหภูมิต่ำเครื่องยนต์สเตอร์ลิงนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่า (ต่างจาก ICE ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายใน) และเกือบจะเงียบสนิท ซึ่งอาจมีความสำคัญในบางกรณี (เช่น เมื่อเรือดำน้ำเคลื่อนตัวใต้น้ำ)

เครื่องยนต์เหล่านี้ก็มีข้อเสียเช่นกัน ประการแรก แม้จะมีประสิทธิภาพทางทฤษฎีและเชิงปฏิบัติที่เพียงพอในการดำเนินการ พลังสูงเครื่องยนต์จะต้องกระจายความร้อนจำนวนมาก และสิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขนาดและลักษณะของหม้อน้ำระบายความร้อนที่เทอะทะ เพื่อเพิ่มพลังงาน จำเป็นต้องเพิ่มความแตกต่างของอุณหภูมิและความดันของของไหลทำงาน ซึ่งจะทำให้การออกแบบซับซ้อน ต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายในตรงที่ไม่สามารถ "สตาร์ท" ได้ทันที - เพื่อเริ่มทำงาน จะต้องมีอุณหภูมิที่แตกต่างกันเพียงพอระหว่างชิ้นส่วนที่ร้อนและเย็น อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเรื่องปกติสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายนอกทุกประเภท และสเตอร์ลิงยังคงสตาร์ทได้เร็วกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำ พลังของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่กำลังทำงานนั้นเปลี่ยนแปลงได้ยากมาก ยกเว้นบางทีอาจจะเพิ่มสารทำงาน (โซลูชันดังกล่าวมีอยู่ แต่นำไปสู่การออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น) อย่างไรก็ตาม อากาศยังห่างไกลจากสารทำงานที่มีประสิทธิภาพที่สุด ไฮโดรเจน เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูง ความจุความร้อน และความหนืดต่ำ จึงมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก แต่มีแนวโน้มที่จะซึมผ่านซีลและติดไฟได้ (มักใช้ฮีเลียมเป็นของเหลวทำงาน)

ดังนั้นหากเราไม่ต้องสตาร์ทและหยุดเครื่องบ่อย ๆ รวมทั้งเปลี่ยนกำลังเครื่องด้วย และในขณะเดียวกัน เราก็มีแหล่งความร้อน ระบายความร้อนได้ดีและขนาดไม่จำกัด - แทบจะไม่มีอะไรเหมาะสมไปกว่าเครื่องยนต์สเตอร์ลิง

ในช่วงชีวิตของนักประดิษฐ์ เครื่องยนต์ไม่ได้พยายามอย่างมากที่จะแข่งขันกับเครื่องยนต์ไอน้ำ หนึ่งในห้าสิบเครื่องยนต์แรงม้าที่มีประสิทธิภาพประมาณ 10% (ซึ่งมากกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำ) ที่สร้างโดยโรเบิร์ตและเจมส์น้องชายของเขา ทำงานเป็นเวลาหลายปีในโรงหล่อในเมืองดันดีในช่วงกลางทศวรรษ 1840 จากนั้นกระบอกสูบร้อนก็ระเบิด: จากนั้นไม่มีเหล็กทนความร้อน ดังนั้นจึงเป็นปัญหาในการสร้างชิ้นส่วนเครื่องจักรที่เชื่อถือได้และทนทานจากเหล็กอ่อน อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ไอน้ำ บางทีนั่นอาจเป็นเหตุผลว่าทำไม Robert Stirling ในจดหมายฉบับหนึ่งของเขาในปี 1876 ได้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการประดิษฐ์ของ Henry Bessemer ซึ่งเป็นกระบวนการที่ทำให้ได้เหล็กที่ไม่อ่อนนุ่มแต่เป็นเหล็กกล้าที่แข็งและแข็งแรง ทำให้เครื่องยนต์ไอน้ำมีความปลอดภัยมากขึ้น สเตอร์ลิงแสดงความหวังว่าเหล็กจะให้ ชีวิตใหม่และ "รถในอากาศ" ของเขา แต่เขาไม่มีเวลาเห็นสิ่งนี้ - เมื่อวันที่ 6 มิถุนายน พ.ศ. 2421 นักประดิษฐ์เสียชีวิตในเมือง Galston ของสกอตแลนด์ใน East Ayrshire

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 เครื่องยนต์สันดาปภายในเข้ามาในที่เกิดเหตุและดูเหมือนว่าเครื่องจักรสเตอร์ลิงจะยังคงอยู่ในประวัติศาสตร์ตลอดไป อย่างไรก็ตาม ในปี 1950 ความสนใจในตัวพวกเขากลับมาอีกครั้งด้วยบริษัทสัญชาติดัทช์ ฟิลิปส์ ซึ่งสร้างเครื่องแช่แข็งที่มีประสิทธิภาพตามการออกแบบของสเตอร์ลิง (เครื่องยนต์สเตอร์ลิงสามารถทำงานเป็นปั๊มความร้อนได้ งานเครื่องกลและถ่ายเทความร้อนจากร่างหนึ่งไปยังอีกร่างหนึ่ง) ตอนนี้ทั้งเครื่องยนต์และตู้เย็นสเตอร์ลิงซึ่งใช้งานในระดับที่ทันสมัยผลิตโดยหลาย ๆ คน บริษัทใหญ่. สิ่งเหล่านี้ช่วยให้คุณใช้เชื้อเพลิงใดๆ (และแหล่งความร้อนโดยทั่วไป) และในขณะเดียวกันก็มีประสิทธิภาพมากกว่า (ประสิทธิภาพสามารถเข้าถึงได้เกือบ 40–45%) และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า เงียบกว่า และเชื่อถือได้มากกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน

บ้าน » ล้อ » เครื่องยนต์ของสเตอร์ลิง กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิค