“Открытый Круг”: Возьми Судьбу в Свои Руки!

Электронная газета

Читайте в этом выпуске:

Наука и техника.  Двигатель Стирлинга - альтернатива малым электростанциям.

Политика.  Комплексы и политика.

Наука и техника.  Двигатель Стирлинга - альтернатива малым электростанциям.

Здравствуйте, уважаемые товарищи.  Сегодня мы с вами поговорим на тему малой энергетики. Тема важная, одна из наших задач — развитие систем альтернативной энергетики. Одно из таких решений -двигатель Стирлинга.

Несмотря на то, что появился он порядка двухсот лет назад, именно сейчас этот двигатель может пережить второе рождение из-за массы полезных свойств. Как любое решение, оно обладает и достоинствами, и недостатками. Недостатки не позволяют использовать его в транспорте в качестве силового агрегата, из-за размеров и ограниченной мощности, а вот в качестве двигателя для электростанции он подходит как нельзя кстати!

Итак, основными его недостатками являются:

- медленная, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, регулировка мощности. Обусловлено это тем, что тепло подводится не напрямую, как в двигателях внутреннего сгорания, а через стенку цилиндра. Из этого следует, что и для запуска потребуется больше времени.

- второй недостаток — газообразный теплоноситель, ограничивающий удельную мощность.

- третий недостаток, затрудняющий использование агрегата — низкие обороты на валу. Это вынуждает подумать о низкооборотных генераторах для этого двигателя.

- конечно же, размеры, тут вообще становится нереальным использование двигателя как силового агрегата автомобиля.

- система охлаждения должна быть эффективнее, соответственно большие радиаторы.

Теперь положительные моменты:

- очень низкий уровень шума. Согласитесь, приятно не слышать шум работающих генераторов.

- возможно использование любого топлива: от газа до торфа и дров.

- полное сгорание топлива, следовательно, ниже уровень угарного газа и копоти. Кстати никто не говорит нам о том, как надо производить нагрев. Можно вообще не использовать топливо, например, при солнечном нагреве.

- допустимо использование агрегата как теплового насоса, например, для системы отопления, что несравненно эффективнее, чем простая печка или электронагреватель. Кстати, сейчас холодильники Стирлинга приобретают популярность из-за их высокой эффективности.

- высокий КПД. Коэффициент полезного действия порядка 50%. Для примера, лучшие поршневые дизели дают 40-45%, а обычный движок на тех же «Жигулях» вряд ли выдаст больше чем 35%.

- и самое главное — живучесть. Клапанов нет, вал только один, устройство предельно простое и долговечное. Ресурс определяется только надежностью поршневых колец, стенок зоны разогрева и кривошипно-шатунного механизма.

Выхлопа нет, внутренних камер сгорания нет, фильтров нет, засоряться нечему.

Отсюда простота использования.

Несмотря на ученую степень доктора богословия, шотландский пастор Роберт Стирлинг (1790-1878) получил известность не из-за своих богословских трудов, а благодаря работам в области термодинамики и теплотехники. В 1816 г. Стирлинг получил патент № 4081 на «машину, которая производит движущую силу посредством нагретого воздуха Первая модель такого двигателя была использована в 1818 г. для откачки воды из каменоломни.

Роберт Стирлинг вместе со своим братом Джеймсом внес в последующие модели некоторые усовершенствования — такие, например, как использование компрессора для увеличения удельной мощности и поршня двойного действия для уменьшения утечек газа.

В 1827 и 1840 гг. он получил еще два патента (№ 5456 и 8652) на усовершенствованные варианты своей машины. В 1845 г. на литейном заводе в Данди была пущена машина Стирлинга мощностью 50 индикаторных лошадиных сил. Проработала она целых три года и «…была брошена из-за постоянной порчи нагревательных приборов». Другими словами, материал горячей части цилиндра не выдерживал одновременного действия высокой температуры и внутреннего периодически меняющегося давления. Преодолеть этот недостаток на уровне техники того времени было невозможно, ведь первые жаропрочные стали с относительно высокими механическими свойствами были созданы только через полвека.Долгое время после этого двигатели Стирлинга не строились; только в конце XIX века было выпущено несколько образцов таких машин малой мощности. Затем в связи с успехами двигателей внутреннего сгорания,о них почти забыли. Но в 1938 году по инициативе известной голландской фирмы Philips работа над стирлингами возобновилась. Инженеры компании решили приспособить автономные двигатели для привода генераторов в «неэлектрифицированных» районах — чтобы продавать там свои радиотовары. Расчеты показали, что теоретически КПД двигателя Стирлинга значительно выше других моторов. Стирлинги отличались бесшумной работой, экономичностью и всеядностью: головка цилиндров могла обогреваться и дровами, и углем, и даже солнечными лучами. А стационарное «внешнее горение» определяло высокую экологичность. В 1945 году инженеры фирмы Philips нашли стирлингу обратное применение — раскрутив вал двигателя электромотором, они вызвали охлаждение головки цилиндров до минус 190°С! Эта особенность двигателя Стирлинга нашла применение в промышленных холодильных установках. А в 1972 году был построен экспериментальный автомобиль с четырехцилиндровым стирлингом, но дальше экспериментов дело не пошло. Однако американское аэрокосмическое агентство NASA нашло возможность использовать стирлинги в составе электростанций для работы в космосе. (И это неудивительно, так как важна разница температур, а не сам нагрев. В условиях космоса большая разница температур встречается на каждом шагу. К примеру, на Луне температура в тени и на солнце.)

В двигателе внутреннего сгорания полезная работа производится в результате предварительного сжатия определенного количества воздуха, впрыскивания распыленного топлива (до или после сжатия), последующего нагрева этой смеси при быстром сгорании топлива и дальнейшего расширения при высокой температуре.

Принцип действия теплового воздушного двигателя аналогичен: сжатие определенного количества газа при низкой температуре и расширение при высокой. Однако нагрев здесь происходит совершенно иным способом: тепло к газу подводится извне, через стенку цилиндра. Поэтому для такого двигателя больше всего подходит название «двигатель внешнего сгорания». Из-за существенной теплоемкости стенки цилиндра невозможно, конечно, нагреть или охладить газ с помощью быстрого нагрева или охлаждения самой стенки. Стирлинг использовал периодическое изменение температуры газа, применив вытеснительный поршень (вытеснитель). Вытеснитель заставляет газ перемещаться в одну из двух полостей. Для первой полости характерна постоянная низкая, а для другой — постоянная высокая температура стенок.

При движении вытеснителя вверх газ по каналам нагревателя и холодильника перемещается из горячей полости в холодную. При движении вытеснителя вниз газ возвращается тем же путем в горячую полость. В первом случае газ отдает большое количество тепла холодильнику; во втором — получает от нагревателя некоторое количество тепла. Регенератор, предназначенный для предотвращения потерь тепла, располагается между нагревателем и холодильником. Он представляет собой некую полость, заполненную пористым материалом, которому горячий газ до поступления в холодильник отдает часть тепла; когда же газ течет обратно, регенератор возвращает ему запасенное тепло до того, как газ поступает в нагреватель.

Система вытеснителя, обеспечивающая периодичность нагрева и охлаждения газа, соединена с рабочим поршнем (в дальнейшем называемым просто поршнем), который сжимает «холодный» газ и «позволяет» ему расширяться, когда тот нагрет.

Практически движения поршня и вытеснителя в двигателе, конечно, непрерывны, что обеспечивается посредством кривошипно-шатунного механизма.

Приведем еще один момент.   Двигатель можно применять и в качестве теплового насоса(это он и есть), например, в холодильных установках. Если вал привести в движение, например, электродвигателем, то тепло будет передаваться от цилиндра, который мы нагревали, к цилиндру, который мы охлаждали. Эту особенность можно использовать и в отоплении и при конструировании эффективных холодильников. Знакомая картина? Если на клеммы электрогенератора подавать ток, его вал будет вращаться, а если его вращать - вырабатывается ток.

В заключении, для большей наглядности, приведу анимацию некоторых модификаций двигателя Стирлинга.

Инженеры подразделяют двигатели Стирлинга на три различных типа:

Рисунок 1 Альфа модификация

Альфа-модификация(Рис 1). Эта группа включает V-образные двигатели. Рабочий объем распределен между двумя цилиндрами, в одном из которых находится горячая полость, а в другом — холодная. В двигателе имеется регенератор, который расположен между цилиндрами;

Рисунок 2 Бета модификация

Бета-модификация(Рис 2). В этом типе двигателей имеется только один цилиндр. Изменение объема горячей полости осуществляется с помощью вытеснителя. Изменение объема холодной полости происходит посредством движения как вытеснителя, так и поршня. Ходы поршня и вытеснителя перекрываются;

Рисунок 3 Гамма модификация

Гамма-модификация. Здесь, так же как и в бета-модификациях, имеются и поршень, и вытеснитель. Однако они находятся в отдельных цилиндрах. Холодная полость разделена на два цилиндра, и, следовательно, ее минимальный объем всегда положителен.

Подведем резюме.   Двигатели Стирлинга эффективны в качестве холодильников, возможно обратное применение, в качестве систем отопления. Если решить проблему низких оборотов, то возможно применение в качестве генератора вместо дизельного двигателя. У них меньше деталей, они долговечнее. Производят меньше шума, экологичнее. Не зависят от способа нагревания, позволяя легко менять виды топлива, а в отдельных случаях, вообще отказаться от топлива. И это не говоря о их высоком КПД в малых и средних мощностях, может быть доведено до 70%.

Мощность зависит от :

теплоносителя, его давления,

от объемов камер нагревания и охлаждения,

от качества регенератора,

от разницы температур(радиатора охлаждения и теплоты нагревания).

Все зависимости прямые.

Как можно оптимизировать?

1)В компрессионные кольца поршней можно встроить систему ДУК(динамический усилитель компрессии), уменьшив утечки теплоносителя.

2) Можно повысить давление теплоносителя. Возможно подобрать смесь газов гелия, водорода и пр.

3)Увеличить объемы цилиндров и длинну хода поршней

4) В регенераторе использовать теплоемкий пористый материал

5)Подумать над водяным охлаждением(река, пруд)

Для изготовления действующего образца, годного к применению нужны условия автомастерской, возможно, потребуются станки. Возможно, подойдут некоторые детали от двигателей внутреннего сгораня - шатуны, поршня и кольца например. Нужны будут низкооборотистые генераторы с оборотами 300 - 500 об./мин. Неплохо было бы иметь компрессор.

Для написания статьи использовались следующие материалы:

1)http://engine.aviaport.ru/ «ДВИГАТЕЛЬ ШОТЛАНДСКОГО ПАСТОРА»

2) http://www.wikipedia.org «Двигатель Стирлинга»

3) http://pla.by.ru/art_altengines.htm «Альтернативные двигатели внутреннего сгорания»

4) http://abvgd-auto.narod.ru/Buka/Text/Stirling.htm «Двигатель Стирлинга»

5) http://www.krugosvet.ru/articles/12/1001263/1001263a1.htm «Двигатель тепловой»

6) http://www.omsk.edu.ru/schools/sch099/teplo/neulovim.doc «Достоинства и недостатки тепловых двигателей»

7) http://cogeneration.ru/tech_real/stirling.html «Двигатель Стирлинга»

Oktogen.  Московский ОК.

Политика.  Комплексы и политика.

Иногда приходиться задумываться о причинах тех или иных действий, событий, задаваться вопросом: ”а что же реально лежало в основе?”. И приходить к одновременно забавным и печальным выводам – комплексы и политика.

Сегодня на территории суверенного государства Латвии в полный рост встает неофашистское движение. Сегодня в Латвии почет ветеранам, издается множество книг на тему Второй Мировой, во всех учебных заведениях уделяется огромное, принципиальное, значение данному историческому событию, повсеместно реставрируются старые и устанавливаются новые памятники. И все бы хорошо, НО эта государственная и общественная забота направлена на ветеранов Латышских дивизий "Ваффен-СС". Это про них учителя вещают в патриотичном тоне детишкам, про них издаются книги, в которых авторы непременно пытаются оправдать и восславить все зверские подвиги этих “героев”, которые так резво уничтожали население собственной страны (по сути своих братьев), что немцам (!) зачастую приходилось урезонивать их в подобных подвигах.

И вот резонный вопрос: ”а что же с настоящими героями, ветеранами, боровшимися с фашизмом?”. А все очень просто – посадить 90 летнего ветерана,  запретить советским войнам надевать форму и боевые награды, перенести памятник Советскому Войну Освободителю куда-нибудь в лесок, чтоб глаза не мозолил, не реставрировать памятники, дожидаясь естественного или неестественного разрушения -  в Латвии не проблема.

Вроде бы все понятно – у суверенной, демократичной западной Латвии свои законы и понятия о гражданских правах и человечности, чем у нас, в дикой России, где не все еще такие демократичные, свободные и новые, что бы понять какую глупость совершили наши предки, остановив фашизм, защищая свою Родину и Человечество. Но тогда почему же молчит Запад, столь же демократичный и свободный, но на словах до сих пор утверждающий, что фашизм – зло? Почему молчит, а не даст отеческий подзатыльник? Но тут все оказывается куда более банальным -  политика и незаинтересованность в дискредитации члена ЕС и НАТО.

Кстати, когда Гитлер только начинал свое победоносное шествие, у западных соседей была возможность остановить его, обойдясь малой кровью, однако весь запад предпочел промолчать и продолжал отсиживаться, считая, что его это уж точно не коснется, ведь уничтожить “красную угрозу” фашистскими руками было так заманчиво…

Фашизм – чума, если ее не лечить, не изолировать больного – есть вероятность масштабного заражения и тогда уже поздно будет играть в политику и выставлять на показ свои комплексы.

PS от редактора – раньше фашисты на захваченных территориях создавали из младших братьев подразделения для черной работы, которую даже СС брезговало делать. Сегодня на территориях вокруг России снова создают санитарный кордон, а в странах, в него входящих, насаждают и взращивают ненависть к России и русским. Чтобы, когда придет время, было кому выполнять за чистых совестью демократов грязную работу. И уж если и придется кому потом удалять раковую опухоль, то это как раз нам…

Comrade-RM68. Московский ОК.

Обсудить тему на форуме.                                                              Как вступить в ОК?

“Открытый Круг”: Возьми Судьбу в Свои Руки!

Адрес сайта: http://openring.ru

e-mail: iskander78@yandex.ru

Другие рассылки: “Охота на Силу”, “Мужское и женское”