American Stirling Company

moderna användningar av Stirling-motorer

deras praktiska tillämpningar idag

du säger förmodligen något liknande till dig själv: ”om Stirling-motorer är så coola, vad används de för idag?”

dagens användning av Stirling-motorer sträcker sig från leksaker och vedspisfläktar till kombinerade värme-och kraftverk för företag, till att driva de tystaste och dödligaste ubåtarna i haven.

så vilka användningsområden ingår i den här artikeln?

denna sida innehåller endast Stirling-motorer som är lättillgängliga produkter. Det inkluderar inte forskningsprojekt eller historiska Stirlingmotorer.

jag har också skrivit om varför vissa specifika användningar av Stirling-motorer som motorer för din bil och effektiva Solar Stirling-motorer inte kommer att fånga på heller.

klicka eller tryck på länkarna nedan för att hoppa till det avsnittet:

1. leksaker
2. undervisningsverktyg
3. vedspis fläktar
4. Kombinerad värme och kraft
5. Cool 3D – utskrift exempel
6. ubåt makt
7. luftkonditionering och kylning
8. cryocoolers
9. välfärd för forskare och ingenjörer
10. investeringsbedrägerier
11. Stirling – motorer för bilar-aldrig
12. Solkraftgeneratorer-effektiva och övervärderade
13. Deep Space kärnkraft Stirling-motorer

leksaker

stirling motor leksaker kan vara förtrollande och detta har varit sant sedan sedan Robert Stirling uppfann dem.

det finns fortfarande antika Stirling motorer leksaker som byggdes strax efter Robert Stirling uppfann motorn.

äldsta befintliga antika Stirling motor

vanligtvis körs de på en alkoholflamma och det finns tusentals variationer av möjliga motordesigner.

mina personliga favoriter ur visuell synvinkel är de som bara har många rörliga delar.

låg temperaturskillnad leksaker

jag är också ett stort fan av låg temperaturskillnad Stirling motorer som kan köras på värmen i en kopp varmt vatten eller värmen i din hand.

priserna börjar runt $30 och går upp till hur mycket du vill betala.

undervisningsverktyg

Stirling-motorer hjälper eleverna att engagera sig på ett säkert sätt

Stirling-motorer har en speciell plats i universitets-och skolklassrum.

detta gäller särskilt för Lågtemperaturskillnaden Stirling motorer som kan köras utan att fylla upp ditt klassrum med kolmonoxid rök.

det är något med att se en motor köra på värmen från en kopp varmt vatten eller värmen från din hand som är inspirerande. Dessa motorer drar vetenskaps-och ingenjörsstudenter till ett djupare intresse för och förstår, alla typer av motorer.

fysik-och ingenjörslaboratorier kan särskilt dra nytta av en instrumenterad Stirling-laboratoriemotor som kan köras utan rökhuv och utan risk för kolmonoxidläckage.

Vedspisfläktar

ett av de stora problemen med att använda en vedspis för att värma ett hus är att det vanligtvis blir för varmt nära kaminen medan andra delar av rummet blir för kalla.

självklart behöver du ett sätt att flytta luften runt huset och i vissa fall kommer du att använda vedspisen i ett område där el inte är tillgänglig eller om du bara inte vill använda den av någon anledning.

det är där Stirling engine vedspis fläktar lysa. Vi har en detaljerad sida om antika och moderna Stirling-fans som du kan njuta av.

flytta luft utan el

du kan köpa vedspisfläktar för att flytta luften försiktigt runt i rummet utan el.

Ställ bara in fläkten ovanpå vedspisen, vänta tills den blir varm, vänd fläktbladen och du får en fläkt som rör luften försiktigt och tyst runt i rummet.

förvänta dig inte att detta flyttar luften som en stark elektrisk fläkt skulle göra. Men om du har en vedspis och läser detta kan du njuta av att använda en Stirling-motorfläkt för att göra temperaturen i ditt rum jämnare.

Kombinerad värme och kraft

ett av problemen med alla typer av motorer är att de inte är tillräckligt effektiva. Varje gång en motor har heta gaser som går ut i avgasröret, är den heta avgasströmmen energi som du betalat för, men fick inte använda.

men tänk om du kunde ställa in en motor så att du gjorde två saker som var värdefulla för dig samtidigt? Till exempel, generera el samtidigt och även göra varmt vatten för att värma ditt hus.

det finns flera företag med produkter på marknaden idag som tillverkar el och även genererar varmvatten för användning i uppvärmning av bostäder och byggnader eller inhemska eller kommersiella varmvattenbehov.

du kan njuta av att läsa om våra rekommenderade kombinerade värme-och kraftmotorer.

coolt 3D-Utskriftsexempel

när 3D-skrivare först blev tillgängliga insåg jag omedelbart att de kunde användas för att bygga en Stirling-motor. Många andra gjorde det också.

den enda frågan var hur mycket av motorn kan du faktiskt skriva ut? Självklart, det mest intressanta och det svåraste att göra skulle vara att skriva ut hela motorn utan icke-tryckta delar krävs.

delvis tryckta motorer

de första tryckta Stirlingmotorerna jag såg var bara delvis tryckta.

de använde kullager för svänghjulet och några metalldelar tillsammans med en Airpot-märke mycket slick grafitkolv som körs i en glascylinder.

det fanns många dyra inköpta komponenter i de fist 3D-tryckta Stirlingmotorerna.

jag visste att det skulle vara mycket mer intressant om någon kunde räkna ut ett sätt att skriva ut hela motorn.

jag spenderade också mycket tid på att utveckla mina egna 3D-tryckta Stirling-motorer. Det var inte lätt.

coolaste 3D-Utskriftsexempel någonsin

lyckligtvis Don Clucas av Christ Church, Nya Zeeland, listat ut hur man skriver ut en hel Stirling motor utan att använda några inköpta komponenter alls.

Don hade tidigare designat Whispergen combined heat and power Stirling-motorn, så han var en erfaren Stirling-motordesigner och att räkna ut hur man skriver ut en hel Stirling-motor utan att behöva köpa ytterligare komponenter var nästan mirakulöst.

Skriv ut en motor för varje elev

nu om din skola har en 3D-skrivare och du vill ha ETT klassrumsexperiment med Stirling-motorer, kan du helt enkelt skriva ut en för varje elev i klassen.

det är mycket mer intressant än att bara ha några motorer för eleverna att titta på.

Dons lösning på det utskrivbara Kolvproblemet

den svåra delen med att skriva ut en hel 3D Stirling-motor är kolven. Nuvarande skrivare låter dig inte skriva ut en kolv med liten diameter tillräckligt noggrant för att den ska fungera.

Dons lösning var att skriva ut en kolv som fungerar som en bälg. I bilden ovan är kolven vit. Hans hemsida heter Projects to Print och det finns en länk till den här från vår Stirling engine links-sida.

Submarine Power

Submarine Power-luft oberoende framdrivning

Stirling-motorer utmärker sig i alla applikationer där människor lägger ett mycket högt värde på tystnad.

eftersom Stirling-motorer kan byggas för att vara väsentligen tysta, är de en naturlig match för att driva ubåtar.

den svenska ubåtsbyggaren SAAB (tidigare Kockums) lade till en Stirling-motor till sina ubåtar på Gotland och S Issuermanland.

Diesel + batterier + Stirling

dessa ubåtar använder det som kallas luftoberoende framdrivning för att göra det möjligt för dem att hålla sig nedsänkta i full operativ kapacitet i upp till flera veckor.

de är i huvudsak dieselelektriska ubåtar som helt enkelt kan förlänga sin driftstid (med upp till två veckor) med Stirling-motorn som fyller på batterierna.

Stirling-motorer driver också den japanska ubåten Soryu klass ubåt och ryktas för att driva några nya kinesiska ubåtar2.

luftkonditionering

det är inte omedelbart uppenbart när man tittar på en Stirling-motor men varje Stirling-motor kan omvandlas till en värmepump genom att fästa en elmotor på utgående axel och köra elmotorn.

naturligtvis låg temperaturskillnad Stirling motorer, som var konstruerade för att köras på små temperaturskillnader kommer endast att producera små temperaturskillnader när de drivs av en motor.

så försök inte göra detta med en låg temperaturskillnad Stirling motor.

försök att köra en Flamuppvärmd Motor

men om du ansluter en elmotor till utgångsaxeln på någon Stirling-motor som är konstruerad för att köra på högre temperaturskillnader och köra elmotorn blir den ena sidan varm och den andra sidan blir kall.

du kan göra det även med mycket enkla modeller, så prova det.

Stirling-motorer kan användas som luftkonditioneringsapparater

uppenbarligen kommer specialbyggda kylare att fungera bättre än motorer som har omvandlats till kylare.

om du vill bygga en till luftkonditionering ett hus, kommer du att konkurrera mot väletablerad ångcykel kylteknik som har sänkts i pris under många generationer av tillverkning.

så eftersom de flesta människor gör sina inköpsbeslut för nya kylskåp och luftkonditioneringar bygger till stor del på ursprungliga köpeskillingen och eftersom en ny Stirling motor luftkonditioneringen skulle förmodligen initialt dyrare, detta är inte ett program som du sannolikt kommer att se i stor utsträckning någon gång snart.

men Stirling motor luftkonditioneringar och kylskåp byggts.

men där Stirling cycle technology verkligen lyser är där andra tekniker inte lätt kan konkurrera, till exempel i cryocoolers.

Kryokylare

om du vill uppnå mycket kalla temperaturer för kylelektronik för att uppnå supraledning eller för forskningsändamål är Stirling-motorer som har utformats speciellt för att vara kylare ett utmärkt val.

kylare som denna utvecklades ursprungligen på Phillips Electronics på 1950-talet och fortsätter att säljas och användas idag.

om du behöver en för dina industriella applikationer är de tillgängliga.

tvåstegs Stirling-kylare kan producera temperaturer ner till cirka 20 grader Kelvin, vilket är tillräckligt kallt för att kondensera väte och neon.

välfärd för forskare och ingenjörer

i detta ämne låter det som om jag inte är seriös, men det är jag verkligen.

en viss del av regeringens forskningsbudget spenderas varje år på nya teknikutvecklingsprojekt. Detta är en fråga om allmän ordning.

under de många år som jag har varit intresserad av Stirling-motorer har jag sett människor ansöka om och få statliga forskningsbidrag för att utveckla Stirling-motorer.

Varför är detta ett Problem?

problemet med denna statligt finansierade forskning är att det sällan resulterar i nya produkter för människor att köpa. Produkter är ofta konstruerade till en hög grad av effektivitet, komplexitet och kostnad, vilket gör dem omöjliga att producera och sälja kommersiellt.

ta företaget Sunpower i Aten, Ohio till exempel.

de har utvecklat massor av intressanta produkter genom åren, men försöker hitta någon av dem på marknaden idag. Du kan verkligen inte.

kunden är nästa Statliga forskningsbidrag

Sunpower har spenderat så många år på att skapa intressanta produkter som aldrig nått marknaden, att mitt enda antagande kan vara att de verkligen inte hade för avsikt att ta med produkter till marknaden.

istället skapade de dessa produkter för att få nästa omgång av regeringens forskningspengar.

det finns inget nödvändigtvis fel med det, kom bara ihåg att statliga bidrag sällan resulterar i nya produkter.

om du är intresserad av varför forskningsprojekt, ofta inte resulterar i nya produkter, läs min sida om varför Stirling-motorer inte är mer populära.

investeringsbedrägerier

massor av Stirling-motorföretag har kommit och gått genom åren. Både tekniken och marknaderna är svåra, så jag antar att något av det borde förväntas.

men det finns en speciell typ av företag som har kommit och gått som verkar aldrig ha haft någon avsikt att göra något annat än att samla in pengar från investerare och betala höga löner till styrelseledamöterna.

de har alltid vackra webbplatser och vackra kontor. Ofta har de till och med en prototyp som de köpte från en utvecklare.

men det verkar inte ha varit något verkligt försök att få Stirling-motorer till marknaden med några av dessa scammers/företag.

hur de får det att se riktigt ut

prototypen kommer vanligtvis att köpas från en ingenjör som tillbringade mycket tid på att utveckla den.

han säljer det till svindlarna på historien att de kommer att föra sin produkt till marknaden med sin överlägsna marknadsföringskompetens.

de tar bilder av det, bygger en vacker webbplats, publicerar glansiga broschyrer, samlar in mycket pengar från investerare och bleknar i historien.

Scam och Vanish Cycle verkar upprepa sig

detta har hänt så många gånger att jag bara blir deprimerad varje gång jag ser en ny.

så, scammers, vänligen hitta ett annat teknikcenter dina bedrägerier runt.

det finns uppenbarligen ett behov av nya investerarpengar för att göra rätt typ av Stirling-motorutveckling, men företag med en historia av att ha bra marknadsföringspersonal och ingen ingenjörspersonal är förmodligen inte de som tar med nya Stirling-motorprodukter på marknaden.

varför Stirling-motorer i bilar är osannolika

Stirling-motorer är vettiga för många applikationer, men att driva bilar är inte en av dem.

varför?

1. de är långsamma att starta
2. det är svårt att snabbt ändra effektnivåer
3. de accelererar inte snabbt
4. de är tyngre och dyrare

Stirling-motorer gillar att köra med konstant hastighet

alla dessa saker, plus det faktum att de är dyrare än en typisk förbränningsmotor, gör dem till en dålig mix för bilar.

hybridfordon

nu när vi ser fler hybridfordon överväger fler människor vilken inverkan en Stirling-motor kan ha.

Stirling-motorer är vettiga som en kraftkälla i vissa elektriska hybridfordon, men återigen tenderar de att vara tunga.

om du kan lösa viktproblemet kan de vara en bra match.

solenergi generatorer

vad sägs om Stirling motorer för solenergi?

det verkar ganska uppenbart att Stirling-motorer kan användas för att köra på koncentrerad solenergi.

problemet med detta tillvägagångssätt är att ingenjörsprogrammen för att utveckla dessa motorer vanligtvis har haft hög effektivitet som mål. Det innebär att dyra högtemperaturlegeringar kommer att användas och när motorn går som förväntat är det för dyrt att konkurrera med solceller.

Concentrating sunshine producerar högtemperaturmotorer som måste använda dyra högtemperaturmetaller och medan mycket forskning har gjorts på detta område finns inga kommersiella produkter tillgängliga på marknaden idag.

Deep Space kärnkraftsdrivna Stirlingmotorer

Stirlingmotorer kan köras på någon form av värme. När det gäller motorn är värme från en kärnisotop lika bra som någon annan typ av värme.

detta har undersökts väl i vad som kallas Stirling radioisotopgeneratorer för användning i rymdutforskning.

viktigt när satelliter inte är nära solen

det är lätt att tro att solceller kan användas överallt i rymden, men de kan inte.

när en satellit flyger längre bort från jordens bana runt solen, är soltätheten helt enkelt inte tillräckligt för att driva elektroniken i satelliten och du behöver en annan metod för att producera kraft.

Stirling-motorer har utvecklats för denna applikation med en radioaktiv isotop som värmekälla ansluten till en Stirling-motor.

mer kraft från samma Plutonium

Stirling-motorer som är konfigurerade så här kan producera ungefär tre gånger så mycket el som de skulle få genom att använda en termoelektrisk enhet.

motorerna kan utvecklas för att köra fyra år utan underhåll.

Sunpower of Athens Ohio, bygger dessa för NASAANDO.

kommentera nedan

Tack för att du läste den här sidan.

vänligen lämna dina frågor, kommentarer eller förslag nedan.

var noga med att kolla in våra andra sidor på Gör-Det-Själv Stirling-motorer.

1fotokredit: Jacobkofen

2Farley, R. (2018). ”Luftoberoende Framdrivningsubåtar: snyggt, billigt och framtiden?”Det Nationella Intresset. Washington, DC Centrum för nationellt intresse. Hämtad från http://nationalinterest.org/blog/the-buzz/air-independent-propulsion-submarines-stealth-cheap-the-24245

3fotokredit: Janis

CNS, J., & Wong, W. (2007). Avancerad Stirling radioisotop Generator för NASA rymdvetenskap och prospektering uppdrag. Cleveland, Åh: nationell flygteknik och Rymdadministration. Hämtad från: 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. Hämtad från https://tec.grc.nasa.gov/rps/stirling-research-lab/advanced-stirling-convertor/