Стерлинг қозғалтқышы | туралы қазақша

Кіріспе

ХХІ ғасырдың басында адамзат болашаққа оптимизммен қарайды. Бұл ең маңызды дәлелдер бар. Ғылыми ой Бір орында тұрмайды. Бүгінде бізге барлық жаңа және жаңа әзірлемелер ұсынылуда. Біздің өмірімізге неғұрлым үнемді, экологиялық қауіпсіз және перспективалы технологияларды енгізу жүріп жатыр

Бұл, ең алдымен, баламалы қозғалтқышты құруға және отынның «жаңа» балама түрлерін: жел, күн, су және басқа да энергия көздерін пайдалануға қатысты

Әр түрлі қозғалтқыштардың арқасында адам энергия, жарық, жылу және ақпарат алады. Қозғалтқыштар қазіргі өркениеттің дамуымен тактқа ұратын жүрек болып табылады. Олар өндірістің өсуін қамтамасыз етеді, қашықтықты қысқартады. Қазіргі уақытта кең таралған Іштен жану қозғалтқыштары бірқатар кемшіліктерге ие: олардың жұмысы Шумен, дірілмен сүйемелденеді, олар зиянды пайдаланылған газдарды бөледі, сол арқылы біздің табиғатымызды ластайды және көп отынды тұтынады. Бірақ бүгінгі күні оларға балама бар. Зияндылығы аз қозғалтқыштардың сыныбы-стерлинг қозғалтқыштары. Олар тұйық цикл бойынша жұмыс істейді, жұмыс цилиндрлерінде үздіксіз микро жарылыстарсыз, зиянды газдарсыз, отын да оларға әлдеқайда аз қажет

Іштен жану қозғалтқышына және дизельге дейін ойлап тапқан, стерлингтің қозғалтқышы белгісіз ұмытылды

Стерлингтің қозғалтқышына деген қызығушылықты жаңарту әдетте Philips фирмасының қызметімен байланысты. Шағын қуатты Стирлинг қозғалтқыштарын құрастыру бойынша жұмыстар фирмада ХХ ғасырдың 30-шы жылдарының ортасында басталды. Жұмыс мақсаты-тұрақты электрмен жабдықтау көздері жоқ әлемдегі аудандарда радиоаппаратураны қоректендіру үшін шу деңгейі төмен және жылу жетегі бар шағын электр генераторын құру. 1958 жылы General Motors компаниясы Philips фирмасымен лицензиялық келісім жасады және олардың ынтымақтастығы 1970 жылға дейін жалғасты. Әзірлемелер Ғарыш және су асты энергетикалық қондырғыларға, автомобильдер мен кемелерге, сондай-ақ тұрақты энергиямен жабдықтау жүйелеріне арналған Стирлинг қозғалтқыштарын пайдаланумен байланысты болды. Шведтік фирма United Stirling, негізінен жүк көтергіштігі үлкен көлік құралдарына арналған қозғалтқыштарға өз күш-жігерін шоғырландырған, өз мүдделерін жеңіл машиналарға арналған қозғалтқыштар саласына тарады. Стирлинг қозғалтқышына деген нағыз қызығушылық тек «энергетикалық дағдарыс» деп аталатын уақытта ғана жанданды. Сол кезде осы қозғалтқыштың әдеттегі сұйық отынды экономикалық тұтынуға қатысты әлеуетті мүмкіндіктері ерекше тартымды болып көрінді, бұл отынға бағаның өсуіне байланысты өте маңызды болып табылды

Қазақстан тарихы

Стерлингтің қозғалтқышы 1816 жылдың 27 қыркүйегінің шотланд дін қызметшісі Роберт стерлингпен алғашқы рет патенттелген (ағылшын патенті № 4081). Дегенмен, ыстық ауаның бірінші қарапайым қозғалтқыштары XVII ғасырдың соңында белгілі болды. Стерлингтің жетістігі-ол «эконом»деп аталатын тазартқышты қосу. Қазіргі ғылыми әдебиетте бұл тазалағыш «регенератор» (жылу алмастырғыш) деп аталады. Ол қозғалтқыштың жылы бөлігінде жылуды ұстап, қозғалтқыштың өнімділігін арттырады, ал жұмыс денесі салқындатылады. Бұл процесс жүйенің тиімділігін арттырады. Джеймс Стирлинг 1843 жылда ол сол уақытта инженер болып жұмыс істеген зауытта осы қозғалтқышты пайдаланды. 1938 жылы «Филипс» фирмасы екі жүзден астам ат күші және 30% астам қайтарымы бар Стирлинг моторына инвестициялады. Стерлинг қозғалтқышы көп артықшылықтары бар және бу машиналары дәуірінде кеңінен таралған.

Сипаттамасы

Стерлинг қозғалтқышы-сұйық немесе газ тәрізді жұмыс денесі тұйық көлемде қозғалатын жылу машинасы , сыртқы жану қозғалтқышының түрі . Жұмыс денесінің периодтық қыздырылуына және суытылуына негізделген. Отын жағудан ғана емес , кез келген жылу көзінен де жұмыс істей алады.

XIX ғасырда инженерлер қазандар будың жоғары қысымынан және оларды салу үшін қажет емес материалдардың салдарынан жиі жарылған сол кездегі бу қозғалтқыштарына қауіпсіз балама жасауды қалапты. Бу машиналарына жақсы балама Стирлинг қозғалтқыштарын жасау арқылы пайда болды, ол температураның кез келген айырмашылығын жұмысқа айналдыра алды. Стирлинг қозғалтқышының негізгі жұмыс принципі жұмыс денесінің жабық цилиндрде үнемі кезектесіп қызуы мен салқындатылуы болып табылады. Әдетте жұмыс денесінің рөлінде ауа болады, бірақ сутегі мен гелий қолданылады . Эксперименталдық үлгілердің қатарында фреондар, азот қос тотығы, сұйытылған пропан-бутан және су сыналды. Соңғы жағдайда су термодинамикалық циклдің барлық учаскелерінде сұйық күйінде қалады. Сұйық жұмыс денесі бар Стирлингтің ерекшелігі-шағын өлшемдері, жоғары меншікті қуаты және үлкен жұмыс қысымы. Екі фазалы жұмыс денесімен стирлинг де бар. Ол да жоғары меншікті қуатпен, жоғары жұмыс қысымымен сипатталады.

Термодинамикадан қысым , температура және газ көлемі өзара байланысты және идеалды газдардың Заңына сәйкес келеді.:

P-газ қысымы;
V-газ көлемі;
N-газ сүттерінің саны;
R-әмбебап газ тұрақтысы;
Т-кельвинадағы газ температурасы.
Бұл дегеніміз, газды қыздыру кезінде оның көлемі артады, ал суыту кезінде-азаяды. Бұл газдардың қасиеті стерлинг қозғалтқышының жұмысының негізінде жатыр.

Стирлинг қозғалтқышы Стирлинг циклін пайдаланады, ол термодинамикалық тиімділігі бойынша Карно циклынан кем емес, тіпті артықшылығы бар. Себебі, Карно циклы изотерм мен адиабаттан аз айырмашылығы бар. Бұл циклді практикалық іске асыру тиімсіз. Стерлинг циклі іс жүзінде жұмыс істейтін қозғалтқышты қолайлы габариттерде алуға мүмкіндік берді.

Стирлинг циклы төрт фазадан тұрады және екі өтпелі фазамен бөлінген: қыздыру, кеңейту, суық көзіне өту, суыту, сығу және жылу көзіне өту. Осылайша, жылы көзден суық көзіне өту кезінде цилиндрдегі газдың кеңеюі мен сығылуы жүреді. Газ көлемінің айырмашылығын Стирлинг қозғалтқышына қарағанда жұмысқа айналдыруға болады. Beta-типті стерлинг қозғалтқышының жұмыс циклі:

1

2

3

4

мұнда: a — ығыстыру поршень; b — жұмыс поршеньі; с — маховик; d — от (қыздыру аймағы); e — салқындату қабырғалары (салқындату аймағы).

Сыртқы жылу көзі жылу алмасу цилиндрінің төменгі бөлігінде газды жылытады. Пайда болатын қысым жұмыс поршеньін жоғары итереді (ығыстырғыш поршень қабырғаларға тығыз жабысатынын ескеріңіз).
Маховик төмен қарай ығыстыратын поршеньді итереді, сол арқылы төменгі бөліктен салқындатқыш камераға қыздырылған ауаны жылжытады.
Ауа салқындап, сығылады, поршень төмен түсіріледі.
Ығыстырғыш поршень жоғары көтеріледі, сол арқылы салқындатылған ауаны төменгі бөлікке жылжытады. Және цикл қайталанады.
Стирлинг машинасында жұмыс поршенінің қозғалысы поршень-ығыстырғыштың қозғалысына қатысты 90° жылжытылады. Бұл жылжу белгісіне байланысты машина қозғалтқыш немесе жылу сорғысы болуы мүмкін. 0 жылжыту кезінде машина ешқандай жұмыс жасамайды (үйкеліс шығынынан басқа) және оны шығармайды.