Modern Uses of Stirling Engines
Their Practical Applications Today
um motor de produção combinada de calor e electricidade, fabricado pela Wudag na Alemanha. Os motores Stirling são verdes e as fireboxes azuis.
você provavelmente está dizendo algo assim para si mesmo: “se os motores de Stirling são tão legais, o que eles estão sendo usados para hoje?”
os usos atuais de motores de Stirling variam de brinquedos e ventiladores de fogão de madeira a usinas combinadas de calor e energia para empresas, para alimentar os submarinos mais silenciosos e mortais nos mares.
quais as utilizações incluídas neste artigo?
esta página inclui apenas os motores de Stirling que são produtos facilmente disponíveis. Não inclui projectos de pesquisa ou motores históricos de Stirling.
eu também escrevi sobre por que alguns usos específicos de motores de Stirling como motores para o seu carro e eficientes motores de Stirling solares não são susceptíveis de pegar em qualquer um.Clique ou toque nas ligações abaixo para saltar para essa secção:
- Brinquedos
- Ferramentas de Ensino
- Fogão a Lenha Fãs
- Combinada de Calor e Potência
- Legal de Impressão 3D, Exemplo
- Submarino de Energia
- Ar Condicionado e Refrigeração
- Cryocoolers
- bem-estar para Cientistas e Engenheiros
- Investimento Golpes
- Motores Stirling para Carros – Nunca
- Solar, Geradores de Energia – Eficiente e Overpriced
- Espaço Profundo, a Energia Nuclear Motores Stirling
Brinquedos
motor Stirling brinquedos podem ser encantadora e tem sido assim desde desde que o Robert Stirling os inventou.
existem ainda brinquedos antigos de motores de Stirling que foram construídos pouco depois de Robert Stirling ter inventado o motor.
motor antigo de Agitamento antigo existente
um antigo modelo de motor de Stirling, por volta de 1910.
tipicamente, eles correm sobre uma chama de álcool e há milhares de variações de possíveis projetos do motor.
meus favoritos pessoais de um ponto de vista visual são aqueles que apenas têm um monte de partes móveis.
low-Temperature Difference Toys
i’m also a big fan of low-temperature difference Stirling engines that can run on the heat of a cup of hot water or the heat of your hand.
Eco Power Stirling Engine
os preços começam em torno de $30 e vão até o quanto você quiser pagar.
Ferramentas de Ensino
Motores Stirling Ajudar a Envolver os Alunos em uma Maneira Segura
MM-7 Motor Stirling
motores Stirling tem um lugar especial na universidade e escola salas de aula.
isto é especialmente verdadeiro para a diferença de baixa temperatura de motores de Stirling que podem ser executados sem encher a sua sala de aula com fumos de monóxido de carbono.Há algo sobre ver um motor a funcionar com o calor de um copo de água quente ou o calor da sua mão que é inspirador. Estes motores puxam estudantes de Ciência e engenharia para um interesse mais profundo e entender de, todos os tipos de motores.Os laboratórios de física e engenharia especialmente podem se beneficiar de um motor de laboratório de Stirling instrumentado que pode ser executado sem um exaustor de fumos e sem o risco de vazamentos de monóxido de carbono.
Fogão a Lenha Fãs
Um dos grandes problemas com a utilização de um fogão a lenha para aquecer a casa é que ele geralmente será muito quente perto do fogão enquanto outras partes da sala vai ser muito frio.
obviamente, você precisa de uma maneira de mover o ar em torno da casa e, em alguns casos, você estará usando o fogão de madeira em uma área onde a eletricidade não está disponível ou você simplesmente não quer usá-lo por alguma razão.
é onde as ventoinhas do fogão de madeira do motor Stirling brilham. Temos uma página detalhada sobre fãs antigos e modernos Stirling que você pode gostar.
Mova ar sem eletricidade
pode comprar ventiladores de fogão de madeira, a fim de mover o ar suavemente ao redor da sala sem eletricidade.
basta colocar a ventoinha em cima do fogão de madeira, esperar que aqueça, virar as lâminas da ventoinha, e você terá uma ventoinha que move o ar suave e silenciosamente em torno da sala.
não espere que isto mova o ar como uma ventoinha elétrica forte faria. Mas se você tem um fogão de madeira e estão lendo isso, você pode gostar de usar uma ventoinha de motor Stirling para tornar a temperatura em seu quarto mais uniforme.
Combinada de Calor e electricidade
Uma produção Combinada de Calor e Potência do Motor em casa, fabricado pela Ökofen1
Um dos problemas com todos os tipos de motor é que eles não são eficientes o suficiente. Sempre que um motor tem gases quentes saindo do tubo de escape, esse fluxo de escape quente é energia que você pagou, mas não conseguiu usar.Mas e se você pudesse montar um motor para que você estivesse fazendo duas coisas que eram valiosas para você ao mesmo tempo? Por exemplo, gerar eletricidade enquanto e também fazer água quente para aquecer a sua casa.
existem várias empresas com produtos no mercado hoje em dia que produzem eletricidade e também geram água quente para uso em casas de aquecimento e edifícios ou necessidades domésticas ou comerciais de água quente.
pode gostar de ler sobre os nossos motores combinados de calor e energia recomendados.
Legal de Impressão 3D, Exemplo
Quando as impressoras 3D se tornou disponível, imediatamente percebi que poderia ser usado para construir um motor Stirling. Muitas outras pessoas também.
a única questão era quanto do motor você poderia realmente imprimir? Obviamente, a coisa mais interessante e mais difícil a fazer seria imprimir todo o motor sem peças não impressas necessárias.
motores parcialmente impressos
os primeiros motores de Stirling impressos que vi foram apenas parcialmente impressos.
eles usaram rolamentos de esferas para o volante e algumas partes de metal, juntamente com uma marca Airpot pistão de grafite muito liso correndo em um cilindro de vidro.
havia muitos componentes caros comprados nos primeiros motores de Stirling impressos em 3D.Eu sabia que seria muito mais interessante se alguém pudesse descobrir uma maneira de imprimir todo o motor.
I also spent a lot of time developing my own 3D printed Stirling engines. Não foi fácil.
o exemplo de Impressão 3D mais fixe de sempre
um motor Stirling totalmente impresso em 3D desenvolvido por Don Clucas.
felizmente, Don Clucas da Christ Church, Nova Zelândia, descobriu como imprimir um motor Stirling inteiro sem usar quaisquer componentes comprados.Don tinha projetado anteriormente o Whispergen combined heat and power Stirling engine, então ele era um experiente designer de motores Stirling e descobrir como imprimir um motor Stirling inteiro sem ter que comprar um componente adicional foi quase milagroso.Agora, se a sua escola tiver uma impressora 3D e quiser ter uma experiência em sala de aula com motores de Stirling, pode simplesmente imprimir um para cada aluno da classe.Isso é muito mais interessante do que ter apenas alguns motores para os alunos verem.
Don’s Solution to the Printable pistão Problem
the difficult part with printing an entire 3D Stirling engine is the pistão. As impressoras atuais não permitem imprimir um pequeno pistão de diâmetro com precisão suficiente para que ele funcione.A solução de Don era imprimir um pistão que funciona como foles. Na imagem acima, o pistão é branco. Seu site é chamado de projetos para imprimir e há um link para ele aqui a partir de nossa página de links de motor de Stirling.
potência submarina
potência submarina – propulsão independente do ar
a Marinha dos Estados Unidos contratou submarinos de design sueco, feitos pela SAAB (anteriormente Kockums) para se engajar em jogos de guerra. Os seus submarinos silenciosos que utilizam motores de Stirling, revelaram-se” mortais ” em simulação.
Stirling engines excel in any applications where people place a very high value on silence.Uma vez que os motores Stirling podem ser construídos para serem essencialmente silenciosos, eles são uma combinação natural para alimentar submarinos.
O Construtor de submarinos Sueco SAAB (anteriormente Kockums) adicionou um motor Stirling às suas classes de submarinos Gotland e Södermanland.
Diesel + Baterias + Estirling
o motor de Stirling SAAB usa para os submarinos da classe Gotland Sueca.
estes submarinos utilizam o que é chamado de propulsão independente do ar para lhes permitir permanecer submersos em plena capacidade operacional por várias semanas.
são essencialmente Submarinos diesel-eléctricos que podem simplesmente prolongar o seu tempo de funcionamento (até duas semanas) com o motor Stirling a tapar as baterias.
Stirling engines also power the Japanese submarine Soryu class submarine and are rumored to power some new Chinese submarines2.
Ar Condicionado
não é imediatamente óbvio quando se olha para um motor de Stirling, mas cada motor de Stirling pode ser transformado em uma bomba de calor, ligando um motor elétrico ao eixo de saída e rodando o motor elétrico.
é claro que os motores de agitação a baixa temperatura, que foram concebidos para funcionar com pequenas diferenças de temperatura só produzirão pequenas diferenças de temperatura quando são operados por um motor.
portanto, não tente fazer isto com um motor de Stirling com uma diferença de temperatura baixa.
Tente Automobilismo Chama-Aquecido Motor
Mas, se você anexar um motor elétrico para o eixo de saída de qualquer motor Stirling projetado para executar em altas diferenças de temperatura, e execute o motor elétrico, de um lado vai ficar quente e o outro lado vai ficar frio.
você pode fazer isso mesmo com modelos muito simples, então tente.
os motores de Stirling podem ser utilizados como aparelhos de Ar Condicionado
obviamente, os refrigeradores concebidos para o efeito funcionarão melhor do que os motores que foram convertidos para serem refrigeradores.
se você quiser construir uma para ar condicionado uma casa, você estará competindo contra a tecnologia de refrigeração de ciclo de vapor bem estabelecida que foi reduzida no preço ao longo de muitas gerações de fabricação.
assim, uma vez que a maioria das pessoas tomam as suas decisões de compra de novos frigoríficos e ar condicionado com base em grande parte no preço de compra inicial e uma vez que um novo ar condicionado do motor de Stirling provavelmente seria inicialmente mais caro, esta não é uma aplicação que você provavelmente verá em uso amplo a qualquer momento em breve.
mas foram construídos aparelhos de ar condicionado e frigoríficos para motores de Stirling.
mas onde a tecnologia do ciclo de Stirling realmente brilha é onde outras tecnologias não podem competir facilmente, por exemplo, em criocoolers.
Crioolers
um Criooler feito por Janis3 usado em gás de troca estática.
se quiser atingir temperaturas muito frias para refrigeração electrónica para atingir a supercondutividade ou para fins de investigação, os motores de Stirling que foram especificamente concebidos para serem refrigeradores são uma excelente escolha.
Coolers like this were originally developed at Phillips Electronics in the 1950s and continue to be sold and used today.
se precisar de um para as suas aplicações industriais, estão disponíveis.
refrigeradores de dois estágios podem produzir temperaturas até cerca de 20 graus Kelvin, que é frio o suficiente para liquefazer hidrogênio e néon.
bem-estar para cientistas e engenheiros
sobre este assunto, parece que não estou a ser sério, mas realmente estou.
uma certa quantidade do orçamento de investigação do governo é gasta todos os anos em projectos de desenvolvimento de novas tecnologias. É uma questão de ordem pública.
nos muitos anos em que tenho estado interessado em motores de Stirling, eu vi as pessoas se candidatarem, e receber, bolsas de pesquisa do governo, a fim de desenvolver motores de Stirling.Por que isso é um problema?
o problema com esta investigação financiada pelo governo é que raramente resulta em novos produtos para as pessoas comprarem. Os produtos são muitas vezes projetados para um alto nível de eficiência, complexidade e custo, que os torna impossíveis de produzir e vender comercialmente.
tome a companhia Sunpower de Atenas, Ohio, por exemplo.
eles desenvolveram muitos produtos interessantes ao longo dos anos, mas tentar encontrar algum deles no mercado hoje. Você realmente não pode.
o cliente é a próxima Bolsa de pesquisa do Governo
Sunpower passou tantos anos criando produtos interessantes que nunca chegaram ao mercado, que minha única suposição pode ser que eles realmente não pretendem trazer produtos para o mercado.
em vez disso, eles criaram estes produtos, a fim de obter a próxima rodada de dinheiro de pesquisa do governo.
não há nada necessariamente errado com isso, apenas lembre-se que os subsídios do governo raramente resultam em novos produtos.Se você está interessado em saber por que projetos de pesquisa, muitas vezes não resultam em novos produtos, leia minha página sobre por que os motores de Stirling não são mais populares.
golpes de investimento
lotes de empresas de motores Stirling vieram e foram ao longo dos anos. Tanto a tecnologia como os mercados são difíceis, pelo que suponho que é de esperar alguma coisa disso.
mas há um tipo especial de empresa que vem e vai que parece nunca ter tido qualquer intenção de fazer qualquer coisa a não ser levantar dinheiro dos investidores e pagar altos salários para os diretores.
eles sempre têm belos sites e belos escritórios. Muitas vezes eles até têm um protótipo que eles compraram de um desenvolvedor.
mas parece não ter havido nenhuma tentativa real de trazer os motores de Stirling para o mercado com alguns destes scammers/companhias.
How They Make it Look Real
the prototype will usually be purchased from an engineer who spent a huge amount of time developing it.
ele vende – o aos vigaristas sobre a história de que eles vão trazer o seu produto para o mercado com a sua superior experiência de marketing.
tiram-lhe fotografias, constroem um belo website, publicam brochuras brilhantes, angariam muito dinheiro dos investidores e desaparecem na história.
o ciclo do esquema e do desaparecimento parece repetir-se
isto aconteceu tantas vezes que fico deprimido sempre que vejo um novo.Então, vigaristas, por favor encontrem um centro de tecnologia diferente para os vossos esquemas.Obviamente há uma necessidade de dinheiro novo investidor para fazer o tipo certo de desenvolvimento de motores de Stirling, mas as empresas com um histórico de ter bom pessoal de marketing e nenhum pessoal de engenharia provavelmente não são as que trazem novos produtos de motores de Stirling para o mercado.
Why Stirling Engines in Cars are Unlikely
Stirling engines make sense for a lot of applications, but powering automobiles is not one of them.Porquê?
- Eles são lentos para iniciar
- É difícil alterar os níveis de potência rapidamente
- Eles não acelerar rapidamente
- Eles são mais pesados e mais caros
Motores Stirling Gosta de Correr em Velocidade Constante,
todas estas coisas, mais o fato de que eles são mais caros do que um motor de combustão interna típica, torná-los uma má mistura para carros.
veículos híbridos
agora que estamos vendo mais veículos híbridos, mais pessoas estão considerando o impacto que um motor Stirling poderia ter.
os motores de Stirling fazem sentido como uma fonte de energia em algum veículo híbrido elétrico, mas, mais uma vez, eles tendem a ser pesados.
se você pode resolver o problema do peso, eles podem ser uma boa combinação.E os motores de Stirling para a energia Solar?
parece bastante óbvio que os motores de Stirling podem ser usados para funcionar com energia solar concentrada.
o problema com esta abordagem é que os programas de engenharia para desenvolver estes motores geralmente tiveram alta eficiência como o objetivo. Isto significa que ligas caras de alta temperatura serão usadas e no momento em que o motor está funcionando como esperado, é muito caro para competir com as células solares.
a concentração de sol produz motores de alta temperatura que devem utilizar metais caros de alta temperatura e, embora muita pesquisa tenha sido feita nesta área, nenhum produto comercial está disponível no mercado hoje.
motores de Stirling movidos a energia nuclear profunda
os motores de Stirling podem funcionar em qualquer forma de calor. No que diz respeito ao motor, o calor de um isótopo nuclear é tão bom quanto qualquer outro tipo de calor.
this has been well researched in what is called Stirling radioisotope generators for use in space exploration.
Importante Quando os Satélites não Estão Perto do Sol,
É fácil pensar que as células solares podem ser usados em qualquer lugar no espaço, mas eles não podem.
Como um satélite voa mais longe da órbita da Terra em torno do Sol, a solar, a densidade não é suficiente para a alimentação da eletrônica na via satélite e você precisa de um outro método para a produção de energia.
Stirling engines have been developed for this application, using a radioactive isotope as the heat source connected to a Stirling engine.
mais potência a partir do mesmo plutónio
motores de Stirling configurados desta forma, podem produzir cerca de três vezes mais electricidade do que obteriam usando um Device termelétrico⁴.
os motores podem ser desenvolvidos para funcionar quatro anos sem qualquer manutenção.Sunpower of Athens Ohio, builds these for NASA⁵.
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1foto Credit: Ökofen
2Farley, R. (2018). “Air-Independent Propulsion Submarines: Stealthy, Cheap and the Future?”The National Interest. Washington, DC Center for National Interest. Retrieved from http://nationalinterest.org/blog/the-buzz/air-independent-propulsion-submarines-stealth-cheap-the-24245
3photo Credit: Janis
⁴Schreiber, J., & Wong, W. (2007). Advanced Stirling Radioisotope Generator for NASA Space Science and Exploration Missions. Cleveland, OH: National Aeronautics and Space Administration. Retrieved from: https://web.archive.org/web/20120929064709/http://www.grc.nasa.gov/WWW/TECB/RPS_ASRG_%20Handout.pdf
⁵ Administração Nacional da Aeronáutica e do espaço. (Abril de 2018). Centro de pesquisa Glenn da NASA. Retrieved from https://tec.grc.nasa.gov/rps/stirling-research-lab/advanced-stirling-convertor/