American Stirling Company

moderne anvendelser af Stirling-motorer

deres praktiske anvendelser i dag

du siger sandsynligvis noget som dette til dig selv: “hvis Stirling-motorer er så seje, hvad bruges de til i dag?”

dagens anvendelser af Stirling-motorer spænder fra legetøj og brændeovnsventilatorer til kombinerede varme-og kraftværker til virksomheder til at drive de mest tavse og dødbringende ubåde i havene.

så hvilke anvendelser er inkluderet i denne artikel?

denne side omfatter kun Stirling motorer, der er let tilgængelige produkter. Det omfatter ikke forskningsprojekt eller historiske Stirling motorer.

jeg har også skrevet om, hvorfor nogle specifikke anvendelser af Stirling-motorer som motorer til din bil og effektive Sol Stirling-motorer sandsynligvis ikke vil fange på heller.

klik eller tryk på nedenstående links for at springe til det afsnit:

1. legetøj
2. undervisningsværktøjer
3. Brændeovnsventilatorer
4. Kombineret varme og kraft
5. Cool 3D – Udskrivningseksempel
6. Ubådskraft
7. klimaanlæg og køling
8. cryocoolers
9. velfærd for forskere og ingeniører
10. Investeringssvindel
11. Stirling motorer til biler – aldrig
12. solenergi generatorer-effektiv og overpris
13. Deep Space atomkraft Stirling motorer

legetøj

Stirling engine legetøj kan være fortryllende, og det har været sandt siden siden Robert Stirling opfandt dem.

der er stadig antikke Stirling motorer legetøj, der blev bygget kort efter Robert Stirling opfandt motoren.

ældste eksisterende antikke Stirling motor

typisk kører de på en alkoholflamme, og der er tusindvis af variationer af mulige motordesign.

mine personlige favoritter fra et visuelt synspunkt er dem, der bare har mange bevægelige dele.

lav temperatur forskel legetøj

jeg er også en stor fan af lav temperatur forskel Stirling motorer, der kan køre på varmen i en kop varmt vand eller varmen fra din hånd.

priserne starter omkring $30 og går op til hvor meget du vil betale.

undervisningsværktøjer

Stirling-motorer hjælper med at engagere studerende på en sikker måde

Stirling-motorer har en særlig plads i universitets-og skoleklasser.

dette gælder især for Lavtemperaturforskelle Stirling motorer, der kan køres uden at fylde dit klasseværelse med kulilte dampe.

der er noget ved at se en motor køre på varmen fra en kop varmt vand eller varmen fra din hånd, der er inspirerende. Disse motorer trækker videnskabs-og ingeniørstuderende ind i en dybere interesse for og forstår alle typer motorer.

fysik-og ingeniørlaboratorier kan især drage fordel af en instrumenteret Stirling-laboratoriemotor, der kan køres uden Røghætte og uden risiko for kulilteudslip.

Brændeovnsventilatorer

et af de store problemer med at bruge en brændeovn til opvarmning af et hus er, at det normalt vil være for varmt nær komfuret, mens andre dele af rummet bliver for koldt.

det er klart, at du har brug for en måde at flytte luften rundt i huset, og i nogle tilfælde bruger du brændeovnen i et område, hvor elektricitet ikke er tilgængelig, eller du bare ikke vil bruge den af en eller anden grund.

det er her Stirling motor brændeovn fans skinne. Vi har en detaljeret side om antikke og moderne Stirling-fans, som du måske kan lide.

Flyt luft uden elektricitet

du kan købe brændeovnsventilatorer for at flytte luften forsigtigt rundt i rummet uden elektricitet.

sæt blot ventilatoren oven på brændeovnen, vent på, at den bliver varm, vend ventilatorbladene, og du har en ventilator, der bevæger luften forsigtigt og lydløst rundt i rummet.

forvent ikke, at dette bevæger luften som en stærk elektrisk ventilator ville. Men hvis du har en brændeovn og læser dette, kan du nyde at bruge en Stirling-motorventilator for at gøre temperaturen i dit værelse mere jævn.

kraftvarmeproduktion

et af problemerne med alle typer motorer er, at de ikke er effektive nok. Hver gang en motor har varme gasser, der går ud af udstødningsrøret, er den varme udstødningsstrøm energi, som du betalte for, men fik ikke brugt.

men hvad nu hvis du kunne oprette en motor, så du gjorde to ting, der var værdifulde for dig på samme tid? For eksempel, generere elektricitet, mens og også gøre varmt vand til at varme dit hus.

der er flere virksomheder med produkter på markedet i dag, der fremstiller elektricitet og også genererer varmt vand til brug i opvarmning af boliger og bygninger eller husholdnings-eller kommercielle varmtvandsbehov.

du kan nyde at læse om vores anbefalede kraftvarmeværker.

Cool 3D-Udskrivningseksempel

da 3D-printere først blev tilgængelige, indså jeg straks, at de kunne bruges til at bygge en Stirling-motor. Det gjorde mange andre også.

det eneste spørgsmål var, hvor meget af motoren kunne du faktisk udskrive? Det er klart, at den mest interessante og sværeste ting at gøre ville være at udskrive hele motoren uden ikke-trykte dele, der kræves.

delvist trykte motorer

de første få trykte Stirling-motorer, jeg så, blev kun delvist trykt.

de brugte kuglelejer til svinghjulet og et par metaldele sammen med et Airpot-mærke meget glat grafitstempel, der kører i en glascylinder.

der var mange dyre købte komponenter i fist 3D-trykte Stirling-motorer.

jeg vidste, at det ville være meget mere interessant, hvis nogen kunne finde ud af en måde at udskrive hele motoren på.

jeg brugte også meget tid på at udvikle mine egne 3D-trykte Stirling-motorer. Det var ikke let.

fedeste 3D Print eksempel nogensinde

heldigvis fandt Don Clucas fra Christ Church ud af, hvordan man udskriver en hel Stirling-motor uden at bruge nogen købte komponenter overhovedet.

Don havde tidligere designet Stirling-motoren, så han var en erfaren Stirling-motordesigner, og det var næsten mirakuløst at finde ud af, hvordan man udskriver en hel Stirling-motor uden at skulle købe yderligere komponenter.

Udskriv en motor til hver elev

hvis din skole nu har en 3d-printer, og du vil have et klasseværelseseksperiment med Stirling-motorer, kan du blot udskrive en til hver elev i klassen.

det er meget mere interessant end kun at have et par motorer, som de studerende kan se på.

Don ‘ s løsning på det udskrivbare Stempelproblem

den vanskelige del med udskrivning af en hel 3D Stirling-motor er stemplet. Nuværende printere lader dig ikke udskrive et stempel med lille diameter nøjagtigt nok til, at det fungerer.

Don ‘ s løsning var at udskrive et stempel, der fungerer som en bælge. På billedet ovenfor er stemplet hvidt. Hans hjemmeside hedder Projects to Print, og der er et link til det her fra vores Stirling engine links side.

ubåd magt

ubåd magt-luft uafhængig fremdrift

Stirling-motorer udmærker sig i alle applikationer, hvor folk lægger stor vægt på stilhed.

da Stirling-motorer kan bygges til at være i det væsentlige tavse, er de et naturligt match for at drive ubåde.

den svenske ubådsbygger SAAB (tidligere Kockums) tilføjede en Stirling-motor til deres Gotland-og S-klasser af ubåde.

Diesel + batterier + Stirling

disse ubåde bruger det, der kaldes luftuafhængig fremdrift, så de kan forblive nedsænket i fuld operationel kapacitet i op til flere uger.

de er i det væsentlige dieselelektriske ubåde, der simpelthen kan forlænge deres driftstid (med op til to uger) med Stirling-motoren, der topper batterierne.

Stirling-motorer driver også den japanske ubåd Soryu klasse ubåd og rygtes at drive nogle nye kinesiske ubåde2.

klimaanlæg

det er ikke umiddelbart indlysende, når man ser på en Stirling-motor, men hver Stirling-motor kan omdannes til en varmepumpe ved at fastgøre en elektrisk motor til udgangsakslen og køre elmotoren.

selvfølgelig lav temperatur forskel Stirling motorer, der er designet til at køre på små temperaturforskelle vil kun producere små temperaturforskelle, når de drives af en motor.

så prøv ikke at gøre dette med en lav temperaturforskel Stirling motor.

prøv at køre en Flammeopvarmet Motor

men hvis du fastgør en elektrisk motor til udgangsakslen på en Stirling-motor designet til at køre på højere temperaturforskelle og køre elmotoren, bliver den ene side varm og den anden side bliver kold.

du kan gøre dette selv med meget enkle modeller, så prøv det.

Stirling-motorer kan bruges som klimaanlæg

det er klart, at specialbyggede kølere fungerer bedre end motorer, der er konverteret til at være kølere.

hvis du ønsker at bygge en til air condition et hus, vil du konkurrere mod veletableret damp cyklus køling teknologi, der er blevet reduceret i pris gennem mange generationer af produktion.

så da de fleste mennesker gør deres købsbeslutninger for nye køleskabe og klimaanlæg baseret stort set på oprindelige købspris og da en ny Stirling motor klimaanlægget ville sandsynligvis være oprindeligt dyrere, dette er ikke et program, som du sandsynligvis vil se i bred Brug helst snart.

men Stirling motor klimaanlæg og køleskabe blevet bygget.

men hvor Stirling cycle technology virkelig skinner, er hvor andre teknologier ikke let kan konkurrere, for eksempel i kryokølere.

Kryokølere

hvis du vil opnå meget kolde temperaturer til køleelektronik for at opnå superledningsevne eller til forskningsformål, er Stirling-motorer, der er specielt designet til at være kølere, et fremragende valg.

kølere som denne blev oprindeligt udviklet hos Phillips Electronics i 1950 ‘ erne og sælges og bruges fortsat i dag.

hvis du har brug for en til dine industrielle applikationer, er de tilgængelige.

to-trins Stirling-kølere kan producere temperaturer ned til omkring 20 grader Kelvin, hvilket er koldt nok til at flydende brint og neon.

velfærd for forskere og ingeniører

om dette emne lyder det som om jeg ikke er seriøs, men det er jeg virkelig.

et vist beløb af regeringens forskningsbudget bruges hvert år på nye teknologiudviklingsprojekter. Dette er et spørgsmål om offentlig politik.

i de mange år, Jeg har været interesseret i Stirling-motorer, har jeg set folk ansøge om og modtage offentlige forskningsstipendier for at udvikle Stirling-motorer.

Hvorfor er dette et Problem?

problemet med denne statsfinansierede forskning er, at det sjældent resulterer i nye produkter, som folk kan købe. Produkter er ofte konstrueret til et højt niveau af effektivitet, kompleksitet og omkostninger, der gør dem umulige at producere og sælge kommercielt.

tag f.eks.

de har udviklet masser af interessante produkter gennem årene, men prøv at finde nogen af dem på markedet i dag. Du kan virkelig ikke.

kunden er den næste offentlige forskningsstipendium

solkraft har brugt så mange år på at skabe interessante produkter, der aldrig nåede markedet, at min eneste antagelse kan være, at de virkelig ikke havde til hensigt at bringe produkter på markedet.

i stedet skabte de disse produkter for at få den næste runde af regeringens forskningspenge.

der er ikke noget nødvendigvis galt med det, bare husk at offentlige tilskud sjældent resulterer i nye produkter.

hvis du er interesseret i, hvorfor forskningsprojekter ofte ikke resulterer i nye produkter, skal du læse min side om, hvorfor Stirling-motorer ikke er mere populære.

Investeringssvindel

masser af Stirling-motorfirmaer er kommet og gået gennem årene. Både teknologien og markederne er vanskelige, så jeg formoder, at noget af det bør forventes.

men der er en særlig type virksomhed, der er kommet og gået, der synes at aldrig har haft til hensigt at gøre andet end at rejse penge fra investorer og betale høje lønninger til direktørerne.

de har altid smukke hjemmesider og smukke kontorer. Ofte har de endda en prototype, som de købte fra en udvikler.

men der synes ikke at have været noget reelt forsøg på at bringe Stirling-motorer på markedet med nogle af disse svindlere/virksomheder.

hvordan de får det til at se rigtigt ud

prototypen købes normalt fra en ingeniør, der brugte en enorm mængde tid på at udvikle den.

han sælger det til svindlere på historien, at de kommer til at bringe sit produkt på markedet med deres overlegne markedsføring ekspertise.

de tager billeder af det, bygger en smuk hjemmeside, udgiver blanke brochurer, samler mange penge fra investorer og falmer i historien.

Scam and Vanish-cyklussen ser ud til at gentage sig

dette er sket så mange gange, at jeg bare bliver deprimeret hver gang jeg ser en ny.

så svindlere, find et andet teknologicenter dine svindel rundt.

der er naturligvis behov for nye investorpenge til at udføre den rigtige type Stirling engine-udvikling, men virksomheder med en historie om at have godt marketingpersonale og intet ingeniørpersonale er sandsynligvis ikke dem, der bringer nye Stirling engine-produkter på markedet.

hvorfor Stirling-motorer i biler er usandsynlige

Stirling-motorer giver mening til mange applikationer, men at drive biler er ikke en af dem.

hvorfor?

1. de er langsomme til at starte
2. det er svært at ændre effektniveauer hurtigt
3. de accelererer ikke hurtigt
4. de er tungere og dyrere

Stirling-motorer kan lide at køre med konstant hastighed

alle disse ting, plus det faktum, at de er dyrere end en typisk forbrændingsmotor, gør dem til en dårlig blanding for biler.

hybridbiler

nu hvor vi ser flere hybridbiler, overvejer flere mennesker, hvilken indvirkning en Stirling-motor kunne have.

Stirling-motorer giver mening som strømkilde i nogle elektriske hybridkøretøjer, men endnu en gang har de en tendens til at være tunge.

hvis du kan løse vægtproblemet, kan de være et godt match.

solenergi generatorer

hvad med Stirling motorer til solenergi?

det forekommer ret indlysende, at Stirling-motorer kan bruges til at køre på koncentreret solenergi.

problemet med denne tilgang er, at ingeniørprogrammerne til udvikling af disse motorer normalt har haft høj effektivitet som mål. Det betyder, at dyre højtemperaturlegeringer vil blive brugt, og når motoren kører som forventet, er det for dyrt at konkurrere med solceller.

koncentrering af sunshine producerer motorer med høj temperatur, der skal bruge dyre metaller med høj temperatur, og mens der er gjort meget forskning på dette område, er der ingen kommercielle produkter tilgængelige på markedet i dag.

Deep Space atomdrevne Stirling-motorer

Stirling-motorer kan køre på enhver form for varme. For så vidt angår motoren er varme fra en nuklear isotop lige så god som enhver anden form for varme.

dette er blevet undersøgt godt i det, der kaldes Stirling radioisotopgeneratorer til brug i rumforskning.

vigtigt når satellitter ikke er tæt på Solen

det er let at tro, at solceller kan bruges overalt i rummet, men de kan ikke.

da en satellit flyver længere væk fra Jordens bane omkring Solen, er soltætheden simpelthen ikke nok til at drive elektronikken i satellitten, og du har brug for en anden metode til at producere strøm.

Stirling-motorer er udviklet til denne applikation ved hjælp af en radioaktiv isotop som varmekilde forbundet til en Stirling-motor.

mere strøm fra det samme Plutonium

Stirling-motorer, der er konfigureret som denne, kan producere cirka tre gange så meget elektricitet, som de ville få ved hjælp af en termoelektrisk enhed.

motorerne kan udvikles til at køre fire år uden vedligeholdelse.

solkraft i Athen Ohio, bygger disse til NASA.

Kommenter venligst nedenfor

Tak fordi du læste denne side.

efterlad venligst dine spørgsmål, kommentarer eller forslag nedenfor.

sørg for at tjekke vores andre sider på gør-det-selv Stirling-motorer.

1foto kredit: Priskofen

2farley, R. (2018). “Air-uafhængige fremdrift ubåde: snigende, billige og fremtiden?”Nationale Interesser. D. C. Center for national interesse. Hentet fra http://nationalinterest.org/blog/the-buzz/air-independent-propulsion-submarines-stealth-cheap-the-24245

3Photo kredit: Janis

ljschreiber, J., & Vong, v. (2007). Avanceret Stirling radioisotop Generator til NASA rumvidenskab og udforskning missioner. Cleveland, OH: National Aeronautics and Space Administration. Hentet fra: https://web.archive.org/web/20120929064709/http://www.grc.nasa.gov/WWW/TECB/RPS_ASRG_%20Handout.pdf

National Aeronautics and Space Administration. (April 2018). NASA Glenn Research Center. Hentet fra https://tec.grc.nasa.gov/rps/stirling-research-lab/advanced-stirling-convertor/