Хочу поделиться с вами своей перспективной разработкой: двигателем Стирлинга нового типа. Этот двигатель содержит доработки, увеличивающие его удельную мощность и эффективность.
Регенератор
Итак, у других типов двигателя Стирлинга наблюдаются проблемы с установкой регенератора: в большинстве моделей его вовсе нет. Так, у типа Бета регенератор необязателен, а у типа Гамма трудно реализуем (но на самом деле главная причина в том, что люди не понимают, что такое регенератор, и считают его не особо нужным). Регенератор - это устройство, забирающее излишнее тепло горячего рабочего тела при его перемещении в холодную часть двигателя и отдающее это же тепло холодному рабочему телу при его перемещении в горячую часть, в результате чего это тепло остаётся в системе, а не сбрасывается на холодильник. Именно регенератор повышает КПД цикла Стирлинга до идеального цикла Карно. Подробности устройства и удивительных математических принципов регенератора читайте в этой статье. Так вот, конструкция моего типа двигателя Стирлинга предполагает размещение регенератора, как и конструкция типа Альфа. Рекомендуется размещение двух регенераторов. Почему? Объясню позже.
Теплообменники
Следующей проблемой большинства двигателей Стирлинга является плохой теплообмен из-за неправильных теплообменников. Из закона теплопроводности Фурье следует, что тело нагревается быстрее при большем градиенте температур, то есть при меньшем расстоянии от источника нагрева. Получается, для эффективного теплообмена соответствующее устройство нужно делать как можно тоньше (но также нужно учитывать вязкость воздуха). Поэтому у модели на картинке внутренняя высота теплообменников составляет 6 мм. Она может быть и меньше, если использовать что-то меньшее, чем болты М3.
Также я увеличил площадь теплообменников для получения большей мощности от большего количества топлива. Да, меньшая площадь позволяет увеличить теоретический КПД за счёт концентрации тепловой энергии на этой площади, то есть за счёт большей температуры. Но дело в том, что в рабочий цилиндр должна поступать как можно меньшая часть рабочего тела, так как он не участвует в теплообмене. Из-за этого, чтобы переварить большую разницу температур, двигателю нужно будет очень быстро вращаться, то есть очень часто перемещать рабочее тело из теплообменника в теплообменник, и тут даже такой малой их высоты не хватит для полноценного теплообмена, что приведёт к уменьшению реального КПД. К тому же температура сгораемого топлива не может быть выше определённой. Да и сама эта модель, по идее, содержит оргстекло... Поэтому у неё большая площадь теплообменников.
А здесь объяснение, почему этому типу двигателя нужно два регенератора. Дело в том, что в обычных двигателях Стирлинга на такте сжатия нагреватель простаивает, хотя он ещё может нагревать рабочее тело. Это тепло идёт либо на нагрев стороны теплообменника, либо вообще впустую! Схема с двумя рабочими и двумя вытеснительными герметичными поршнями позволяет постоянно использовать горячий теплообменник, так как один рабочий цилиндр использует одну сторону теплообменников, а другой цилиндр - другую. И каждую сторону теплообменников нужно соединить регенератором.
Газораспределительный механизм
У моего типа двигателя Стирлинга, оказывается, есть вещь, имеющаяся у более солидных двигателей. Однако она здесь тоже не просто так. Этот механизм позволяет разделить потоки рабочего тела, чтобы давление на рабочие поршни передавалось не через регенератор, как это делается практически во всех других двигателях Стирлинга с регенератором. А ведь регенератор обладает некоторым сопротивлением потоку рабочего тела в связи с его структурой.
Помогите в реализации этого проекта!
Увы, но всё, что у меня пока есть на этот счёт - это теоретическая база и 3D-модель этого двигателя в Blender. Но я хочу собрать такой двигатель и узнать его реальные технические характеристики, чтобы понять, целесообразно ли использовать этот двигатель и в каких сферах. И вы можете помочь мне в этом.
- Скачивайте модель этого типа двигателя Стирлинга в Blender (распространяется по условиям лицензии GNU GPL для защиты от несвободных патентов): https://disk.yandex.ru/d/Cczj-AvEv8GqzA
- Присылайте предложения по сборке этого двигателя или вопросы по нему в личные сообщения ВКонтакте: https://vk.com/seriy_mlgamer
- Вы также можете сделать пожертвование для закупки материалов и производства деталей: https://donate.stream/seriy_mlgamer
Последнее я вас пока не призываю делать, так как я ещё не до конца определился с деталями. Планирую переработать эту модель, чтобы она была менее хлипкой и плавкой. Также нужно разработать инструкцию по сборке.
Если вышеперечисленные доработки сработают на практике и я получу от этого типа двигателя высокие удельную мощность и КПД, то технология 200-летней давности действительно станет технологией будущего!
