РЕФЕРАТ

на тему:

“Двигун зовнішнього згорання -

двигун Стірлінга”

Двигуни зовнішнього згорання — клас двигунів, де джерело тепла чи процес

згоряння палива відділені від робочого тіла.

До цього класу відносяться парові машини, парові турбіни, двигуни

Стірлінга, газові турбіни зовнішнього згоряння, а також інші типи

двигунів.

Довгий час були невиправдано забуті, останнім часом знаходять усе більше

застосування, в основному через такі свої особливості як можливість

використання будь-яких джерел тепла (наприклад, сонячної чи ядерної

енергії), невимогливість до виду паливу і низькій токсичності вихлопних

газів (при використанні органічного палива).

Двигун Стірлінга — теплова машина, що працює не тільки від спалювання

палива, але від будь-якого джерела тепла, наприклад — сонячних променів.

Відноситься до двигунів зовнішнього згоряння. Двигун Стірлінга був

уперше запатентований шотландським священиком Робертом Стірлінгом 27

вересня 1816 року. Однак перші елементарні «двигуни гарячого повітря»

були відомі ще наприкінці 17-го століття, задовго до Стірлінга.

Досягненням Стірлінга є додавання очисника який він назвав «економ». У

сучасній науковій літературі, цей очисник називається «регенератор»

(теплообмінник). Він збільшує продуктивність двигуна утримуючи тепло в

теплій частині двигуна в той час як повітря прохолоджується. Цей процес

набагато підвищує ефективність системи. У 1843 році Джеймс Стірлінг

використовував цей двигун на заводі, де він працював інженером. У 1938

році фірма «Філліпс» інвестувала в мотор Стірлінга, потужністю більш

двохсот кінських сил і віддачею більш 30%. Двигун Стірлінга має багато

переваг і був сильно розповсюджений в епоху парових машин.

Опис

У XIX столітті інженери хотіли створити безпечну альтернативу паровим

двигунам того часу, казани яких часто вибухали через високі тиски пари і

невідповідних матеріалів їхньої структури. Гарна альтернатива паровим

машинам з'явилася зі створенням двигуна Стірлінга, який може

перетворювати в роботу будь-яку різницю температур. Основний принцип

роботи двигуна Стірлінга полягає в постійному чергуванні нагрівання й

охолодження газу в закритому циліндрі. Звичайно в ролі газу виступає

повітря, але також використовуються водень і гелій. З термодинаміки

відомо, що тиск, температура й обсяг газу взаємозалежні і діють за

законом ідеальних газів:

Дія циклу Стірлінга

РV = nRT

де р — тиск газу

V — обсяг газу

n — кількість молів газу

R — універсальна газова константа

Т — температура газу в кельвінах

Тобто при нагріванні газу, його обсяг збільшується, а при охолодженні —

зменшується. Це властивість газів лежить в основі роботи двигуна

Стірлінга. Газ у закритому циліндрі використовує цикл Карно, який

складається з чотирьох фаз, і розділений двома перехідними фазами:

нагріванням, розширенням, перехідом до джерела холоду, охолодженням,

стисканням і переходом до джерела тепла. У такий спосіб при переході від

теплого джерела до холодного джерела, відбувається розширення і

стискання газу, який знаходиться в циліндрі. Різницю обсягів газу можна