घर पर स्टर्लिंग इंजन कैसे असेंबल करें। शक्तिशाली DIY स्टर्लिंग इंजन

शाम हो चुकी थी, करने को कुछ नहीं था 🙂 और बच्चे बहुत देर से यह समझाने के लिए कह रहे थे कि इंजन कैसे काम करता है, इसलिए मैंने इसे एक मॉडल का उपयोग करके समझाने का फैसला किया।

दो टिन के डिब्बे, दो शाम दो घंटे, और अब स्टर्लिंग इंजन का मॉडल तैयार है

संक्षेप में, निम्नलिखित चित्र इंजन के संचालन सिद्धांत की व्याख्या करता है:

कम तापमान वाले स्टर्लिंग इंजन का संचालन सिद्धांत

1 खाली

ऐसे स्प्रैट कैन का उपयोग करना बेहतर है जो जीभ खींचने से खुलता है, क्योंकि... फिर हमें ढक्कन को वापस सील करना होगा, और हमें एक समान कट की आवश्यकता है।

2) डिसप्लेसर थोड़े छोटे व्यास वाले फोम रबर के टुकड़े से बनाया गया था आंतरिक व्यासटिन का डिब्बा और मोटाई टिन के डिब्बे की भीतरी ऊंचाई से लगभग आधी है

3) हम कवर पर 2 छेद बनाते हैं: एक विस्थापक रॉड के लिए बीच में, दूसरा कार्यशील पिस्टन आस्तीन के लिए किनारे पर। मैंने आस्तीन के लिए कार लाइट बल्ब सॉकेट का उपयोग किया।

मैंने रॉड के नीचे एक खुरचनी का उपयोग किया

हम संरचना को इकट्ठा करते हैं, ढक्कन को सील करते हैं और लीक की जांच करते हैं

क्रैंकशाफ्ट स्थापित करना

और परिणाम देखो

प्रयोगों के दौरान पहला नमूना अनुपयोगी हो गया, खोलने पर पता चला कि विस्थापित जल गया है

लेकिन जैसा कि वे कहते हैं, आप गलतियों से सीखते हैं, मैं गलतियों को ध्यान में रखते हुए इंजन की मरम्मत करने की कोशिश करूंगा। सबसे महत्वपूर्ण बात यह हासिल हुई कि बेहद कठिन असेंबली के बावजूद इंजन ने काम करना शुरू कर दिया।

सबसे पहले, मैंने डिसप्लेसर के लिए अधिक गर्मी प्रतिरोधी सामग्री का चयन किया, बालकनी पर एक पर्यटक हॉब खोदा और एक नया डिसप्लेसर काटा।

दूसरे, उन्होंने पुशर रॉड को मोटे पदार्थ से बनाने का फैसला किया, दोषपूर्ण सीडी ड्राइव को अलग किया और उसमें से गाइड रॉड को हटा दिया।

खाली समय की कमी के कारण असेंबली प्रक्रिया संभवतः लंबी होगी कामकाजी हफ्ता, लेकिन सामान्य तौर पर जब मैं अपने विचार व्यक्त कर रहा होता हूं तो मुझे जल्दबाजी करने की कोई जगह नहीं होती है।

3) मैंने क्रैंकशाफ्ट को उन्हीं गाइडों से बनाने का भी निर्णय लिया (जब तक कि निश्चित रूप से वे सोल्डर न हों???)

यह मोटे तौर पर इस तरह दिखेगा:

ठीक है, एक फ्लाईव्हील के रूप में, डिस्क ड्राइव ड्राइव से एक इलेक्ट्रिक मोटर को अनुकूलित करें, इसे जनरेटर के रूप में उपयोग करने का प्रयास करें, ये विचार हैं, देखते हैं क्या होता है...

02/17/2013 मॉडल #2 तैयार है, अब तक बिना जनरेटर के, अब तक हम इसे प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त कर रहे हैं इष्टतम कदमपिस्टन कोहनी

इस इकाई के निर्माण का कारण एक मूर्खतापूर्ण विचार था: "क्या मशीनों और उपकरणों के बिना, केवल उन हिस्सों का उपयोग करके भाप इंजन बनाना संभव है जिन्हें स्टोर में खरीदा जा सकता है" और सब कुछ अपने हाथों से करें। परिणाम इस प्रकार का डिज़ाइन है. पूरी असेंबली और सेटअप में एक घंटे से भी कम समय लगा। हालांकि डिजाइन और पार्ट्स के चयन में छह महीने लग गए।

अधिकांश संरचना में शामिल हैं पानी की फिटिंग. महाकाव्य के अंत में, हार्डवेयर और अन्य दुकानों के विक्रेताओं के प्रश्न: "क्या मैं आपकी मदद कर सकता हूं" और "आपको उनकी आवश्यकता क्यों है" ने मुझे वास्तव में क्रोधित कर दिया।

और इसलिए हम नींव इकट्ठा करते हैं। पहले बुनियादी क्रॉस सदस्य. यहां टीज़, बोचाटा और आधा इंच के एंगल का उपयोग किया जाता है। मैंने सभी तत्वों को सीलेंट से सुरक्षित कर दिया। ऐसा इसलिए है ताकि उन्हें अपने हाथों से जोड़ना और अलग करना आसान हो जाए। लेकिन अंतिम असेंबली के लिए प्लंबर टेप का उपयोग करना बेहतर है।

फिर अनुदैर्ध्य तत्व. इनसे स्टीम बॉयलर, स्पूल, स्टीम सिलेंडर और फ्लाईव्हील जुड़ा होगा। यहां सभी तत्व भी 1/2" हैं।

फिर हम स्टैंड बनाते हैं। फोटो में, बाएं से दाएं: स्टीम बॉयलर के लिए एक स्टैंड, फिर स्टीम वितरण तंत्र के लिए एक स्टैंड, फिर फ्लाईव्हील के लिए एक स्टैंड, और अंत में स्टीम सिलेंडर के लिए एक होल्डर। फ्लाईव्हील होल्डर 3/4" टी (बाहरी धागे) से बना है। रोलर स्केट रिपेयर किट के बेयरिंग इसके लिए आदर्श हैं। बेयरिंग को कपलिंग नट द्वारा जगह पर रखा जाता है। ऐसे नट को अलग से पाया जा सकता है या यहां से लिया जा सकता है के लिए टी धातु-प्लास्टिक पाइप. यह टी फोटो में निचले दाएं कोने में है (डिज़ाइन में उपयोग नहीं किया गया है)। 3/4" टी का उपयोग भाप सिलेंडर के लिए धारक के रूप में भी किया जाता है, केवल धागे सभी आंतरिक होते हैं। एडेप्टर का उपयोग 3/4" से 1/2" तत्वों को जोड़ने के लिए किया जाता है।

हम बॉयलर को इकट्ठा करते हैं। बॉयलर के लिए 1" पाइप का उपयोग किया जाता है। मुझे बाजार में एक इस्तेमाल किया हुआ पाइप मिला। आगे देखते हुए, मैं कहना चाहता हूं कि बॉयलर बहुत छोटा निकला और पर्याप्त भाप का उत्पादन नहीं करता है। ऐसे बॉयलर के साथ, इंजन काम करता है बहुत धीमी गति से। लेकिन यह काम करता है। दाईं ओर तीन भाग हैं: प्लग, एडॉप्टर 1"-1/2" और स्क्वीजी को एडॉप्टर में डाला जाता है और प्लग के साथ बंद कर दिया जाता है।

प्रारंभ में बॉयलर इस प्रकार निकला।

लेकिन भाप टैंक पर्याप्त ऊंचा नहीं निकला। भाप लाइन में पानी आ गया. मुझे एडॉप्टर के माध्यम से एक अतिरिक्त 1/2" बैरल स्थापित करना पड़ा।

यह एक बर्नर है. पहले चार पोस्ट में "पाइप से घर का बना तेल का दीपक" सामग्री थी। बर्नर को मूल रूप से इस प्रकार डिज़ाइन किया गया था। लेकिन कोई उपयुक्त ईंधन नहीं मिला. लैंप के तेल और मिट्टी के तेल का धुंआ बहुत ज्यादा होता है। शराब चाहिए. तो अभी के लिए मैंने सिर्फ सूखे ईंधन के लिए एक होल्डर बनाया है।

ये बहुत महत्वपूर्ण विवरण. भाप वितरक या स्पूल। यह चीज़ पावर स्ट्रोक के दौरान भाप को स्लेव सिलेंडर में निर्देशित करती है। पर उलटा स्ट्रोकपिस्टन, भाप की आपूर्ति बंद हो जाती है और डिस्चार्ज होता है। स्पूल धातु-प्लास्टिक पाइपों के लिए एक क्रॉस से बनाया गया है। सिरों में से एक को एपॉक्सी पुट्टी से सील किया जाना चाहिए। यह सिरा एक एडॉप्टर के माध्यम से रैक से जुड़ा होगा।

और अब सबसे महत्वपूर्ण विवरण. यह निर्धारित करेगा कि इंजन चालू होगा या नहीं। यह कार्यशील पिस्टन और स्पूल वाल्व है। यहां एम4 स्टड का उपयोग किया जाता है (विभागों में बेचा जाता है)। फर्नीचर फिटिंग, एक लंबे वाले को ढूंढना और आवश्यक लंबाई में कटौती करना आसान है), मेटल वॉशर और फेल्ट वॉशर। फेल्ट वॉशर का उपयोग कांच और दर्पण को अन्य फिटिंग के साथ जोड़ने के लिए किया जाता है।

फेल्ट सर्वश्रेष्ठ नहीं है सर्वोत्तम सामग्री. यह पर्याप्त जकड़न प्रदान नहीं करता है, लेकिन आंदोलन के लिए प्रतिरोध महत्वपूर्ण है। बाद में हम फील से छुटकारा पाने में कामयाब रहे। गैर-मानक वॉशर इसके लिए आदर्श थे: पिस्टन के लिए M4x15 और वाल्व के लिए M4x8। इन वॉशरों को यथासंभव कसकर, प्लंबिंग टेप के माध्यम से, एक पिन पर रखा जाना चाहिए और उसी टेप से ऊपर से 2-3 परतें लपेटनी चाहिए। फिर सिलेंडर और स्पूल को पानी से अच्छी तरह रगड़ें। मैंने उन्नत पिस्टन की तस्वीर नहीं ली। इसे अलग करने में बहुत आलस्य है।

यह वास्तविक सिलेंडर है. 1/2" बैरल से निर्मित, यह दो कपलिंग नट के साथ 3/4" टी के अंदर सुरक्षित है। एक तरफ, अधिकतम सीलिंग के साथ, फिटिंग कसकर जुड़ी हुई है।

अब चक्का. फ्लाईव्हील डम्बल प्लेट से बनाया गया है। वॉशर का एक ढेर केंद्रीय छेद में डाला जाता है, और ए छोटा सिलेंडररोलर स्केट्स के लिए एक मरम्मत किट से। सब कुछ सीलेंट से सुरक्षित है। वाहक धारक के लिए एक फर्नीचर और चित्र हैंगर आदर्श था। कीहोल जैसा दिखता है. फोटो में दिखाए गए क्रम में सब कुछ इकट्ठा किया गया है। पेंच और नट - M8.

हमारे डिज़ाइन में दो फ्लाईव्हील हैं। उनके बीच एक मजबूत संबंध होना चाहिए. यह कनेक्शन एक कपलिंग नट द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। सभी थ्रेडेड कनेक्शन नेल पॉलिश से सुरक्षित हैं।

ये दोनों फ्लाईव्हील एक जैसे दिखते हैं, हालांकि एक पिस्टन से और दूसरा स्पूल वाल्व से जुड़ा होगा। तदनुसार, एम3 स्क्रू के रूप में वाहक को केंद्र से अलग-अलग दूरी पर जोड़ा जाता है। पिस्टन के लिए, वाहक केंद्र से दूर स्थित है, वाल्व के लिए - केंद्र के करीब।

अब हम वाल्व और पिस्टन ड्राइव बनाते हैं। फर्नीचर कनेक्टिंग प्लेट वाल्व के लिए आदर्श थी।

पिस्टन विंडो लॉक एस्क्यूचॉन को लीवर के रूप में उपयोग करता है। वह परिवार की तरह पली-बढ़ीं. मीट्रिक प्रणाली का आविष्कार करने वाले को शाश्वत गौरव।

ड्राइव्स असेंबल की गईं।

सब कुछ इंजन पर स्थापित है. पिरोया हुआ कनेक्शनवार्निश से सुरक्षित. यह पिस्टन ड्राइव है.

जिसमें कार्यशील तरल पदार्थ (गैसीय या तरल) अंदर जाता है बंद मात्रा, मूलतः यह एक प्रकार का इंजन है बाह्य दहन. यह तंत्र कार्यशील द्रव के आवधिक तापन और शीतलन के सिद्धांत पर आधारित है। कार्यशील द्रव के उभरते आयतन से ऊर्जा निकाली जाती है। स्टर्लिंग इंजन न केवल जलने वाले ईंधन की ऊर्जा से संचालित होता है, बल्कि लगभग किसी भी स्रोत से संचालित होता है। इस तंत्र का पेटेंट 1816 में स्कॉट्समैन रॉबर्ट स्टर्लिंग द्वारा किया गया था।

वर्णित तंत्र, इसकी कम दक्षता के बावजूद, कई फायदे हैं, सबसे पहले, यह सादगी और सरलता है। इसके लिए धन्यवाद, कई शौकिया डिजाइनर अपने हाथों से स्टर्लिंग इंजन को इकट्ठा करने का प्रयास करते हैं। कुछ सफल होते हैं और कुछ नहीं।

इस लेख में हम स्क्रैप सामग्री से DIY स्टर्लिंग को देखेंगे। हमें निम्नलिखित रिक्त स्थान और उपकरणों की आवश्यकता होगी: एक टिन कैन (आप स्प्रैट का उपयोग कर सकते हैं), शीट मेटल, पेपर क्लिप्स, फोम रबर, रबर बैंड, बैग, तार कटर, सरौता, कैंची, टांका लगाने वाला लोहा,

अब असेंबल करना शुरू करते हैं। यहाँ विस्तृत निर्देशअपने हाथों से स्टर्लिंग इंजन कैसे बनाएं। सबसे पहले आपको जार को धोना होगा, साफ करना होगा रेगमालकिनारे। हमने शीट धातु से एक घेरा काट दिया ताकि यह कैन के अंदरूनी किनारों पर फिट हो जाए। हम केंद्र का निर्धारण करते हैं (इसके लिए हम एक कैलीपर या शासक का उपयोग करते हैं), कैंची से एक छेद बनाते हैं। इसके बाद तांबे का तार और एक पेपर क्लिप लें, पेपर क्लिप को सीधा करें और अंत में एक रिंग बनाएं। हम पेपरक्लिप के चारों ओर तार घुमाते हैं - चार तंग मोड़। इसके बाद, परिणामी सर्पिल को थोड़ी मात्रा में सोल्डर से टिन करने के लिए सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें। फिर आपको ढक्कन के छेद में सर्पिल को सावधानीपूर्वक मिलाप करने की आवश्यकता है ताकि रॉड ढक्कन के लंबवत हो। पेपरक्लिप को स्वतंत्र रूप से घूमना चाहिए।

इसके बाद आपको ढक्कन में एक कनेक्टिंग होल बनाना होगा। हम फोम रबर से एक डिसप्लेसर बनाते हैं। इसका व्यास जार के व्यास से थोड़ा छोटा होना चाहिए, लेकिन ऐसा नहीं होना चाहिए बड़ा अंतर. विस्थापित की ऊंचाई आधे कैन से थोड़ी अधिक है। हमने आस्तीन के लिए फोम रबर के केंद्र में एक छेद काट दिया, बाद वाला रबर या कॉर्क से बना हो सकता है। हम रॉड को परिणामी झाड़ी में डालते हैं और सब कुछ सील कर देते हैं। विस्थापक को ढक्कन के समानांतर रखा जाना चाहिए; यह एक महत्वपूर्ण शर्त है। इसके बाद, जो कुछ बचा है वह जार को बंद करना और किनारों को सील करना है। सीवन को सील करना होगा. अब कार्यशील सिलेंडर बनाना शुरू करते हैं। ऐसा करने के लिए, टिन की एक पट्टी 60 मिमी लंबी और 25 मिमी चौड़ी काट लें, किनारे को सरौता से 2 मिमी मोड़ें। हम एक आस्तीन बनाते हैं, फिर किनारे को मिलाते हैं, फिर आपको आस्तीन को ढक्कन (छेद के ऊपर) में मिलाप करने की आवश्यकता होती है।

अब आप झिल्ली बनाना शुरू कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, बैग से फिल्म का एक टुकड़ा काट लें, इसे अपनी उंगली से थोड़ा अंदर की ओर दबाएं और किनारों को एक इलास्टिक बैंड से दबाएं। इसके बाद आपको सही असेंबली की जांच करनी होगी। जार के निचले हिस्से को आग पर गर्म करें और डंठल को खींच लें। परिणामस्वरूप, झिल्ली को बाहर की ओर झुकना चाहिए, और यदि छड़ को छोड़ दिया जाता है, तो विस्थापक को अपने वजन के नीचे झुकना चाहिए, और तदनुसार, झिल्ली अपनी जगह पर वापस आ जाती है। यदि डिसप्लेसर सही ढंग से नहीं बनाया गया है या कैन की सोल्डरिंग वायुरोधी नहीं है, तो रॉड अपनी जगह पर वापस नहीं आएगी। इसके बाद हम क्रैंकशाफ्ट और स्ट्रट्स बनाते हैं (क्रैंक स्पेसिंग 90 डिग्री होनी चाहिए)। क्रैंक की ऊंचाई 7 मिमी और विस्थापितों की ऊंचाई 5 मिमी होनी चाहिए। कनेक्टिंग रॉड्स की लंबाई क्रैंकशाफ्ट की स्थिति से निर्धारित होती है। क्रैंक का सिरा प्लग में डाला जाता है। इसलिए हमने देखा कि स्टर्लिंग इंजन को अपने हाथों से कैसे असेंबल किया जाए।

ऐसा तंत्र एक नियमित मोमबत्ती से काम करेगा। यदि आप फ्लाईव्हील में चुम्बक लगाते हैं और एक्वेरियम कंप्रेसर का तार लेते हैं, तो ऐसा उपकरण एक साधारण इलेक्ट्रिक मोटर की जगह ले सकता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, अपने हाथों से ऐसा उपकरण बनाना बिल्कुल भी मुश्किल नहीं है। चाहत तो होगी ही.

इसने अन्य प्रकार के बिजली संयंत्रों का स्थान ले लिया है, हालाँकि, इन इकाइयों के उपयोग को समाप्त करने के उद्देश्य से किया गया कार्य अग्रणी पदों में आसन्न परिवर्तन का सुझाव देता है।

सर्वप्रथम तकनीकी प्रगतिजब आंतरिक रूप से ईंधन जलाने वाले इंजनों का उपयोग पहली बार शुरू हुआ, तो उनकी श्रेष्ठता स्पष्ट नहीं थी। भाप का इंजनएक प्रतियोगी के रूप में, इसमें बहुत सारे फायदे हैं: कर्षण मापदंडों के साथ, यह मूक, सर्वाहारी, नियंत्रित करने और कॉन्फ़िगर करने में आसान है। लेकिन हल्कापन, विश्वसनीयता और दक्षता ने इंजन को सक्षम बनाया आंतरिक जलनभाप ले लो.

आज पारिस्थितिकी, दक्षता और सुरक्षा के मुद्दे सबसे आगे हैं। यह इंजीनियरों को नवीकरणीय ईंधन स्रोतों द्वारा संचालित उत्पादन इकाइयों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए मजबूर करता है। 16वीं शताब्दी में, रॉबर्ट स्टर्लिंग ने संचालित एक इंजन पंजीकृत किया बाहरी स्रोतगर्मी। इंजीनियरों का मानना ​​है कि यह इकाई आधुनिक नेता की जगह लेने में सक्षम है। स्टर्लिंग इंजन दक्षता, विश्वसनीयता को जोड़ता है, किसी भी ईंधन पर चुपचाप चलता है, यह उत्पाद को ऑटोमोटिव बाजार में एक खिलाड़ी बनाता है।

रॉबर्ट स्टर्लिंग (1790-1878):

स्टर्लिंग इंजन का इतिहास

प्रारंभ में, इंस्टॉलेशन को भाप द्वारा संचालित मशीन को बदलने के लिए विकसित किया गया था। भाप तंत्र के बॉयलर अधिक होने पर फट गए स्वीकार्य मानकदबाव। इस दृष्टिकोण से, स्टर्लिंग अधिक सुरक्षित है; यह तापमान अंतर का उपयोग करके संचालित होता है।

स्टर्लिंग इंजन के संचालन का सिद्धांत उस पदार्थ से बारी-बारी से गर्मी की आपूर्ति करना या निकालना है जिस पर काम किया जा रहा है। पदार्थ स्वयं आयतन में घिरा हुआ है बंद प्रकार. कार्यशील पदार्थ की भूमिका गैसों या तरल पदार्थों द्वारा निभाई जाती है। ऐसे पदार्थ हैं जो दो घटकों के रूप में कार्य करते हैं जो गैस को तरल में परिवर्तित करते हैं और इसके विपरीत। स्टर्लिंग लिक्विड पिस्टन इंजन आकार में छोटा, शक्तिशाली और उच्च दबाव पैदा करता है।

ठंडा करने या गर्म करने के दौरान गैस की मात्रा में क्रमशः कमी और वृद्धि की पुष्टि थर्मोडायनामिक्स के नियम द्वारा की जाती है, जिसके अनुसार सभी घटक: हीटिंग की डिग्री, पदार्थ द्वारा कब्जा किए गए स्थान की मात्रा, प्रति इकाई क्षेत्र पर कार्य करने वाला बल सूत्र द्वारा संबंधित और वर्णित हैं:

पी*वी=एन*आर*टी

• पी इंजन में प्रति इकाई क्षेत्र में गैस का बल है;
• वी - इंजन स्थान में गैस द्वारा व्याप्त मात्रात्मक मूल्य;
• एन - इंजन में गैस की दाढ़ मात्रा;
• आर - गैस स्थिरांक;
• टी - इंजन के में गैस हीटिंग की डिग्री,

स्टर्लिंग इंजन मॉडल:

प्रतिष्ठानों की स्पष्टता के कारण, इंजनों को विभाजित किया गया है: ठोस ईंधन, तरल ईंधन, सौर ऊर्जा, रासायनिक प्रतिक्रियाऔर अन्य प्रकार के ताप।

चक्र

स्टर्लिंग बाह्य दहन इंजन घटनाओं के समान सेट का उपयोग करता है। तंत्र में चल रही क्रिया का प्रभाव अधिक होता है। इसके लिए धन्यवाद, सामान्य आयामों के भीतर अच्छे प्रदर्शन के साथ एक इंजन डिजाइन करना संभव है।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि तंत्र के डिज़ाइन में एक हीटर, एक रेफ्रिजरेटर और एक पुनर्योजी शामिल है, एक उपकरण जो किसी पदार्थ से गर्मी निकालता है और सही समय पर गर्मी लौटाता है।

आदर्श स्टर्लिंग चक्र (तापमान-आयतन आरेख):

आदर्श वृत्ताकार घटनाएँ:

• 1-2 परिवर्तन रैखिक आयामस्थिर तापमान वाले पदार्थ;
• 2-3 पदार्थ से हीट एक्सचेंजर तक गर्मी हटाना, पदार्थ द्वारा लगातार कब्जा किया जाने वाला स्थान;
• 3-4 पदार्थ द्वारा घेरे गए स्थान की जबरन कमी, तापमान स्थिर रहता है, गर्मी को कूलर में स्थानांतरित किया जाता है;
• 4-1 किसी पदार्थ के तापमान में जबरन वृद्धि, व्याप्त स्थान स्थिर है, हीट एक्सचेंजर से गर्मी की आपूर्ति की जाती है।

आदर्श स्टर्लिंग चक्र (दबाव-आयतन आरेख):

पदार्थ की गणना (मोल) से:

ऊष्मा इनपुट:

कूलर द्वारा प्राप्त ऊष्मा:

हीट एक्सचेंजर गर्मी प्राप्त करता है (प्रक्रिया 2-3), हीट एक्सचेंजर गर्मी देता है (प्रक्रिया 4-1):

आर - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक;

सीवी एक आदर्श गैस की निरंतर मात्रा में व्याप्त स्थान के साथ गर्मी बनाए रखने की क्षमता है।

पुनर्योजी के उपयोग के कारण, गर्मी का एक हिस्सा तंत्र की ऊर्जा के रूप में बना रहता है, जो गुजरती हुई गोलाकार घटनाओं के दौरान नहीं बदलता है। रेफ्रिजरेटर को कम गर्मी प्राप्त होती है, इसलिए हीट एक्सचेंजर हीटर से गर्मी बचाता है। इससे स्थापना की दक्षता बढ़ जाती है.

परिपत्र घटना दक्षता:

ɳ =

यह उल्लेखनीय है कि हीट एक्सचेंजर के बिना, स्टर्लिंग प्रक्रियाओं का एक सेट संभव है, लेकिन इसकी दक्षता काफी कम होगी। प्रक्रियाओं के एक सेट से पीछे की ओर गुजरने से शीतलन तंत्र का विवरण प्राप्त होता है। इस मामले में, एक पुनर्योजी की उपस्थिति, आवश्यक शर्त, चूँकि (3-2) गुजरते समय किसी पदार्थ को कूलर से गर्म करना असंभव है, जिसका तापमान बहुत कम होता है। हीटर (1-4) में गर्मी स्थानांतरित करना भी असंभव है, जिसका तापमान अधिक है।

इंजन संचालन सिद्धांत

यह समझने के लिए कि स्टर्लिंग इंजन कैसे काम करता है, आइए इकाई की घटना की संरचना और आवृत्ति को समझें। तंत्र उत्पाद के बाहर स्थित हीटर से प्राप्त गर्मी को शरीर पर लगने वाले बल में परिवर्तित करता है। पूरी प्रक्रिया एक बंद सर्किट में स्थित कार्यशील पदार्थ में तापमान के अंतर के कारण होती है।

तंत्र के संचालन का सिद्धांत गर्मी के कारण विस्तार पर आधारित है। विस्तार से तुरंत पहले, बंद लूप में पदार्थ को गर्म किया जाता है। तदनुसार, संपीड़ित करने से पहले पदार्थ को ठंडा किया जाता है। सिलेंडर स्वयं (1) पानी के जैकेट (3) में ढका हुआ है, और नीचे तक गर्मी की आपूर्ति की जाती है। काम करने वाले पिस्टन (4) को एक आस्तीन में रखा जाता है और छल्ले से सील कर दिया जाता है। पिस्टन और तली के बीच एक विस्थापन तंत्र (2) होता है, जिसमें महत्वपूर्ण अंतराल होते हैं और स्वतंत्र रूप से चलते हैं। एक बंद लूप में पदार्थ विस्थापक के कारण पूरे कक्ष आयतन में घूमता रहता है। पदार्थ की गति दो दिशाओं में सीमित है: पिस्टन के नीचे, सिलेंडर के नीचे। विस्थापक की गति एक रॉड (5) द्वारा प्रदान की जाती है, जो पिस्टन से होकर गुजरती है और पिस्टन ड्राइव की तुलना में 90° की देरी से एक सनकी के कारण संचालित होती है।

• पद "ए":

पिस्टन सबसे निचली स्थिति में स्थित होता है, पदार्थ को दीवारों द्वारा ठंडा किया जाता है।

• पद "बी":

विस्थापक ऊपरी स्थान पर रहता है, गति करता है, पदार्थ को अंतिम खाँचों से नीचे की ओर भेजता है, और स्वयं को ठंडा करता है। पिस्टन गतिहीन रहता है.

• पद "सी":

पदार्थ ऊष्मा प्राप्त करता है, ऊष्मा के प्रभाव में इसका आयतन बढ़ता है और पिस्टन के साथ विस्तारक को ऊपर उठाता है। काम पूरा हो जाता है, जिसके बाद विस्थापक नीचे तक डूब जाता है, पदार्थ को बाहर निकालता है और ठंडा करता है।

• पद "डी":

पिस्टन नीचे की ओर बढ़ता है, ठंडे पदार्थ को संपीड़ित करता है, और उपयोगी कार्य. फ्लाईव्हील डिज़ाइन में ऊर्जा संचयकर्ता के रूप में कार्य करता है।

विचारित मॉडल में पुनर्योजी नहीं है, इसलिए तंत्र की दक्षता अधिक नहीं है। काम पूरा होने के बाद पदार्थ की गर्मी को दीवारों का उपयोग करके शीतलक में स्थानांतरित किया जाता है। तापमान को आवश्यक मात्रा में कम होने का समय नहीं मिलता है, इसलिए शीतलन का समय लम्बा हो जाता है और मोटर की गति कम हो जाती है।

इंजनों के प्रकार

संरचनात्मक रूप से, स्टर्लिंग सिद्धांत का उपयोग करने वाले कई विकल्प हैं, मुख्य प्रकारों पर विचार किया जाता है:

डिज़ाइन विभिन्न सर्किटों में रखे गए दो अलग-अलग पिस्टन का उपयोग करता है। पहले सर्किट का उपयोग हीटिंग के लिए किया जाता है, दूसरे सर्किट का उपयोग ठंडा करने के लिए किया जाता है। तदनुसार, प्रत्येक पिस्टन का अपना पुनर्योजी (गर्म और ठंडा) होता है। डिवाइस है अच्छा कीमतवॉल्यूम की शक्ति. नुकसान यह है कि गर्म पुनर्योजी का तापमान डिज़ाइन संबंधी कठिनाइयाँ पैदा करता है।

• इंजन "बीटा - स्टर्लिंग":

डिज़ाइन एकल बंद लूप का उपयोग करता है अलग-अलग तापमानसिरों पर (ठंडा, गर्म)। एक विस्थापक के साथ एक पिस्टन गुहा में स्थित है। विस्थापित स्थान को ठंडे और गर्म क्षेत्र में विभाजित करता है। ठंड और गर्मी का आदान-प्रदान हीट एक्सचेंजर के माध्यम से किसी पदार्थ को पंप करने से होता है। संरचनात्मक रूप से, हीट एक्सचेंजर दो संस्करणों में बनाया जाता है: बाहरी, एक विस्थापक के साथ संयुक्त।

• इंजन "γ - स्टर्लिंग":

पिस्टन तंत्र में दो बंद सर्किट का उपयोग शामिल है: ठंडा और एक विस्थापक के साथ। ठंडे पिस्टन से बिजली निकाल ली जाती है। डिसप्लेसर वाला पिस्टन एक तरफ गर्म और दूसरी तरफ ठंडा होता है। हीट एक्सचेंजर संरचना के अंदर और बाहर दोनों जगह स्थित है।

कुछ बिजली संयंत्र मुख्य प्रकार के इंजनों के समान नहीं हैं:

• रोटरी स्टर्लिंग इंजन.

संरचनात्मक रूप से, आविष्कार में एक शाफ्ट पर दो रोटर हैं। यह भाग एक सीमित स्थान में घूर्णी गति करता है बेलनाकार. चक्र के कार्यान्वयन के लिए एक सहक्रियात्मक दृष्टिकोण निर्धारित किया गया है। शरीर में रेडियल स्लॉट होते हैं। एक निश्चित प्रोफ़ाइल वाले ब्लेडों को अवकाशों में डाला जाता है। प्लेटें रोटर पर रखी जाती हैं और तंत्र के घूमने पर धुरी के साथ घूम सकती हैं। सभी विवरण उनमें घटित होने वाली घटनाओं के साथ बदलती मात्राएँ बनाते हैं। विभिन्न रोटरों के वॉल्यूम चैनलों का उपयोग करके जुड़े हुए हैं। चैनलों का स्थान एक दूसरे से 90° स्थानांतरित हो गया है। एक दूसरे के सापेक्ष रोटरों की शिफ्ट 180° है।

• थर्मोकॉस्टिक स्टर्लिंग इंजन।

इंजन प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए ध्वनिक अनुनाद का उपयोग करता है। यह सिद्धांत गर्म और ठंडी गुहा के बीच पदार्थ की गति पर आधारित है। सर्किट गतिशील भागों की संख्या, प्राप्त शक्ति को हटाने और अनुनाद बनाए रखने में कठिनाई को कम करता है। डिज़ाइन फ्री-पिस्टन प्रकार के इंजन को संदर्भित करता है।

DIY स्टर्लिंग इंजन

आज, अक्सर किसी ऑनलाइन स्टोर में आप संबंधित इंजन के आकार में बनी स्मृति चिन्ह पा सकते हैं। संरचनात्मक और तकनीकी रूप से, तंत्र काफी सरल हैं; यदि वांछित हो, तो उपलब्ध सामग्रियों से स्टर्लिंग इंजन आसानी से अपने हाथों से बनाया जा सकता है। आप इंटरनेट पर बड़ी मात्रा में सामग्री पा सकते हैं: इस विषय पर वीडियो, चित्र, गणना और अन्य जानकारी।

निम्न तापमान स्टर्लिंग इंजन:

• आइए तरंग इंजन के सबसे सरल संस्करण पर विचार करें, जिसके लिए आपको एक टिन कैन, नरम पॉलीयुरेथेन फोम, एक डिस्क, बोल्ट और पेपर क्लिप की आवश्यकता होगी। ये सभी सामग्रियां घर पर आसानी से मिल जाती हैं, बस निम्नलिखित कार्य करना बाकी है:
• नरम पॉलीयुरेथेन फोम लें, टिन के डिब्बे के भीतरी व्यास से दो मिलीमीटर छोटे व्यास का एक गोला काट लें। फोम की ऊंचाई कैन की आधी ऊंचाई से दो मिलीमीटर अधिक है। फोम रबर इंजन में डिसप्लेसर की भूमिका निभाता है;
• जार का ढक्कन लें, बीच में दो मिलीमीटर व्यास का एक छेद करें। छेद में एक खोखली रॉड मिलाएं, जो इंजन कनेक्टिंग रॉड के लिए एक गाइड के रूप में काम करेगी;
• फोम से काटा गया एक सर्कल लें, सर्कल के बीच में एक स्क्रू डालें और इसे दोनों तरफ से लॉक करें। वॉशर में एक पूर्व-सीधा पेपर क्लिप मिलाएं;
• केंद्र से दो सेंटीमीटर व्यास में तीन मिलीमीटर एक छेद ड्रिल करें, ढक्कन के केंद्रीय छेद के माध्यम से विस्थापक को पास करें, ढक्कन को जार में मिला दें;
• टिन से डेढ़ सेंटीमीटर व्यास वाला एक छोटा सिलेंडर बनाएं, इसे कैन के ढक्कन में मिलाएं ताकि ढक्कन का साइड छेद स्पष्ट रूप से इंजन सिलेंडर के अंदर केंद्रित हो;
• एक पेपर क्लिप से इंजन क्रैंकशाफ्ट बनाएं। गणना इस तरह से की जाती है कि घुटनों के बीच का अंतर 90° हो;
• इंजन क्रैंकशाफ्ट के लिए एक स्टैंड बनाएं। से पॉलीथीन फिल्मएक लोचदार झिल्ली बनाएं, फिल्म को सिलेंडर पर रखें, इसे अंदर धकेलें, इसे ठीक करें;

• अपना खुद का इंजन कनेक्टिंग रॉड बनाएं, सीधे किए गए उत्पाद के एक छोर को एक सर्कल के आकार में मोड़ें, दूसरे छोर को इरेज़र के एक टुकड़े में डालें। लंबाई को इस तरह से समायोजित किया जाता है कि शाफ्ट के सबसे निचले बिंदु पर झिल्ली पीछे हट जाती है, और उच्चतम बिंदु पर झिल्ली को जितना संभव हो उतना बढ़ाया जाता है। उसी सिद्धांत का उपयोग करके अन्य कनेक्टिंग रॉड को समायोजित करें;
• इंजन कनेक्टिंग रॉड को रबर की नोक से झिल्ली से चिपका दें। कनेक्टिंग रॉड को रबर टिप के बिना डिसप्लेसर पर बांधें;
• डिस्क फ्लाईव्हील को इंजन क्रैंक तंत्र पर रखें। जार से पैर जोड़ें ताकि उत्पाद आपके हाथों में न फंसे। पैरों की ऊंचाई आपको जार के नीचे एक मोमबत्ती रखने की अनुमति देती है।

घर पर स्टर्लिंग इंजन बनाना संभव होने के बाद, इंजन चालू किया जाता है। ऐसा करने के लिए, जार के नीचे एक जलती हुई मोमबत्ती रखें और जार गर्म होने के बाद, फ्लाईव्हील को धक्का दें।

दृश्य सहायता के रूप में, विचारित इंस्टॉलेशन विकल्प को घर पर जल्दी से इकट्ठा किया जा सकता है। यदि आपने एक लक्ष्य निर्धारित किया है और स्टर्लिंग इंजन को फ़ैक्टरी एनालॉग्स के जितना करीब हो सके बनाने की इच्छा रखते हैं, तो सभी भागों के चित्र निःशुल्क उपलब्ध हैं। चरण-दर-चरण निष्पादनप्रत्येक नोड आपको व्यावसायिक संस्करणों से भी बदतर एक कामकाजी लेआउट बनाने की अनुमति देगा।

लाभ

स्टर्लिंग इंजन के निम्नलिखित फायदे हैं:

• इंजन को संचालित करने के लिए, तापमान में अंतर आवश्यक है; यह महत्वपूर्ण नहीं है कि ईंधन किस कारण से गर्म होता है;
• अनुलग्नकों का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है सहायक उपकरण, इंजन का डिज़ाइन सरल और विश्वसनीय है;
• इसकी डिज़ाइन विशेषताओं के कारण, इंजन का जीवन 100,000 घंटे का संचालन है;
• इंजन संचालन से बाहरी शोर पैदा नहीं होता है, क्योंकि कोई विस्फोट नहीं होता है;
• इंजन संचालन प्रक्रिया अपशिष्ट पदार्थों के उत्सर्जन के साथ नहीं होती है;
• इंजन संचालन न्यूनतम कंपन के साथ होता है;
• इंस्टॉलेशन के सिलेंडरों में प्रक्रियाएं पर्यावरण के अनुकूल हैं। सही ताप स्रोत का उपयोग करने से आपका इंजन साफ़ रहेगा।

कमियां

स्टर्लिंग इंजन के नुकसानों में शामिल हैं:

• बड़े पैमाने पर उत्पादन स्थापित करना कठिन है, क्योंकि इंजन के डिज़ाइन के लिए उपयोग की आवश्यकता होती है बड़ी मात्रासामग्री;
• इंजन का उच्च वजन और बड़े आयाम, क्योंकि प्रभावी शीतलन के लिए एक बड़े रेडिएटर का उपयोग करना आवश्यक है;
• दक्षता बढ़ाने के लिए इंजन को बूस्ट किया जाता है जटिल पदार्थ(हाइड्रोजन, हीलियम), जो इकाई के संचालन को खतरनाक बनाता है;
• स्टील मिश्र धातुओं का उच्च तापमान प्रतिरोध और उनकी तापीय चालकता इंजन निर्माण प्रक्रिया को जटिल बनाती है। हीट एक्सचेंजर में महत्वपूर्ण गर्मी के नुकसान से इकाई की दक्षता कम हो जाती है, और विशिष्ट सामग्रियों का उपयोग इंजन के निर्माण को महंगा बना देता है;
• इंजन को एक मोड से दूसरे मोड में समायोजित और स्विच करने के लिए, विशेष नियंत्रण उपकरणों का उपयोग किया जाना चाहिए।

प्रयोग

स्टर्लिंग इंजन ने अपनी जगह बना ली है और इसका सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है जहां आकार और सर्वाहारीता एक महत्वपूर्ण मानदंड हैं:

• स्टर्लिंग इंजन-विद्युत जनरेटर।

ऊष्मा को परिवर्तित करने की क्रियाविधि विद्युतीय ऊर्जा. अक्सर ऐसे उत्पाद होते हैं जिनका उपयोग पोर्टेबल पर्यटक जनरेटर, सौर ऊर्जा के उपयोग के लिए इंस्टॉलेशन के रूप में किया जाता है।

• इंजन एक पंप (इलेक्ट्रिक्स) की तरह है।

मोटर का उपयोग किसी सर्किट में इंस्टालेशन के लिए किया जाता है तापन प्रणाली, विद्युत ऊर्जा पर बचत।

• इंजन एक पंप (हीटर) की तरह है।

गर्म जलवायु वाले देशों में, इंजन का उपयोग स्पेस हीटर के रूप में किया जाता है।

पनडुब्बी पर स्टर्लिंग इंजन:

• इंजन एक पंप (कूलर) की तरह है।

लगभग सभी रेफ्रिजरेटर का उपयोग करते हैं गर्मी पंपस्टर्लिंग इंजन स्थापित करने से संसाधनों की बचत होती है।

• इंजन एक पंप की तरह है, जो अल्ट्रा-लो डिग्री हीटिंग पैदा करता है।

इस उपकरण का उपयोग रेफ्रिजरेटर के रूप में किया जाता है। ऐसा करने के लिए, प्रक्रिया शुरू की गई है विपरीत पक्ष. इकाइयाँ सटीक तंत्र में गैस को द्रवीकृत करती हैं और मापने वाले तत्वों को ठंडा करती हैं।

• पानी के नीचे उपकरण के लिए इंजन.

स्वीडन और जापान की पनडुब्बियां इंजन से चलती हैं।

सौर स्थापना के रूप में स्टर्लिंग इंजन:

• इंजन एक ऊर्जा संचायक की तरह है।

ऐसी इकाइयों में ईंधन, पिघला हुआ नमक और इंजन का उपयोग ऊर्जा के स्रोत के रूप में किया जाता है। मोटर का ऊर्जा भंडार रासायनिक तत्वों से आगे है।

• सौर इंजन.

सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है। इस मामले में पदार्थ हाइड्रोजन या हीलियम है। इंजन को परवलयिक एंटीना का उपयोग करके बनाई गई सौर ऊर्जा की अधिकतम सांद्रता के केंद्र बिंदु पर रखा गया है।