Модель двигуна Стірлінга

Модель двигуна Стірлінга

Двигун Стірлінга - це двигун зовнішнього згоряння, в якому теплова енергія підводиться до робочого тіла (у нашому випадку - до повітря) ззовні - через стінку циліндра. Принцип дії його заснований на відомому фізичному законі - розширення і стиску повітря при нагріванні та охолодженні. Тому стірлінг називають ще повітряно-тепловим двигуном. Зрозуміти роботу двигуна, який Стірлінг розробив ще в 1816 році, нам допоможе модель, описана в книзі С. Баранова «Діючі моделі теплових машин» (рік видання 1936-й). Спочатку про те, як влаштована модель стірлінга.

Вона збирається з чотирьох основних частин: двох сполучених циліндрів - теплообмінного 6 і робочого 3, камери нагрівання - назвемо її топкою 4 - і резервуара з холодною водою (на схемах I-III він не показаний, див. його на загальному вигляді двигуна). У верхній частині теплообмінного циліндра 6 герметично упаяні камера 7 для води. Її завдання - охолодити нагріте повітря.

Через цю камеру проходить шток поршня-витискувача 5. Витискувач встановлений в циліндрі 6 з зазором, не торкаючись стінок. Робочий поршень 2, навпаки, щільно підігнаний до циліндра 3 та рухається по ньому практично без зазору. Між собою витискувач 5 і робочий поршень 2 з'єднані через кривошипно-шатунний механізм, причому кривошип і ексцентрик встановлені відносно один одного зі зрушенням фаз на 90 °. Циліндри з'єднані між собою трубкою, і тому повітря може легко проходити з теплообмінного в робочий циліндр, і навпаки. Кривошипно-шатунний механізм складається з кривошипа з шатуном і віссю (вузол 8), ексцентрика 1 і маховика 9.

Діаметр маховика 80 мм, а відстань від осі до пальця ексцентрика 14 мм. Отже, припустимо, що ми поставили спиртівку в топку 4 і почали нагрівати дно циліндра 6. Через деякий час повітря під поршнем-витискувачем нагріється (а значить, розшириться) і кинеться вгору (нагадаємо: між витискувачем і стінкою циліндра є зазор). Зрушимо маховик 9 з мертвої точки, і поршень-витіснювач 5 почне підніматися вгору, витісняючи при цьому холодне повітря зверху вниз. Повільно почне рухатися і робочий поршень 2. Холодне повітря, стикаючись з розпеченим дном циліндра 6, нагріється, тиск зросте, і повітря по трубці піде в робочий циліндр 3. Поршень 2 під його впливом почне свій робочий хід. Поршень рухається вгору, а тим часом витискувач вже став опускатися вниз, тому що фази їх, як уже було сказано, зрушені на 90 °. Поршень зайняв верхнє положення і під дією інерції маховика 9 починає опускатися вниз, витісняючи в циліндр 6 відпрацьований, що втратив первісну теплоту повітря.

Потрапивши у верхню частину теплообмінного циліндра, він ще більше охолоджується і зменшується в об'ємі. Витискувач ж при зворотному ході робочого поршня знову починає підніматися і знову переганяє холодне повітря зверху вниз. Стикаючись з розпеченим дном циліндра 6, холодне повітря нагрівається, розширюється, і цикл повторюється. Головне в роботі такого двигуна - охолодження повітря. У нашій моделі це робить вода, що надходить з резервуара, встановленого поруч із двигуном. Як тільки вода, що знаходиться в камері 7, нагріється гарячим повітрям, вона спрямовується по патрубку вгору і потрапляє в резервуар. А на її місце, вже по нижньому патрубку, надходить з резервуара холодна вода. У фізиці це явище називається тепловою конвекцією. Тепер про те, як зробити модель двигуна.

Обидва циліндра 3 і 6, топку 4 найпростіше спаяти з жерсті. Спочатку виріжте заготовку для циліндра 6 (ширина її приблизно 223 мм), просвердлите в ній отвори 0 4,2 мм для осі, а потім зігніть на круглій болванці. Спаяти циліндр. З зовнішніх сторін його вушок напаяти втулки з внутрішнім діаметром не менше 4,2 мм - вони виконують функції підшипників. Потім приступайте до виготовлення водяний камери 7. По діаметру отриманого циліндра виріжте з жерсті два кружечка. У центрі їх просвердлите отвори під трубку з внутрішнім діаметром приблизно 3 мм (довжина її 32 мм). Впаяти трубку в кружечки так, щоб відстань між ними було 30 мм. Отриману деталь закріпіть пайкою всередині циліндра, відступивши від його нижнього краю на 35 мм. Постарайтеся виконати цю операцію як можна акуратніше, камера 7 повинна бути герметичною, і вода не повинна просочуватися через стінки.

Витискувач 5 збирається з легкого дерев'яного циліндрика, діаметр якого приблизно на 2,5 мм менше внутрішнього діаметра циліндра 6 (висота його підбирається експериментальним шляхом) і штока, зробленого з спиці 0 2,8 мм. З обох сторін обейте циліндрик бляшаними кружечками. По діаметру штока просвердлите в центрі циліндрика отвір і щільно вставте в нього шток. А щоб він від нагрівання не вискочив, припаяйте його до бляшаним кружечками. Шток повинен вільно ходити по трубці камери 7, без зайвого тертя. У верхній частині штока просвердлите отвір для пальця шатуна. Особливу увагу приділіть циліндру 3 та поршню 2. Від їх якості залежить робота всієї моделі. Циліндр можна виготовити з обрізка латунної або мідної трубки довжиною 40 мм і 0 18-20 мм, запаяний її знизу латунним кружечком.

У готовому циліндрі не забудьте просвердлити отвір для сполучення його з великим циліндром. Поршень бажано виточити на токарному верстаті. Шток закріплюється у верхній частині поршня шарнірно. Заготівлю топки 4 теж потрібно вигнути на круглій болванці, попередньо виконавши в ній отвори для повітря і кріпильних гвинтів. Споювати її бажано прямо на готовому циліндрі 6. Тепер потрібно зібрати модель: припаяти циліндр 3, підігнати до нього поршень 2, впаяти в циліндри трубку для сполучення між собою, змонтувати кривошипно-шатунний механізм, запаяти дно циліндра 6. Готовий корпус двигуна встановите на топку 4 і закріпіть паянням. Резервуар для водяного охолодження - це жерстяна банка з упаяними знизу і зверху патрубками, на які надіті гумові шланги.

Закріплюється резервуар поруч з двигуном на дерев'яній підставці. Підсумовуючи, зауважимо, що двигун Стірлінга діє на такому фізичному явищі: робота, що здійснюються гарячим повітрям при розширенні, більше роботи, яку треба витратити на його стиснення. Тому постарайтеся трохи краще налагодити кінематику моделі, щоб до мінімуму зменшити тертя в рухомих вузлах. Кілька слів про сучасні Стірлінга. Двигуни зовнішнього згорання будують і зараз, причому по деяких параметрах вони випереджають інші двигуни. Сьогодні вони вже не такі громіздкі, як у минулому столітті. Як робоче тіло в них застосовується легкий газ: гелій або водень (у Роберта Стірлінга, як ви пам'ятаєте, використовувався повітря). На роботу сучасного стірлінга не впливає зовнішнє середовище: газ, закачаний в корпус під тиском, знаходиться в замкнутому обсязі. Тому сучасні Стірлінга можна застосовувати практично всюди: і в воді, і під землею, і у відкритому космосі, тобто там, де звичайні двигуни працювати не можуть.

• Зарубіжна майстерня (зроби сам)

Пропоную Вашій увазі переклад ось цієї статті. Прошу пробачити, якщо я щось переклала не так - я не дуже сильна в англійській техпереводе і специфічні терміни. Сподіваюся, що все буде зрозуміло і ніхто не постраждає. Текст вийшов занадто великою і в одну статтю не вліз. Друга частина тут. Як зробити двигун Стірлінга з баночок від коли.

Двигун Стірлінга - це тепловий двигун, придуманий Робертом Стірлінгом в 1816 році. Він відрізняється від автомобільного, тому що паливо спалюється поза двигуном - тому машину Стірлінга набагато легше побудувати. Існують двигуни Стірлінга, які можуть працювати навіть від тепла ваших рук, хоча їх буде важче зібрати. Двигун Стірлінга стане відмінним доповненням до будь-якої колекції «речей, які я побудував сам»! Як він працює? Цей двигун використовує повітря, який поперемінно нагрівається і охолоджується. Щоб здійснити процес нагрівання-охолодження, у банку знаходиться вільний витискувач, який може переміщатися вгору і вниз, створюючи рух повітря в двигуні. Коли повітря нагрівається, він розширюється і тисне на діафрагму (повітряна куля), яка приводить у рух важелі. Коли важелі повертаються, вони рухають витискувач вниз так, що повітря переміщається у верхню частину, де він охолоджується, примушуючи її скорочуватися і тягнути назад важелі, які, зрозуміло, тягнуть вгору витискувач і дозволяють повітрю переміститися в нижню частину і нагрітися. Це повторюється знову і знову. Що знадобиться: 3 банки з-під коли 1 повітряний шарік2 ніпеля для кріплення велосипедних спіц5 електричних клем (контактні колодки) 5A Сталева вата. Сталева дріт перерізом 1мм (близько 30см). Товста (перетин 1.6-2 мм) мідна або сталевий дріт. Пластикова кришка від пляшки Дерев'яний штир діаметром 20 мм (нам знадобиться довжина всього лише 1см). Суперклей 30см електричної проводки Рибальська волосінь близько 30 см завдовжки. Шматочок вулканізованої гуми - близько 2 квадратних сантиметрів. Маленькі вантажі для балансування (наприклад, нікелеві і т.д.). 3 CD-диски. Бляшана баночка для топки. Канцелярський кнопка. Червоний термостійкий силікон. Консервна банка для кожуха водяного охолодження.

Крок 1: Підготовка 2 банок з-під коли. По-перше, вам потрібно дві банки з відрізаними верхівками. Якщо різати ножицями, залишаться небезпечні щербини, які доведеться сточити, використовуючи напилок або дремель. Потім виріжте дно банки з допомогою ножа. Намагайтеся не пом'яти метал, це зменшить герметичність. Деякі використовують для цих цілей консервний ніж, але я виявив, що він ушкоджує стінки банки. Втім, вам може і пощастити.

Крок 2: Робимо діафрагму. Діафрагма цього двигуна виконана зі звичайного повітряної кульки, посиленого вулканізованої гумою. У першу чергу відріжте горловину кульки і натягніть його на банку. Потім виріжте шматок вулканізованої гуми площею 1 см і приклейте його в центр кульки. Після того, як клей висохне, ви можете використовувати канцелярську кнопку, щоб пробити в центрі діафрагми отвір для дроту, на якій буде закріплений витискувач. Залиште кнопку в отворі, поки не прийде час вставити дріт.

Крок 3: Вирізуємо і свердлимо кришку від пляшки. Просвердлите отвори діаметром 2 мм (на поворотній осі важелів) в обох стінках кришки, а також отвір у денці кришки (для дроту, що тримає витискувач). Потім виріжте обидві сторони кришечки, надавши їм вигнуту форму. Це робиться тому, що іноді тримач дроту відходить убік і зачіпає кришечку. Це більше дратує, ніж доставляє клопоти, але все одно краще цього уникнути. Крім того, я думаю, що так краще виглядає. Я користувався господарськими ножицями - вони дуже добре ріжуть товстий пластик. Тепер зніміть діафрагму з баночки і натягніть її знову, але так, щоб вулканізованої гуми перебувала всередині банки. Приклейте кришечку до діафрагми, на той бік, де немає гуми. Я злегка шліфувати кришечку, тому що клей не схоплювався з пластиком. При цьому кнопка повинна залишитися на місці, щоб всі отвори, через які буде протягнута дріт, знаходилися на одній лінії.

Крок 4: Свердлимо отвори для підшипників. Я взяв довге 3,5 мм свердло, щоб просвердлити отвори для підшипників. Я свердлив на-віч, вимірювати і обчислювати тут не обов'язково. Вони повинні бути у верхній частині баночки, там, де стінки скошені. Переконайтеся в тому, що вони знаходяться на одному рівні.

Крок 5: Вирізуємо оглядове віконце. Позначте коло приблизно в центрі баночки, з тим розрахунком, щоб через нього можна було бачити важелі і витискувач. Можна і не коло, просто так легше вирізати. Крок 6: Свердлимо електричні клеми. Тепер вам потрібно де-небудь дістати електричні клеми і видалити з них пластиковий захист. Кращий спосіб це зробити - відкрутити гвинти, наскільки можливо, і відігнути пластик плоскогубцями. Тепер просвердлите отвір діаметром 2 мм прямо через кінець кожної з них, як показано на малюнку. Ви повинні просвердлити три з них. Щоб зручніше було свердлити, я тримав їх плоскогубцями. Крім того, необхідно залишити дві клеми непросверленнимі.

Крок 7: Робимо важелі. Для важелів я використовував мідний дріт діаметром близько 1,88 мм - ви можете використовувати старі спиці або сталевий дріт, якщо у вас немає мідної. Я використовував мідну, тому що її легше гнути і взагалі, вона мені подобається. Якщо вам потрібно випрямити дріт, можна затиснути один кінець в дриль, а інший захопити плоскогубцями - обертання дрилі має випрямити дріт. Про всяк випадок захистіть обличчя і руки - дріт може вислизнути і поранити вас. Нижче представлені фотографії кожного кроку виготовлення важелів. Центральний ділянка повинна виступати приблизно на 20мм, а два бічних - на 5мм кожен, але особливої ​​точності тут не потрібно. Центральна ділянка розташовується під кутом 90 градусів до бічних - це кращий кут для такого двигуна.

Крок 8: Виготовляємо підшипники. Я використовував два велосипедних ніпеля для виготовлення підшипників. Ви можете знайти їх в магазинах або зняти зі старих велосипедних коліс. Перевірте отвори - можливо, їх зовсім не обов'язково свердлити. Я просвердлив ніпелі наскрізь двухмиллиметровую свердлом.

Крок 9: Встановлюємо важелі і підшипники. Тепер ви можете встановити важелі. Наприклад, через оглядове віконце. Якщо ви не можете їх вставити, підточує один кінець дроту до тих пір, поки вона не ввійде в підшипник. Залишіть один кінець дроту достовірніше - потім ви закріпите на ньому махове колесо. Підшипники повинні дуже щільно сидіти у призначених для них отворах, але якщо вони «плавають», ви можете їх приклеїти.

Крок 10: Робимо витискувач. Витискувач я зробив із сталевої полірувальною вати, обмотаним навколо шматка сталевого дроту. Зігніть невеликий гак в кінці дроту і намотайте на неї сталеву вату. Як тільки ви наблизитеся до розміру баночки з-під коли, обріжте вату. Обріжте вату так, щоб витискувач був не більше 2 дюймів (близько 5 см) заввишки. Інший кінець дроту Змотайте в спіраль, так, щоб не можна було витягнути її з мотка сталевий вати. Також обріжте моток вати так, щоб його верхня частина була скошена так само, як і стінки банки.

Перевірте положення витискувача в банку - він повинен вільно падати під власною вагою. Спробуйте зробити витискувач ідентичним банку за формою. Коли ви будете задоволені рухом витискувача, прив'яжіть до гака на дроті рибальську волосінь. Найкраще додати трохи клею, щоб вузлик не зміг зміститися при русі пристрою.

Тепер ви можете видалити кнопку з діафрагми і протягнути крізь неї вільний кінець волосіні так, щоб вулканізованої гуми перебувала всередині резервуара.

Отже, продовжуємо нашу цікаве стірлінгостроеніе. На жаль, весь переклад у мене не вліз в одну статтю, тому доводиться плодити. Перша частина ось.

Крок 11: Робимо резервуар під тиском. Виріжте денце банки, залишаючи приблизно 1 дюйм (близько 2,5 см) від основи. Помістіть витискувач і діафрагму в резервуар, а потім встановіть все це пристрій в кінець банки. Переконайтеся, що витискувач переміщається вільно. Після цього натягніть діафрагму. Вона повинна бути натягнута рівно настільки, щоб не провисати. Дивіться не переборщіть, її не можна натягувати надто сильно!

Візьміть клему, яку ви не просвердлили, і протягніть через неї волосінь - при цьому переконайтеся, що витискувач знаходиться в нижній частині посудини. Приклейте вузлик так, щоб він не міг рухатися. Змастіть дріт олією [я вже починаю губитися, але там так і написано! - Прим. перекл.] і переконайтеся, що витискувач вільно рухається і тягне за собою волосінь.

Крок 12: Робимо відштовхувальні стрижні. Тепер ви можете зробити відштовхувальні стрижні, що з'єднують діафрагму з важелями. Почніть із шматка мідного дроту (близько 15см в довжину), протягніть його через два отвори в стінках пляшкової кришечки. Потім загніть дріт всередину. Вам потрібно буде відрізати її, залишивши кінці такої довжини, щоб вони діставали до клем, звернених вниз. Переконайтеся в тому, що дріт вільно обертається в отворах.

Крок 13: Робимо маховик. Для того, щоб зробити маховик, я використовував сантиметровий шматок дерев'яного стрижня 20 мм у діаметрі. Я вставив його в центр трьох старих компакт-дисків. Стрижень навіть виявився надто широким, і мені довелося його трохи підточити. Просвердлите отвір діаметром 2 мм крізь центр стрижня. Поруч з ним, ближче до зовнішньої сторони, виконайте інший отвір - діаметром близько 3 мм, глибиною 5 мм. Воно потрібне для того, щоб протягнути в нього дріт, утримуючу важелі, після того, як ви її зігнете. Диски, якщо вони будуть погано триматися, можна просто приклеїти.

Крок 14: Прикріплюємо маховик. Маховик тримається за рахунок гака, зігнутого на кінці колінчастого вала. Гак вставляється в додатковий отвір, просвердлений у дерев'яному стрижні.

Крок 15: Збираємо всі разом і знаходимо баланс. Тепер ви можете зібрати всі частини воєдино. Банку з важелями вставляється у верхню частину посудини під тиском. Найкраще вставляти банку знизу, бо інакше ви ризикуєте пом'яти або зламати основну ємність. Вам необхідно втиснути її приблизно на 4 мм. Перше, що потрібно зробити, це приєднати і збалансувати витискувач. Я відрізав шматочок мідного дроту (близько 30 мм), щоб приєднати дріт, утримуючу витискувач, до одного з важелів. Це потрібно потім, щоб нижня клема могла рухатися вгору-вниз і утримувати витискувач від ударів по верхній або нижній частині посудини. [Боже, бережи королеву! Я сподіваюся, що ви розумієте, про що тут мова. - Прим. перекл.] Коли ви приєднаєте витискувач, можна додати противагу до маховика. Противага повинна тягнути важіль, з'єднаний з витискувачем, в горизонтальне положення - переконайтеся, що це так. У моєму випадку противагу зроблений з монетки. Відштовхувальні стрижні угвинчуються в зовнішні ніпелі. Встановіть важелі в саме нижнє положення і закріпіть стрижні в ніпелях.

Крок 16: Робимо топку. Для топки я взяв бляшану баночку з-під сиропу, у якої є окантовка на кришці і денці. Виріжте спереду отвір у вигляді арки і просвердлите 8 отворів діаметрів 8 мм для вентиляції. Ви також можете використовувати будь-яку жерстяну банку, яку можна порівняти по діаметру з баночкою з-під коли. Головне - виріжте в ній отвір.

Крок 17: Прикріплюємо окантовку. Щоб ніхто не порізався об гострі краї оглядового віконця, я зробив для нього окантовку з оболонки електричного кабелю. Я розрізав її по центру, вийняв дріт і приклеїв оболонку на краю отвору.

Крок 18: Ось і готово! Тестуємо і шукаємо несправності. Нарешті ви можете випробувати двигун! Запалюємо свічку і пробуємо! Сподіваємося, що він запрацює з першого разу. Якщо ні - ось декілька порад, які можуть допомогти. Не забудьте гарненько змазати всі рухомі частини - це допоможе механізму рухатися більш плавно.

Витоку повітря: Якщо ви підозрюєте витоку повітря, можна помістити всю конструкцію в гарячу воду, і будь-який витік відразу стане очевидною. Саме в гарячу воду! Це важливо, оскільки повітря всередині почне розширюватися, і витік швидше виявиться. Не забудьте потім ретельно просушити двигун і відкачати воду, інакше пара, що утворюється просто розірве баночку. Занадто багато тертя: чи достатньо вільно рухається механізм? Певний опір з боку діафрагми буде спостерігатися завжди, але якщо ви спробуєте розкрутити маховик рукою, він повинен вільно повернутися один-два рази. Двигун надто герметичний: Якщо двигун чудово герметичність, то повітря в нерухомому просторі буде розширюватися і заважати руху. Симптомом цього є опуклість діафрагми. Проблема вирішується так: підкладіть під край діафрагми шматочок волосіні, це створить невеликий люфт, та надлишкового тиску можна буде уникнути. З часом отвір, через яке проходить дріт витискувача, розшириться, і ви зможете забрати штучний люфт. Якщо ви зробили такий люфт, не наповнюйте проміжок між двох банок водою, тому що вона почне просочуватися.

Крок 19 [Опціонально] Додаємо кожух водяного охолодження Ви можете змусити свій двигун працювати краще, додавши кожух охолодження для збільшення різниці температур. Для цього вам знадобиться консервна банка діаметром трохи більше, ніж баночка з-під коли. Намалюйте круг на дні банки і виріжте його господарськими ножицями. Можливо, доведеться відполірувати краю отвору. Помістіть ємність під тиском у підготовлену консервну банку і запечатайте водостійким силіконовим герметиком.

Цикл Стірлінга

У двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ) розпорошену паливо з'єднується з окислювачем, як правило, повітрям, до фази стиснення або після цієї фази, і яка утворювалася горюча суміш віддає свою енергію під час короткочасної фази горіння. У двигуні Стірлінга енергія надходить у двигун і відводиться від нього через стінки циліндра або теплообмінник. Ще одним суттєвим розходженням між двигуном внутрішнього згоряння і двигуном Стірлінга є відсутність в останньому клапанів, оскільки робоче тіло (газ) постійно знаходиться в порожнинах двигуна. Цикл Стірлінга заснований на послідовному нагріванні і охолодженні газу (його називають робочим тілом) в замкнутому обсязі. Робоче тіло нагрівається в гарячій частини двигуна, розширюється і виробляє корисну роботу, після чого переганяється в холодну частину двигуна, де охолоджується, стискається і знову подається в гарячу частину двигуна. Цикл повторюється. Кількість робочого тіла залишається незмінним, змінюється його температура, тиск і об'єм. Весь цикл умовно розділений на чотири такту. Умовність полягає в тому, що чітке розділення на такти в циклі відсутня, процеси переходять один в іншій. Це обумовлено відсутністю в конструкції двигунів Стірлінга клапанного механізму (стірлінг-двигуни з клаппаним механізмом називаються двигунами Еріксона). З одного боку даний факт різко спрощує конструкцію, з іншого боку вносить складність у теорію розрахунку. Але про це пізніше. Розглянемо принцип роботи на прикладі гама-стірлінга. Цей тип найбільш часто застосовують у моделюванні. Двигун складається з двох циліндрів. Великий циліндр - теплообмінний. Його завдання по черзі розігрівати і охолоджувати робоче тіло. Для цього один торець циліндра розігрівають (на схемі він зафарбований рожевим кольором), інший торець - охолоджують (на схемі він зафарбований синім кольором). Великий поршень виконаний з теплоізоляційного матеріалу, вільно переміщається в теплообмінному циліндрі (зазор між стінками циліндра і поршня складає 1-2 мм) і виконує роль теплового клапана, пегегоняющего робоче тіло то до холодного, то до гарячого торця. Малий циліндр є робочим. Поршень щільно підігнаний до циліндра.

Гамма стірлінг. Перший такт

Перший такт - такт стиснення при постійній температурі робочого тіла: поршень теплообмінного циліндра знаходиться поблизу нижньої мертвої точки (НМТ) і залишається умовно нерухомим. Газ стискається робочим поршнем малого циліндра. Тиск газу зростає, а температура залишається постійною, так як теплота стиснення відводиться через холодний торець теплообмінного циліндра в навколишнє середовище.

ЗВЕРНІТЬ УВАГА: Під умовною нерухомістю увазі малу висоту переміщення поршня при проходженні коленвалом відстані поблизу верхньої або нижньої мертвої точки.

Гамма стірлінг. Другий такт

Другий такт - такт нагрівання при постійному обсязі: робочий поршень робочого циліндра знаходиться поблизу НМТ і повністю переміщує холодний стиснений газ в теплообмінний циліндр, поршень якого рухається до верхньої мертвої точки (ВМТ) і витісняє газ у гарячу порожнину. Так як при цьому сумарний внутрішній об'єм циліндрів двигуна залишається постійним, робоче тіло розігрівається тиск підвищується і досягає максимального значення. Це в теорії. На практиці приріст тиску йде паралельно з виштовхуванням робочого поршня. У результаті тиск не досягає теоретично розрахованого максимуму. Даний факт також пояснює хороший к.к.д. на малих обертах двигуна. Робоче тіло прогрівається краще і приріст тиску наближається до максимуму.

Гамма стірлінг. Третій такт

Третій такт - такт розширення при постійній температурі газу: поршень теплообмінного циліндра знаходиться поблизу верхньої мертвої точки (ВМТ) і залишається умовно нерухомим. Поршень робочого циліндра під дією тиску газу рухається до верхньої мертвої точки. Відбувається розширення гарячого газу в порожнини робочого циліндра. Корисна робота, що здійснюються поршнем робочого циліндра, через кривошипно-шатунний механізм передається на вал двигуна. Тиск в циліндрах двигуна при цьому падає, а температура газу в гарячій порожнині залишається постійною, так як до нього підводиться тепло від джерела тепла через гарячу стінку циліндра. У моделях двигунів Стірлінга, де теплообмінний циліндр не має якісного нагрівача робоче тіло розігрівається не повністю, але оскільки тиск в газах поширюється рівномірно в усі сторони його зміна надає дію і на робочий поршень, змушуючи його рухатися і виконувати роботу.

Гама стірлінг. Четвертий такт

Четвертий такт - такт охолодження при незмінному обсязі: поршень робочого циліндра знаходиться поблизу ВМТ і залишається умовно нерухомим. Поршень теплообмінного циліндра рухається до НМТ і переміщає газ, що залишився в гарячій частині в холодну частину циліндра. Так як при цьому сумарний внутрішній об'єм циліндрів двигуна залишається постійним, тиск газу в них продовжує падати і досягає мінімального значення. У моделях, що містять робоче тіло при атмосферному тиску четвертий такт також є робочим, оскільки тиск падає різко і виникає короткочасне розрядка. У результаті робочий поршень із зусиллям втягується в циліндр, здійснюючи додаткову роботу. З чотирьох тактів два - робітники!

Плюси Стірлінгом

- ККД двигуна Стірлінга може досягати 65-70% ККД від циклу Карно при сучасному рівні проектування та технології виготовлення. Крім того крутний момент двигуна майже не залежить від швидкості обертання коленвала. У двигунах внутрішнього згоряння навпаки максимальний крутний момент досягається у вузькому діапазоні частот обертання. - У конструкції двигуна відсутня система високовольтного запалювання, клапанна система і, відповідно, распредвал. Грамотно спроектований і технологічно виготовлений двигун Стірлінга не вимагає регулювання і настройки в процесі всього терміну експлуатації. - У ДВС згоряння паливо-повітряної суміші в циліндрі двигуна є, по суті, вибухом зі швидкістю поширення вибухової хвилі 5-7 км / сек. Цей процес дає жахливі пікові навантаження на шатуни, колінчастий вал і підшипники. Стірлінга позбавлені цього недоліку. - Двигун не буде "вередувати" через втрату іскри, що засмітився карбюратора або низького заряду акумулятора, оскільки не має цих агрегатів. Поняття "двигун заглох" не має сенсу для Стірлінга. Стірлінг може зупинитися, якщо навантаження перевищує розрахункову. Повторно запуск здійснюється одноразовим поворотом маховика колінчастого валу.

Простота конструкції дозволяє тривало експлуатувати Стірлінг в автономному режимі.

- Двигун Стірлінга може використовувати будь-яке джерело теплової енергії, починаючи з дров і закінчуючи ядерним паливом!

- Згоряння палива відбувається поза внутрішнього об'єму двигуна (на відміну від ДВС), що дозволяє забезпечити рівномірне горіння палива і повне його допалювання (тобто відбір максимуму міститься в паливі енергії та мінімізація викиду токсичних компонентів).

Мінуси Стірлінгом

- Оскільки згоряння палива відбувається поза двигуном, а відведення тепла здійснюється через стінки радіатора (нагадаємо, що Стірлінга мають замкнутий об'єм) габарити двигуна збільшуються. - Ще один мінус - матеріаломісткість. Для виробництва компактних і потужних Стірлінг-машин потрібні жароміцні сталі, що витримують високий робочий тиск і в той же час, що володіють низькою теплопровідністю. Звичайна мастило для Стірлінгом не годиться - коксується при високій температурі, з цього необхідні матеріали з низьким коефіцієнтом тертя .- Для отримання високої питомої потужності як робочого тіла в Стірлінга використовують водень або гелій (чому саме ці гази - читайте в розділі "ТЕОРІЯ") . Водень вибухонебезпечний, при високих температурах розчиняється в металах, утворюючи металогідридів - тобто руйнує циліндри двигуна. До того ж водень, як і гелій має високу проникаючу здатність і просочується через ущільнення рухомих частин двигуна, знижуючи робочий тиск.

Для того щоб пофарбувати алюміній, його необхідно анодовані. Очищену і знежирену деталь опустіть на 2-3 хвилини в 5% р-р їдкого натру, промийте, а потім опустіть у слабкий розчин азотної кислоти (20-30мл. Кислоти на 100г. Води) і знову промийте. Доторкатися до неї руками не можна. Опустіть деталь у ванну для анодування, до деталі підключіть позитивний електрод. Електроліт-20мл. сірчаної кислоти на 100 мл води. Струм 20-25мА на 1см2.Процес триває близько години. Далі деталь на 5-10 хвилин по черзі занурюють у два розчини, промиваючи кожен раз в проточній воді. Склади фарбувальних розчинів: (концентрація в гамах на 100 р. води).