Мой проект на «Астана Экспо-2017» — модернизированные двигатели Стирлинга

Pogosyan 2017 M02 12
1680
38
43
0

Открою тайну на мои два патента с использованием двигателей Стирлинга. Расскажу как я собираюсь решить "Шаханскую проблему" и обеспечить страну дешевым и экологический чистым электричеством и авто.

ГЛАВА 1. Описание Двигателя Стирлинга

Примечание: Текст Главы 1, т.е. описательной части взят с Википедии и из других Интернет источников, отредактирован мною. Абсолютно все фотографии в настоящем посте не мои, а были взяты с Интернета. Остальные Главы (особенно про мои изобретения) написала сама.

Двигатель Стирлинга был изобретен в 1816 году преподобным Робертом Стирлингом. Главная цель изобретения — удалить несовершенные машины с угольных шахт, где они откачивали воду. Классические машины требуют парового котла, который по тем временам часто взрывался и Стирлинг поставил задачу — изобрести машину без высокого давления. Ему это удалось. Существовавшие в то время материалы очень ограничивали уровень рабочих температур и давлений, что для двигателя Стирлинга было очень важно. Роберт Стирлинг выразил надежду, что препятствия, которые возникают из-за отсутствия соответствующих материалов со временем будут устранены. Он оказался прав. В 20 веке о двигателе вспомнили снова. В настоящее время этот двигатель считается перспективным.

Двигатель стирлинга работает именно на том, что воздух в одном месте конструкции разогревается и расширяется, а в другом охлаждается и сжимается. Естественно, вариаций такой схемы вагон.

Рабочее тело — воздух в цилиндрах и это рабочее тело не расходуется. Стирлинг не впускает ничего снаружи и ничего в атмосферу не выпускает. А так, как внутри цилиндров не происходит вспышки или детонации, а давление слабое — то работает он почти бесшумно (это основное преимущество стирлинга). А бесшумность и низкие обороты дают фантастическую долговечность.

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.

Довольно долго двигатели Стирлинга использовались лишь как игрушки и учебные пособия в школах и университетах при изучении термодинамики.

 

Но в последние годы интерес к двигателю Стирлинга быстро возрастает. Начат промышленный выпуск домашних электрогенераторов на двигателе Стирлинга. Национальным Аэрокосмическим Агентством США (NASA) были проведены сравнительные оценки различных типов тепловых машин для использования в космической аппаратуре. Двигатель Стирлинга был признан наиболее перспективным из-за своего высокого КПД и надежности. Выпускаются холодильные установки, работающие на обратном цикле Стирлинга - как промышленные, позволяющие получать температуру до -2400 С, так и предназначенные для использования в бытовых холодильниках. В последнем случае их преимущества перед традиционными системами обусловлены тем, что в качестве хладогента в них может быть использован обычный воздух.

В YouTube есть много видео с самодельными двигателями Стирлинга собранных из пустых консервных банок, тепловых трубок и другого мусора. Предлагаю посмотреть, очень интересно и прикольно. )))

Подтверждением возрастающего интереса к машинам Стирлинга служит тот факт, что начиная с 1982 года каждые два года проводится международная конференция по двигателям Стирлинга, а в г. Оснабрюк (Германия) раз в два года проходит Европейский форум по двигателям Стирлинга. Кроме того ежегодно в США проходит конференция, посвященная преобразованию различных видов энергии, на которой работает секция по двигателям Стирлинга. В Великобритании создано общество по изучению двигателей Стирлинга, членами которого являются свыше 300 ученых всего мира. Обществом ежеквартально, начиная с 1996 года, издается журнал “ UK Stirling News ”. В США ежеквартально, начиная с 1978 года, издается журнал “ Stirling Machine World ”.

 

 

Ежегодно издается одна-две книги, посвященные машинам Стирлинга. К началу 90-х годов прошлого столетия работы по созданию двигателей Стирлинга проводились такими известными фирмами, как ‘Philips” (Нидерланды), “General Motors Co”, “Ford Motor Co”, “NASA Lewis Research Center”, “Los Alamos National Laboratory” (США), “MAN-MBW” (Германия), “Mitsubishi Electric Corp.”, “Toshiba Corp.” (Япония). В течение последнего десятилетия к работам по созданию двигателей Стирлинга приступили также в “Daimler Benz” и “Cummins Power Generation” (СPG) и ряд других крупных фирм.

В мировых обзорах по энергопреобразующей технике, двигатель Стирлинга рассматривается как двигатель, обладающий наибольшими возможностями для дальнейшей разработки. Низкий уровень шума, малая токсичность отработанных газов, возможность работы на раз­личных топливах, большой ресурс, сравнимые размеры и масса, хорошие характеристики крутящегося момента - все эти параметры дают возможность машинам Стирлинга в ближайшее время значительно потеснить двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Двигатель Стирлинга является уникальной тепловой машиной, поскольку его теоретическая эффективность равна максимальной эффективности тепловых машин (эффективность цикла Карно). Стоит отметить, что универсальной методики расчета Стирлинг-машин не существует до сих пор. Львиная доля технических решений и методик расчета при создании опытных образцов двигателей Стирлинга автоматически становится «ноу-хау» компаний-разработчиков и тщательно скрывается.

 

 

ГЛАВА 2. Решение "Шаханской проблемы"


В настоящее время на рынке уже появились  когенерационные установки с двигателями Стирлинга, в качестве  топлива  для которых используются  древесная щепа, торф и уголь. Подобная система создает возможности автономного проживания без зависимости от промышленных электросетей.

Микро-ТЭЦ с двигателем Стирлинга:

 

От тепла печки по такому же принципу работает вот такой вентилятор:

Существующее в стране прямое сжигание угля (газа) в котельных настоящее варварство. Ключом к эффективному использованию топлива могут стать локальные  когенерация (одновременное производство тепла и электроэнергии) и  тригенерация (одновременное производство холода, тепла и электроэнергии),  где это необходимо. И двигатель Стирлинга как раз и дает такую возможность осуществлять локально, непосредственно у потребителя процесс когенерации.

 

Двигатель Стирлинга на Котельной:

для большой котельни

 

Двигатель Стирлинга будет постоянно создавать электричество и тем самым насос системы отопления жилого многоквартирного дома не будет прекращать работу. Котельный агрегат не взорвется от перегрева и можно будет избежать трагедии подобной в поселке Шахан. Создаваемого электричества от микро-ТЭЦ хватит, чтобы полностью перекрыть потребности 3-4 подъездного жилого многоквартирного дома. Зимой жители такого дома за электричество будут платить 0 тенге.

ГЛАВА 3. Мой патент на гибридный автомобиль с двигателем Стирлинга

 

Было изобретено не так много автомобилей с двигателем Стирлинга:

 

Дин Кеймен– изобретатель, прославившейся созданием электрического самоката Segway, сейчас на пути разработки нового мопеда.

 

Под капотом моего автомобиля (Lexus 570) будет обычный двигатель внутреннего сгорания от Toyota Land Cruiser Prado объемом 2.7 литра вместо Лексусовского 5.7 литра. В багажном пространстве будет установлен двигатель Стирлинга, который будет питаться от тепла ДВС TLC Prado 2.7. Данный двигатель Стирлинга будет "паразитом", т.е. у него не будет собственного котла как на других иностранных изобретениях (см. фото ниже). Из-за отсутствия котла двигатель-паразит будет маленьким по размеру.

 

 

Переднюю ось будет двигать ДВС TLC Prado 2.7, а заднюю ось двигатель-паразит. Тем самым автомобиль будет постоянно полноприводным. Мой гибридный автомобиль будет потреблять в два раза меньше топлива, а лошадиных сил будет даже больше чем в обычном Lexus 570.

В рамках выставки "Астана-Экспо 2017" планирую устроить гонку-шоу в рамках ТВ программы "Top Gear" между обычным Lexus 570 и моим с двигателем от Прадо. В качестве спонсора надеюсь станет КМК "Астана Моторс".

Налог на такие автомобили в РК будет в два раза меньше (из-за объема ДВС) как и расход топлива. По данной причине гибридные автомобили будут популярны.

Считаю, что мой автомобиль будет рационально-экологичней и лучше чем электромобили Tesla Model S.

Недостатки электромобилей:

  • Максимальный пробег электромобиля от полного заряда до полного разряда аккумулятора меньше, чем пробег типичного автомобиля с полным баком горючего до его опустошения.
  • При отрицательных температурах аккумулятор может частично разрядиться или не выдавать достаточный ток.
  • Электромобиль может оказаться недостаточна мощным и надежным, если потребуется пользоваться им в суровых климатических условиях, особенно в заснеженных районах.
  • Конструкция электромобилей не предусматривает их использования в трудных условиях, таких как перевозка грузов или уборка снега.
  • Безопасность электромобилей понижена из-за того, что они имеют облегченную конструкцию и небольшие размеры.
  • В некоторых местностях получение сервисного обслуживания электромобилей может быть затруднено из-за отсутствия станций подзарядки, запчастей и квалифицированного персонала.
  • Дороговизна и малый срок службы литиевых аккумуляторов, проблема с их утилизацией.
 

ГЛАВА 4.  Мой патент на Электростанцию на озере.

 

В Республике Казахстан имеется 48 262 озера, из которых 45 248 имеют площадь менее 1 км². Крупных озёр с площадью более 100 км² — 21. Значит, электричеством от озер можно будет покрыть почти весь Казахстан.

Электростанция на озере будет работать на разнице температур у поверхности воды и на глубине. Подробности моего патента не буду описывать. Минус изобретения в том, что озера в РК зимой замерзают, электростанция в данный период не будет работать.

 

P.S. Данным постом хотела популяризировать в Казахстане двигатели Стирлинга. Прошу читателей Ювижн максимально распространить через Соцсети данную информацию, чтобы она дошла до наших простых граждан, чиновников и бизнесменов, так как только у них имеются возможности изменить нашу жизнь к лучшему.

 

Обязательно оцените пост и поделитесь с друзьями, пожалуйста!!!

Оцените пост

43

Комментарии

5
"Выпускаются холодильные установки, работающие на обратном цикле Стирлинга - как промышленные, позволяющие получать температуру до -2400 С"
???
0
Всегда хотел такой "Форд" :)
4
Основное преимущество Стирлинга -
1)способность работать от любого источника тепла. Вообще от любого. В том числе на дешевых и малопригодных для использования видах топлива, вроде каменного угля или опилок.
2) низкая токсичность выхлопа - в котле нет высоких температур и давлений, и процесс сгорания можно сделать весьма чистым и эффективным.
Разберемся с недостатками...
1) Сложность конструкции. Да да да, простыми получаются только настольные модельки с никакими массогабаритными характеристиками. Я вообще-то не специалист в их разработке, но как инженеру мне совершенно ясно, что для получения двигателя Стирлинга с более-менее высокими параметрами требуется улучшать скорость теплообмена рабочего газа,и следовательно, применять газы с высокой теплоемкостью (типа гелия) и повышать давление в рабочих цилиндрах до десятков, а лучше - сотен атмосфер. Задачка по герметизации рабочих объемов двигателя сразу становится нетривиальной)))
2)Массогабаритные показатели даже по сравнению с обычными ДВС все равно хуже, что критично для транспорта.
3) работа на дешевом твердом топливе из преимущества тоже превращается в недостаток - топливо это низкокалорийное, его требуется много, и сразу же встает проблема золоудаления. Мало кто захочет из денди в смокинге на чистеньком авто превращаться в кочегара)))
В общем, проблем хватает - потому-то и не получили Стирлинги какого-то широкого распространения вообще, и тем более на транспорте.
1
В настоящее время двигатели Стирлинга лишены многих Вами указанных недостатков и усовершенствованы. Многие статьи в интернете, споры в форумах и т.п. основаны на данных 1970-х годов. Рисунки в моем посте тоже 1970-1980 годов. Свежие разработки и рисунки нашла только в англоязычном интернете.
Первые двигатели внутреннего сгорания тоже имели много недостатков и их не сравнить с современными двигателями Ферарри и оппозитным двигателем Субару.
0
Двигатель Стирлинга намного старше ДВС))) И многие из его недостатков следуют из принципа работы - например, на стирлинге трудно получить быстрый теплообмен, а значит, двигателю будет непросто работать на высоких оборотах. Ситуацию несколько улучшает применение в качестве рабочего тела газа под давлением - но это приводит к усложнению конструкции: уплотнители, компрессоры, регуляторы давления и прочая фигня)))
Показать комментарии