amerykańska firma Stirling

nowoczesne zastosowania silników Stirlinga

ich praktyczne zastosowania dzisiaj

pewnie sobie coś takiego mówisz: „skoro silniki Stirlinga są takie fajne, to do czego są dzisiaj używane?”

dzisiejsze zastosowania silników Stirlinga obejmują zabawki i wentylatory do pieców na drewno, elektrociepłownie dla firm, a także zasilanie najbardziej cichych i najbardziej śmiercionośnych okrętów podwodnych na morzu.

więc jakie zastosowania są zawarte w tym artykule?

ta strona zawiera tylko silniki Stirlinga, które są łatwo dostępnymi produktami. Nie zawiera projektu badawczego ani historycznych silników Stirlinga.

pisałem również o tym, dlaczego niektóre specyficzne zastosowania silników Stirlinga, takie jak silniki do twojego samochodu i wydajne silniki słoneczne Stirlinga, również nie są prawdopodobne.

kliknij lub dotknij poniższych linków, aby przejść do tej sekcji:

1. Zabawki
2. narzędzia dydaktyczne
3. Wentylatory do pieców na drewno
4. połączone ciepło i moc
5. fajny przykład druku 3D
6. moc Podwodna
7. Klimatyzacja i Chłodnictwo
8. kriokomory
9. dobro naukowców i inżynierów
10. oszustwa inwestycyjne
11. Silniki Stirlinga do samochodów – nigdy
12. generatory energii słonecznej – wydajne i drogie
13. Silniki Stirlinga o głębokiej energii jądrowej

Zabawki

zabawki z silnikiem Stirlinga mogą być zachwycające i tak jest od odkąd wynalazł je Robert Stirling.

nadal istnieją zabytkowe silniki Stirlinga, które zostały zbudowane krótko po tym, jak Robert Stirling wynalazł silnik.

najstarszy istniejący zabytkowy silnik Stirlinga

zazwyczaj działają one na płomieniu alkoholu i istnieją tysiące wariantów możliwych konstrukcji silników.

moje osobiste ulubione z wizualnego punktu widzenia to te, które mają po prostu dużo ruchomych części.

Zabawki z różnicą niskich temperatur

jestem również wielkim fanem silników Stirlinga o różnicach niskich temperatur, które mogą pracować na ciepło kubka gorącej wody lub ciepło dłoni.

ceny zaczynają się w okolicach $30 i idą w górę, ile chcesz zapłacić.

narzędzia dydaktyczne

Silniki Stirlinga pomagają zaangażować uczniów w bezpieczny sposób

silniki Stirlinga zajmują szczególne miejsce w klasach uniwersyteckich i szkolnych.

jest to szczególnie ważne w przypadku silników Stirlinga o niskiej temperaturze, które można uruchomić bez napełniania sali lekcyjnej oparami tlenku węgla.

jest coś w tym, że silnik pracuje na cieple kubka gorącej wody lub ciepła dłoni, które jest inspirujące. Silniki te przyciągają studentów nauk ścisłych i inżynierii do głębszego zainteresowania i zrozumienia wszystkich typów silników.

laboratoria fizyczne i inżynierskie mogą szczególnie skorzystać z oprzyrządowanego silnika laboratoryjnego Stirlinga, który może pracować bez dygestorium i bez ryzyka wycieku tlenku węgla.

Wentylatory do pieców na drewno

jednym z dużych problemów z wykorzystaniem pieca na drewno do ogrzewania domu jest to, że zwykle będzie zbyt gorąco w pobliżu pieca, podczas gdy inne części pokoju będą zbyt zimne.

oczywiście potrzebujesz sposobu na przemieszczanie powietrza po domu, aw niektórych przypadkach będziesz używał pieca na drewno w obszarze, w którym nie ma prądu lub po prostu nie chcesz go używać z jakiegoś powodu.

to tam świecą wentylatory do pieców na drewno Stirling engine. Mamy szczegółową stronę O zabytkowych i nowoczesnych wentylatorach Stirlinga, które mogą ci się spodobać.

Przenieś powietrze bez prądu

możesz kupić wentylatory do pieców na drewno, aby delikatnie poruszać powietrzem po pomieszczeniu bez prądu.

po prostu ustaw wentylator na piecu na drewno, poczekaj, aż się nagrzeje, przekręć łopatki wentylatora, a otrzymasz wentylator, który delikatnie i cicho porusza powietrze po pomieszczeniu.

nie spodziewaj się, że to poruszy powietrze jak silny wentylator elektryczny. Ale jeśli masz piec na drewno i czytasz to, możesz cieszyć się używaniem wentylatora silnika Stirlinga, aby temperatura w pomieszczeniu była bardziej równomierna.

jednym z problemów ze wszystkimi typami silników jest to, że nie są one wystarczająco wydajne. Za każdym razem, gdy silnik ma gorące gazy wychodzące z rury wydechowej, ten gorący strumień wydechowy jest energią, za którą zapłaciłeś, ale której nie wykorzystałeś.

ale co by było, gdybyś mógł ustawić silnik, żeby robić dwie rzeczy, które były dla Ciebie cenne w tym samym czasie? Na przykład generowanie energii elektrycznej, a także wytwarzanie ciepłej wody do ogrzewania domu.

istnieje kilka firm z produktami na rynku, które wytwarzają energię elektryczną, a także wytwarzają ciepłą wodę do użytku w ogrzewaniu domów i budynków lub domowych lub komercyjnych potrzeb ciepłej wody.

możesz przeczytać o naszych zalecanych silnikach skojarzonych.

fajny przykład druku 3D

kiedy Drukarki 3D stały się dostępne po raz pierwszy, natychmiast zdałem sobie sprawę, że można je wykorzystać do zbudowania silnika Stirlinga. Wielu innych też.

pytanie tylko ile silnika można wydrukować? Oczywiście najciekawszą i najtrudniejszą rzeczą do zrobienia byłoby wydrukowanie całego silnika bez wymaganych części bez nadruku.

częściowo wydrukowane Silniki

kilka pierwszych drukowanych silników Stirlinga, które widziałem, było wydrukowanych tylko częściowo.

zastosowali łożyska kulkowe do koła zamachowego i kilka metalowych części wraz z bardzo gładkim Grafitowym tłokiem marki Airpot pracującym w szklanym cylindrze.

w pierwszych silnikach drukowanych 3D Stirlinga było dużo drogich zakupionych komponentów.

wiedziałem, że byłoby o wiele ciekawiej, gdyby ktoś wymyślił sposób na wydrukowanie całego silnika.

spędziłem również dużo czasu na opracowywaniu własnych silników Stirlinga drukowanych 3D. Nie było łatwo.

najfajniejszy przykład druku 3D w historii

na szczęście Don Clucas z Christ Church w Nowej Zelandii odkrył, jak wydrukować cały silnik Stirlinga bez użycia żadnych zakupionych komponentów.

Don wcześniej zaprojektował silnik Whispergen combined heat and power Stirling, więc był doświadczonym projektantem silników Stirlinga i zastanawianie się, jak wydrukować cały silnik Stirlinga bez konieczności kupowania dodatkowych komponentów, było niemal cudem.

Wydrukuj silnik dla każdego ucznia

teraz jeśli Twoja szkoła ma drukarkę 3D i chcesz przeprowadzić eksperyment lekcyjny z silnikami Stirlinga, możesz po prostu wydrukować go dla każdego ucznia w klasie.

to o wiele ciekawsze niż posiadanie tylko kilku silników dla uczniów.

rozwiązanie problemu tłoka do druku

trudną częścią przy drukowaniu całego silnika 3D Stirlinga jest tłok. Obecne drukarki nie pozwalają na drukowanie tłoka o małej średnicy na tyle dokładnie, aby działał.

rozwiązaniem Dona było wydrukowanie tłoka, który działa jak mieszek. Na powyższym zdjęciu tłok jest biały. Jego strona internetowa nazywa się Projects to Print i jest do niej link z naszej strony z linkami do silników Stirlinga.

moc Podwodna

moc Podwodna-Napęd niezależny od powietrza

silniki Stirlinga doskonale sprawdzają się we wszystkich zastosowaniach, w których ludzie przywiązują bardzo dużą wagę do ciszy.

ponieważ silniki Stirlinga mogą być zbudowane tak, aby były zasadniczo ciche, są one naturalnym odpowiednikiem do zasilania okrętów podwodnych.

Szwedzki konstruktor okrętów podwodnych SAAB (dawniej Kockums) dodał silnik Stirlinga do swoich klas okrętów podwodnych typu Gotland i Södermanland.

Diesel + akumulatory + Stirling

te okręty podwodne wykorzystują tak zwany napęd niezależny od powietrza, aby umożliwić im pozostanie w zanurzeniu w pełnej zdolności operacyjnej nawet przez kilka tygodni.

są to w zasadzie okręty podwodne z silnikiem diesla, które po prostu mogą wydłużyć swój czas pracy (nawet o dwa tygodnie), z silnikiem Stirlinga uzupełniającym baterie.

silniki Stirlinga napędzają również japoński okręt podwodny klasy Soryu i podobno zasilają niektóre nowe chińskie okręty podwodne2.

Klimatyzacja

nie jest to od razu oczywiste, gdy patrzysz na silnik Stirlinga, ale każdy silnik Stirlinga można przekształcić w pompę ciepła, podłączając Silnik elektryczny do wału wyjściowego i uruchamiając silnik elektryczny.

oczywiście różnice w niskich temperaturach silniki Stirlinga, które zostały zaprojektowane do pracy na małych różnicach temperatur, będą wytwarzać niewielkie różnice temperatur tylko wtedy, gdy są obsługiwane przez silnik.

więc nie próbuj robić tego przy małej różnicy temperatur.

spróbuj napędzać silnik ogrzewany płomieniem

ale jeśli podłączysz Silnik elektryczny do wału wyjściowego dowolnego silnika Stirlinga zaprojektowanego do pracy na wyższych różnicach temperatur i uruchomisz silnik elektryczny, jedna strona nagrzeje się, a druga strona ostygnie.

możesz to zrobić nawet z bardzo prostymi modelami, więc spróbuj.

Silniki Stirlinga mogą być używane jako Klimatyzatory

oczywiście, specjalnie skonstruowane chłodnice będą działać lepiej niż silniki, które zostały przekształcone na chłodnice.

jeśli chcesz zbudować jeden do klimatyzacji domu, będziesz konkurować z ugruntowaną technologią chłodzenia w cyklu parowym, która została obniżona w cenie przez wiele pokoleń produkcji.

więc ponieważ większość ludzi podejmuje decyzje o zakupie nowych lodówek i klimatyzatorów w dużej mierze na podstawie początkowej ceny zakupu, a ponieważ nowy klimatyzator silnika Stirlinga prawdopodobnie byłby początkowo droższy, nie jest to aplikacja, którą prawdopodobnie zobaczysz w szerokim użyciu w najbliższym czasie.

ale klimatyzatory i lodówki z silnikiem Stirlinga zostały zbudowane.

ale tam, gdzie technologia cyklu Stirlinga naprawdę świeci, inne technologie nie mogą łatwo konkurować, na przykład w kriokomórkach.

kriokomory

jeśli chcesz osiągnąć bardzo niskie temperatury do chłodzenia elektroniki w celu osiągnięcia nadprzewodnictwa lub do celów badawczych, silniki Stirlinga, które zostały specjalnie zaprojektowane do chłodzenia, są doskonałym wyborem.

takie coolery zostały pierwotnie opracowane w Phillips Electronics w latach 50.i nadal są sprzedawane i używane do dziś.

jeśli potrzebujesz jednego do swoich zastosowań przemysłowych, są one dostępne.

dwustopniowe chłodnice Stirlinga mogą wytwarzać temperatury do około 20 stopni Kelvina, co jest wystarczająco zimne, aby upłynnić wodór i neon.

co roku na projekty rozwoju nowych technologii przeznaczana jest pewna część budżetu państwa na badania naukowe. To kwestia porządku publicznego.

w ciągu wielu lat, które interesowały mnie silniki Stirlinga, widziałem ludzi ubiegających się o rządowe granty badawcze i otrzymujących je w celu opracowania silników Stirlinga.

dlaczego to jest Problem?

problem z tymi badaniami finansowanymi przez rząd polega na tym, że rzadko skutkuje to nowymi produktami, które ludzie kupują. Produkty są często projektowane z wysokim poziomem wydajności, złożoności i kosztów, co uniemożliwia ich produkcję i sprzedaż komercyjną.

Weźmy na przykład firmę Sunpower Z Athens, Ohio.

przez lata opracowali wiele ciekawych produktów, ale spróbuj znaleźć którąś z nich na rynku. Naprawdę nie możesz.

Klient jest kolejnym rządowym Grantem badawczym

Sunpower spędził tyle lat tworząc ciekawe produkty, które nigdy nie dotarły na rynek, że moim jedynym założeniem może być to, że naprawdę nie zamierzali wprowadzać produktów na rynek.

zamiast tego stworzyli te produkty, aby uzyskać kolejną rundę rządowych pieniędzy na badania.

nie ma w tym nic złego, pamiętaj tylko, że dotacje rządowe rzadko skutkują nowymi produktami.

jeśli jesteś zainteresowany, Dlaczego projekty badawcze, często nie skutkują nowymi produktami, przeczytaj moją stronę, dlaczego silniki Stirlinga nie są bardziej popularne.

oszustwa inwestycyjne

wiele firm z branży silników Stirlinga pojawiło się i zniknęło na przestrzeni lat. Zarówno Technologia, jak i rynki są trudne, więc przypuszczam, że niektórych z nich należy się spodziewać.

ale istnieje specjalny rodzaj firmy, która pojawiła się i odeszła, która wydaje się nigdy nie miała zamiaru robić niczego innego niż zbieranie pieniędzy od inwestorów i płacenie wysokich pensji dyrektorom.

zawsze mają piękne strony internetowe i piękne biura. Często mają nawet prototyp, który kupili od dewelopera.

ale wydaje się, że nie było prawdziwej próby wprowadzenia silników Stirlinga na rynek z niektórymi z tych oszustów/firm.

jak sprawiają, że wygląda to naprawdę

prototyp zwykle kupuje się od inżyniera, który spędził ogromną ilość czasu na jego opracowywaniu.

sprzedaje go oszustom na temat tego, że wprowadzą jego produkt na rynek dzięki swojej najwyższej wiedzy marketingowej.

robią jej zdjęcia, budują piękną stronę internetową, publikują błyszczące broszury, zbierają dużo pieniędzy od inwestorów i znikają w historii.

cykl oszustwa i znikania wydaje się się powtarzać

to zdarzyło się tak wiele razy, że po prostu wpadam w depresję za każdym razem, gdy widzę nowy.

tak więc, oszuści, proszę znaleźć inne Centrum Technologiczne Twoje oszustwa wokół.

oczywiście istnieje potrzeba nowych pieniędzy inwestorów, aby zrobić odpowiedni rodzaj rozwoju silnika Stirling, ale firmy z historią o dobrym personelu marketingowym i braku personelu inżynieryjnego prawdopodobnie nie są tymi, którzy wprowadzają na rynek nowe produkty silnika Stirling.

dlaczego Silniki Stirlinga w samochodach są mało prawdopodobne

silniki Stirlinga mają sens w wielu zastosowaniach, ale zasilanie samochodów nie jest jednym z nich.

dlaczego?

1. powoli się uruchamiają
2. trudno szybko zmienić poziom mocy
3. nie przyspieszają szybko
4. są cięższe i droższe

Silniki Stirlinga lubią pracować ze stałą prędkością

wszystkie te rzeczy, plus fakt, że są droższe od typowego silnika spalinowego, czynią z nich zły mix dla samochodów.

pojazdy hybrydowe

teraz, gdy widzimy więcej pojazdów hybrydowych, więcej osób zastanawia się, jaki wpływ może mieć silnik Stirlinga.

silniki Stirlinga mają sens jako źródło zasilania w jakimś elektrycznym pojeździe hybrydowym, ale po raz kolejny są zwykle ciężkie.

jeśli rozwiążesz problem z wagą, mogą być dobre.

generatory energii słonecznej

co z silnikami Stirlinga do energii słonecznej?

wydaje się dość oczywiste, że silniki Stirlinga mogą być używane do pracy na skoncentrowanej energii słonecznej.

problem z tym podejściem polega na tym, że programy inżynieryjne mające na celu rozwój tych silników zwykle miały wysoką wydajność jako cel. Oznacza to, że będą używane drogie stopy wysokotemperaturowe, a do czasu, gdy silnik będzie działał zgodnie z oczekiwaniami, jest zbyt drogi, aby konkurować z ogniwami słonecznymi.

koncentracja słońca produkuje silniki wysokotemperaturowe, które muszą wykorzystywać drogie metale wysokotemperaturowe i chociaż przeprowadzono wiele badań w tej dziedzinie, obecnie na rynku nie są dostępne żadne produkty komercyjne.

Silniki Stirlinga o napędzie jądrowym z głębokiego kosmosu

Silniki Stirlinga mogą pracować na dowolnej formie ciepła. Jeśli chodzi o silnik, ciepło z izotopu jądrowego jest tak dobre, jak każdy inny rodzaj ciepła.

zostało to dobrze zbadane w tak zwanych generatorach radioizotopów Stirlinga do użytku w eksploracji kosmosu.

ważne, gdy satelity nie są blisko Słońca

łatwo jest myśleć, że ogniwa słoneczne mogą być używane wszędzie w kosmosie, ale nie mogą.

ponieważ Satelita leci dalej od orbity Ziemi wokół Słońca, gęstość słońca po prostu nie wystarcza do zasilania elektroniki w satelicie i potrzebujesz innej metody wytwarzania energii.

silniki Stirlinga zostały opracowane do tego zastosowania, wykorzystując radioaktywny izotop jako źródło ciepła podłączone do silnika Stirlinga.

więcej mocy z tego samego plutonu

silniki Stirlinga skonfigurowane w ten sposób, mogą wytwarzać około trzy razy więcej energii elektrycznej, niż uzyskałyby za pomocą urządzenia termoelektrycznego.

silniki można zaprojektować do pracy przez cztery lata bez żadnej konserwacji.

Sunpower of Athens Ohio, buduje je dla NASA⁵.

proszę o komentarz poniżej

dziękuję za przeczytanie tej strony.

proszę zostawić swoje pytania, komentarze lub sugestie poniżej.

koniecznie zajrzyj na inne nasze strony na temat silników Do samodzielnego montażu.

1zdjęcie: Ökofen

2farley, R. (2018). „Łodzie podwodne z napędem niezależnym od powietrza: ukradkowe, tanie i Przyszłość?”Interes Narodowy. Washington, D. C. Center for national Interest. Pobrano z http://nationalinterest.org/blog/the-buzz/air-independent-propulsion-submarines-stealth-cheap-the-24245

3photo Credit: Janis

⁴Schreiber, J., & Wong, W. (2007). Zaawansowany Generator radioizotopów Stirlinga dla NASA Space Science and Exploration Missions. Cleveland, OH: National Aeronautics and Space Administration. Pobrano z: https://web.archive.org/web/20120929064709/http://www.grc.nasa.gov/WWW/TECB/RPS_ASRG_%20Handout.pdf

ationalnationalAeronautics and Space Administration. (Kwiecień 2018). NASA Glenn Research Center. Pobrano z https://tec.grc.nasa.gov/rps/stirling-research-lab/advanced-stirling-convertor/