Как сделать мощный двигатель стирлинга своими руками
Мощный двигатель Стирлинга
Новые двигатели современного автомобилестроения почти достигли своего пика, кажется уже нечего усовершенствовать. Добавление в систему ДВС турбонаддува повышает мощность, но уменьшает ресурс двигателя, оно и понятно, объем двигателя небольшой, а из него выжимают мощь, как у мотора большего объема, но без турбины. Инженеры автоиндустрии начинают перебирать все возможные направления в развитие двигателестроения. Некоторые разрабатывают супертопливо, некоторые ищут нестандартные конструкции силового агрегата, некоторые планируют создать современный двигатель на базе двигателя Роберта Стирлинга, который был создан в 19 веке. Сейчас продаются сувениры ДВС, купить двигатель Стирлинга можно и на алиэкспресс.
Схема работы двигателя Стирлинга
Двигатель Стирлинга — это устройство, которое преобразует внешнюю энергию в полезную механическую. Это достигается за счет изменения температуры жидкости или газа, циркулирующие в замкнутой системе двигателя.
Кто понимает физические законы, тому легко понять принцип работы любого двигателя. Что касается данного силового агрегата, то схема его выглядит следующим образом: внизу устройства устройства находится газ, например, воздух, который нагревается и расширяясь толкает поршень. Затем горячий воздух попадает в верхнюю часть ДВС и охлаждается радиатором. Избыточное давление, которое толкало поршень снижается, и поршень опускается, затем воздух опять нагревается и поднимает поршень. Так повторяются циклы.
Три основных варианта двигателя Стирлинга
Модификация Альфа
Мотор устроен таким образом, что он имеет и горячий цилиндр-поршень, и холодный цилиндр-поршень. Горячий поршень толкается от расширения воздуха, а холодный расположен в системе охлаждения и движется от остывания воздуха.
Модификация Бета
Данная конструкция предполагает, что цилиндр и поршень нагреваются с одной стороны и охлаждаются с другой. Поршень толкает в сторону холодной части, а вытеснитель толкает в сторону горячей. Регенератор перемещает остывший воздух в горячий рабочий объем цилиндра.
Модификация Гамма
Устройство данной модификации состоит из двух цилиндров и поршней. Имеет регенератор циркуляции газа. Один цилиндр горячий с одной стороны и холодный с другой, в нем поршень и вытеснитель. Второй цилиндр полностью холодный, там только поршень. 
Плюсы двигателя Стирлинга
Также большим плюсом по сравнению с обычными двух тактными или четыерхтактрыми двигателями внутреннего сгорания является то, что двигателю Стирлинга не нужно дополнительное навесное оборудование, такое как газораспределительный механизм, коробка переключения передач, стартер.
Ресурс двигателя Стирлинга — больше 100 тысяч работы без остановки.
Немаловажный плюс — бесшумность работы. Такой двигатель не нуждается в удалении отработанного газа. В нем не может быть детонации двигателя, вибрация практически отсутствует.
Конструкция двигателя Бета
Преимущество для окружающей среды — это двигатель, который не загрязняет экологию, а значит это залог здоровья.
Минусы двигателя Стирлинга
Невозможно в настоящее время массовое применения данного вида двигателя. Для таких агрегатов требуется большие радиаторы охлаждения. Теплообменник должен быть сделать из материалов, устойчивых к высоким температурным воздействиям.
Коэффициент полезного действия
КПД от разности температур в двигателе может достигать около 70%. По циклу Карно на графике КПД выглядит следующим образом. 
На практике был установлен 4-х цилиндровый двигатель Стирлинга на автомобиль был установлен вначале 20 века и выдал 35% КПД.
Американская автомобильная компания Mechanical Technology Inc (Меканикал Технолоджи Инкопорейтед) создает двигатели Стирлинга. Их ДВС выдают КПД 43,5%.
Примеры успешного применения двигателей Стирлинга
Во второй половине 20 века несколько компаний начали разрабатывать моторы Стирлинга и устанавливать их на легковые автомобили. 
Успешные модели оказались у таких компаний, как Ford Motor Company, Volkswagen Group, UNITED STIRLING (Швеция), General Motors, модель Стирлинга «Philips 4-125DA» (Нидерланды).
Видео
Фильм «Роберт Стирлинг и его двигатель».
Как работает двух цилиндровый вакуумный двигатель.
Что такое двигатель Стирлинга и как его сделать своими руками
Дата публикации: 12 ноября 2019
В 1816 году преподобный Роберт Стирлинг, стремившийся создать более безопасную альтернативу паровым двигателям, котлы которых часто взрывались из-за высокого давления пара и доступных в то время примитивных материалов, изобрёл новое устройство. Как и другие похожие агрегаты, двигатель Стирлинга преобразует тепловую энергию в механическую. Его существенная особенность заключаются в том, что это разновидность двигателя внешнего сгорания. Это значит, что в нём используется фиксированное количество рабочего тела, обычно воздуха, а тепло, потребляемое им, подводится извне. Это позволяет устройству работать практически на любом источнике тепла, включая ископаемое топливо, горячий воздух, солнечную, химическую и ядерную энергию. Он также может работать с очень низкими температурными перепадами.
Конструкция двигателя Стирлинга
Агрегаты бывают разных форм, большинство из которых — варианты четырёх базовых конфигураций, главные их части следующие:
Как работает двигатель Стирлинга
Если рассматривать рабочую схему двигателя Стирлинга на примере альфа-конфигурации, где фиксированное количество воздуха или другого рабочего тела заключено в два цилиндра, один из которых горячий, а другой — холодный, перемещается между ними вперёд и назад. Газ нагревается и расширяется в горячем цилиндре, охлаждается в холодном, там же он сжимается, по ходу отдавая энергию для выполнения механической работы.
Надо отметить, что два поршня соединены с коленчатым валом, но их движения не совпадают по фазе на 90 ° между верхней и нижней частями. Поэтапно это выглядит следующим образом:
Регенератор, расположенный в воздушном канале между двумя поршнями, не строго необходим в конструкции двигателя Стирлинга, но служит для повышения эффективности двигателя. Обычно это металлическая или керамическая матрица с большой площадью поверхности, способная поглощать или отдавать тепло. С ее помощью можно снизить расход топлива и повысить общую эффективность рабочего цикла. Канал для переноса газа между двумя цилиндрами по существу мертвое пространство, часто он остается максимально коротким.
Двигатели Стирлинга использовались в различных формах с 1930-х годов в качестве движущей силы для целого ряда транспортных средств с двигателями мощностью 75 кВт и более. Несмотря на то, что ранние разработки были предназначены для автомобильной промышленности, из-за своей низкой удельной мощности двигатель Stirling больше подходит для стационарного применения, а в последние годы его стали больше использовать для производства электрической энергии:
Как сделать самостоятельно
Несмотря на кажущуюся простоту, сделать двигатель Стирлинга своими руками в домашних условиях непросто. На это нужно потратить немного времени, уделяя внимание деталям. Никакие станки не потребуются. Вот несколько советов для тех, кто решился на эксперимент.
Когда катушки будут готовы, стоит проверить, что у всех одинаковое сопротивление, а провод без разрывов.
Двигатель Стирлинга своими руками
Чертежи по которым делал этот двигатель стирлинга https://yadi.sk/i/CWHbK0rjq4ivL
Найдены возможные дубликаты
Крутая машинка. Вот если бы ещё она была в форме нефтяного насоса был бы кайф
за чертежи большое спасибо
А теперь надо научиться таим образом вырабатывать электричество. Хотя бы для зарядки переносных устройств.
Давненько вы не появлялись 🙁
Когда следующий пост по ардуинкам? 🙂
В любом случае вашему посту мы будем рады. Надеюсь у вас появится немного свободного и лишнего времени 🙂
«Своими руками» можно хоть адронный коллайдер собрать, вы только детали дайте.
Так он и детали сам вытачивал.
Ок, тогда выдайте станок, на котором он вытачивал детали 🙂
тв-4/6 и нгф-110 у него на данный момент в работе.
«Большой» токарный восстанавливает.
Интересная механика работы, даже не подумал бы, что так «можна»
По над стенками? А не с Кубани ты часом? 🙂
вот у меня больше вопрос где взять уже готовые запчасти? на радиорынке?
ну и лексикон у этого чувака. быдлячий. я бы сказал не стоит ему самому видосы озвучивать.
Голова быка на стену
Было свободное время, решил сделать голову быка на стену. Зачем? А просто так. Сварил каркас головы из проволоки.
Из проволоки часто делаю скульптуры, поэтому проблем небыло. Дальше я посмотрел ролик на Ютубе как обшивать скульптуры искусственным газоном. Купил газон, скульптуру обтянул сеткой.
Потом я целый день пытался обшить голову, но газон жёсткий как кусок линолеума, вобще непонятно как им обшивать и я блин психанул. Поехал купил мешок шпаклёвки гипсовой. И начал мазюкать.
Две недели бардака в квартире и голова готова! Вес 21 кг. На шею светильник колокольчик. Но вешать как оказалось негде)
Как я кружку из дуба и рога мастерил
Сделал сам. Осторожно Длиннопост.
Состав: Цельный дуб, медь, рог северного оленя, эпоксидка и полгода работы.
Дисклеймер: Знатоки работы по дереву меня скорее всего линчуют. Но я-то не мастер и делал подобное первый раз, на половину по своему разумению, на другую с помощью разрозненной и очень скупой информации в интернетах (никто же не любит делиться секретами), поэтому не судите строго!
В конце августа 2020г, после реставрации сундука моей прапра, захотелось мне еще поработать с деревом. И пришла мне идея сделать кружку дубовую, да не простую, а из цельного дуба. Пошёл я по лесам да полям искать дубок подходящий. Нашёл несколько вариантов подходящих, да рука не поднялась красавцев рубить. Пошёл искать вариант, чтоб и дуб подходящей толщины найти и дереву не навредить. В итоге нашёл дуб с толстой сломанной веткой, которая, к тому же, частично вросла в берёзу. Её-то я и использовал. Отрезал и на всякий случай срез завощил.
Вышел вот такой «пенёк». Всё оставшееся время я его только так и называл. Далее нужно было его просушить, чтоб можно было с ним работать. Завернул его в мешковину и отложил до лучших времён.
Прошла осень. В конце ноября обещали похолодания и включили батареи на полную мощность. Температура подскочила почти до 30, а влажность резко упала до 20-21. Спустя пару дней такого режима, услышал я хруст неприятный со стороны мешка. Открываю его, а там меня встречает множество улыбок на моём Пне.
Отпилил выпирающую часть, чтоб он с обоих концов ровный был и заодно посмотреть как глубоко пошли трещины. А трещины пошли глубоко и весь ужас заключался в том, что они увеличивались на глазах! В срочном порядке заказал льняного масла, чтоб его в нём замочить и стал счищать кору. Потом отшкурил грубо, чтоб убрать остатки неровностей, обмотал армированным скотчем, чтоб хоть как-то уменьшить растрескивание. Примерно тогда же я добыл рог северного оленя, который решил использовать для ручки
Пришло масло, и я сразу же залил свой пенёк. Это важно было сделать, чтоб остановить растрескивание, а также для дальнейшей работы. Для тех кто не знает, цитирую: «Льняное масло традиционно применяется для обработки домов и изделий из древесины. Несомненно, льняное масло для дерева является ценнейшим продуктом, который наилучшим образом обеспечивает сохранность и защиту древесного материала. Классический вариант предполагает использование средства в чистом виде.»
При взаимодействии с ультрафиолетом льняное масло полимеризуется, защищает и усиливает древесину. Ну да, еще и экологично.
Дальше, согласно плану, его в этом масле нужно будет сварить, что вытравит все остатки влаги, а все поры зальёт этим самым маслом. К сожалению, я узнал, что при этом процессе будет очень сильный запах, который будет очень и очень долго выветриваться. На улице это не сделаешь, декабрь.
Пришёл Новый Год! Поехал отмечать к родителям в загородный дом и прихватил с собой свой пенёк. Первым делом 1го января стал его варить в сарае.
Масло нагрелось, пошла пена. Насколько я понял, это воздух и влага стали из него выходить. Пришлось её снимать половником. Спустя 2 часа варки он стал золотистым, спустя 4 часа потемнел, что говорит о его полной готовности
Далее необходимо было запустить процессы полимеризации с помощью ультрафиолета. Если бы это было лето, то достаточно было бы его на улице под солнышком оставить. Но был январь. Поэтому, выписал себе УФ лампу, завернул кастрюлю фольгой и стал облучать. Облучал его недели 2-3, но он всё равно продолжал «потеть» льняным маслом, вытесняемым из пор. Каждый день с утра включал лампу, в течение дня протирал его, убирая излишки масла. На ночь выключал, давая пеньку отдохнуть.
Пока ждал полимеризации пня, выписал эпоксидки, так как надо было разобраться с этими трещинами. Нашёл какую-то, по описанию подходящую для столешниц и контакта с пищей, прозрачную, без запаха, довольно жидкую и сохнущую по 2-3 дня. Также купил синий краситель, и спустя пару экспериментов добился нужного мне цвета и стал заливать. Сначала один конец, затем другой. Я использовал скульптурный пластилин и уровень, чтобы заодно свой пенёк выровнять. Залил одну сторону, спустя 3 дня залил и другую. Излишки эпоксидки использовал для залива кристаллических формочек. Может для чего и пригодятся потом.
Теперь можно было приступать к самому сложному. Удалению сердцевины. Во тут-то у меня и начались серьёзные проблемы. Во-первых, это дуб. Во-вторых, это дуб, пропитанный полимером льна. Свёрла перегревались моментально и нужно было давать им остыть. Нужно было еще следить, чтоб не просверлить его насквозь. Сделал на свёрлах пометки из скотча и сверлил. Сверлил, сверлил, сверлил. Несколько дней. После этого начал выколупливать насверленное стамесками. И…. не рассчитал силу. Откололся кусок боковой стенки. Я был подавлен и разбит. Ходил по квартире неделю, завернувшись в плед (шучу). Конечно это расстроило, но я придумал как это починить. Заодно, это сильно облегчило выколупывание, так как я смог работать под разными углами.
После того, как я удалил сердцевину, немного отшкурил, затем приложил отломанный кусок, обмотал скотчем и залил дно. Когда дно засохло, залил трещины от скола и заодно проглазурировал стенки изнутри.
Теперь в пенёк можно заливать любую жидкость, в том числе чистый спирт без вреда для древесины или покрытия. Объём получился 441мл (немного не дотянул до 0.5, эх).
Снова поехал за город к родителям и там уже окончательно зашкурил пень от 80 до 2000.
Осталось сделать из оленьего рога ручку и прикрепить к кружке. Я очень долго думал и размышлял как это сделать, чтоб смотрелось красиво и подходяще, при этом не перекрывало саму кружку. Сначала думал использовать металлические ленты, но быстро отказался от этой мысли, когда мне в руки попал кусок медной трубки.
Я решил, что лучшим и самым красивым способом, в данном случае, будет соединить медной трубкой рог и пень напрямую. Сначала я пробурил рог вдоль, чтобы убрать сердцевину, в которой еще могла остаться органика, а также, для удобства заливки. Внутри рог пористый, я посчитал, что это будет не лишним. Затем примерил и отпилил трубку и сделал на её конце отверстие, чтобы оно залилось эпоксидкой и сидело в ручке намертво. Ну и залил. Спустя 3 дня высыхания принялся делать то же самое со стороны кружки. Сделал углубление в кружке (действовал очень аккуратно и использовал различные насадки для гравёра, нельзя было использовать сверло). Это заняло довольно много времени, как я описывал выше, это дуб с полимером. Сверла его не брали. Просверлил отверстие в трубке, а также в самой кружке, внутри того отверстия просверлил небольшие, но длинные углубления по типу «розы ветров», так как в кружке трубка совсем не глубоко и нужно было дополнительное укрепление. Затем взялся за пластилин, установил всё как надо и аккуратно заливал через шприц
Ну и наконец осталось только снова ошкурить, чтоб убрать мелкие косяки и мусор. И кружка готова!
Двигатель Стирлинга, принцип работы, конструкция и конфигурации
Двигатель Стирлинга, принцип работы, конструкция и конфигурации.
Двигатель Стирлинга — тепловая машина, в которой рабочее тело, в виде газа или жидкости, движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла.
Двигатель Стирлинга:
Двигатель Стирлинга — тепловая машина, в которой рабочее тело, в виде газа или жидкости, движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания.
Двигатель Стирлинга основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла.
Рис. 1. Двигатель Стирлинга
В XIX веке инженеры хотели создать безопасную замену паровым двигателям того времени, котлы которых часто взрывались из-за высоких давлений пара и неподходящих материалов для их постройки. Хороший вариант появился с созданием двигателя Стирлинга, который мог преобразовывать в работу любую разницу температур.
Двигатель Стирлинга был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года (английский патент № 4081). Однако первые элементарные « двигатели горячего воздуха» были известны ещё в конце XVII века, задолго до Стирлинга. Достижением Стирлинга является добавление узла, который он назвал «эконом». В современной научной литературе этот узел называется «регенератор». Он увеличивает производительность двигателя, удерживая тепло в тёплой части двигателя, в то время как рабочее тело охлаждается. Этот процесс намного повышает эффективность системы. Чаще всего регенератор представляет собой камеру, заполненную проволокой, гранулами, гофрированной фольгой (гофры идут вдоль направления потока газа).
Принцип работы двигателя Стирлинга:
Основной принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела, например, газа, в закрытом цилиндре.
Известно, что при нагревании газа его объём увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Это свойство газов и лежит в основе работы двигателя Стирлинга.
Двигатель Стирлинга использует цикл Стирлинга, который по термодинамической эффективности не уступает циклу Карно, и даже обладает преимуществом. Дело в том, что цикл Карно состоит из мало отличающихся между собой изотерм и адиабат. Практическое воплощение этого цикла малоперспективно. Цикл Стирлинга позволил получить работающий на практике двигатель в приемлемых размерах.
Рис. 2. Диаграмма «давление-объём» идеализированного цикла Стирлинга
Цикл Стирлинга состоит из четырёх фаз и разделён двумя переходными фазами:
– нагрев,
– расширение,
– переход к источнику холода,
– охлаждение,
– сжатие
– и переход к источнику тепла.
Нагрев и охлаждение рабочего тела (участки 4 и 2) производится вытеснителем. В идеале количество тепла, отдаваемое и отбираемое вытеснителем, одинаково. Полезная работа производится только за счёт изотерм, то есть зависит от разницы температур нагревателя и охладителя, как в цикле Карно.
Рабочий цикл двигателя Стирлинга beta-типа (наиболее распространенного) выглядит следующим образом:
Рис. 2. Рабочий цикл двигателя Стирлинга
где: a — вытеснительный поршень; b — рабочий поршень; с — маховик; d — огонь (область нагревания); e — охлаждающие ребра (область охлаждения).
1. Внешний источник тепла нагревает газ в нижней части теплообменного цилиндра. Создаваемое давление толкает рабочий поршень вверх (обратите внимание, что вытеснительный поршень неплотно прилегает к стенкам).
2. Маховик толкает вытеснительный поршень вниз, тем самым перемещая разогретый воздух из нижней части в охлаждающую камеру.
3. Воздух остывает и сжимается, рабочий поршень опускается вниз.
4. Вытеснительный поршень поднимается вверх, тем самым перемещая охлаждённый воздух в нижнюю часть. И цикл повторяется.
В машине Стирлинга движение рабочего поршня сдвинуто на 90° относительно движения поршня-вытеснителя. В зависимости от знака этого сдвига машина может быть двигателем или тепловым насосом. При сдвиге 0° машина не производит никакой работы (кроме потерь на трение) и не вырабатывает её.
Преимущества двигателя Стирлинга:
– «всеядность» двигателя. Двигатель Стирлинга может работать от почти любого перепада температур: например, между разными слоями воды в океане, от солнца, от ядерного или изотопного нагревателя, угольной или дровяной печи и т.д.,
– простота конструкции — конструкция двигателя очень проста, он не требует дополнительных систем, таких как газораспределительный механизм. Он запускается самостоятельно и не нуждается в стартере,
– увеличенный ресурс — простота конструкции, отсутствие многих «нежных» узлов позволяет двигателю Стирлинга обеспечить небывалый для других двигателей запас работоспособности в десятки и сотни тысяч часов непрерывной работы,
– экологичность — «стирлинг» не имеет выхлопа, а значит уровень его шума гораздо меньше, чем у поршневых двигателей внутреннего сгорания. Бета-стирлинг с ромбическим механизмом является идеально сбалансированным устройством и, при достаточно высоком качестве изготовления, имеет предельно низкий уровень вибраций (амплитуда вибрации меньше 0,0038 мм). Сам по себе «стирлинг» не имеет каких-то частей или процессов, которые могут способствовать загрязнению окружающей среды. Он не расходует рабочее тело. Экологичность двигателя обусловлена прежде всего экологичностью источника тепла,
– КПД двигателя Стирлинга составляет до 45 %.
Конфигурация и конструкция двигателя Стирлинга:
Существует несколько конфигураций двигателя Стирлинга:
– альфа-Стирлинг — содержит два раздельных силовых поршня в раздельных цилиндрах, один — горячий, другой — холодный. Цилиндр с горячим поршнем находится в теплообменнике с более высокой температурой, с холодным — в более холодном.
У данного вида двигателя отношение мощности к объёму достаточно велико, но, к сожалению, высокая температура «горячего» поршня создаёт определённые технические трудности. Регенератор находится между горячей частью соединительной трубки и холодной,
– бета-Стирлинг — цилиндр всего один, горячий с одного конца и холодный с другого. Внутри цилиндра движутся поршень (с которого снимается мощность) и вытеснитель, разделяющий горячую и холодную полости.
Газ перекачивается из холодной части цилиндра в горячую через регенератор. Регенератор может быть внешним, как часть теплообменника, или может быть совмещён с поршнем-вытеснителем,
– гамма-Стирлинг — тоже есть поршень и вытеснитель, но при этом два цилиндра — один холодный (там движется поршень, с которого снимается мощность), а второй горячий с одного конца и холодный с другого (там движется вытеснитель).
Регенератор может быть внешним, в этом случае он соединяет горячую часть второго цилиндра с холодной и одновременно с первым (холодным) цилиндром. Внутренний регенератор является частью вытеснителя.
Применение двигателя Стирлинга:
– универсальные источники электроэнергии,
– насосы,
– тепловые насосы,
– холодильная техника.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com, https://ru.wikipedia.org/wiki/Двигатель_Стирлинга, https://dvigyn.com/?p=1032
как работает как сделать двигатель стирлинга в домашних условиях
вакуумный большой термоакустический солнечный самодельный роторный простой низкотемпературный мощный рабочий двигатель внешнего сгорания альфа стирлинга
двигатель стирлинга из банок с генератором купить большой мощности своими руками чертежи видео дома домашних условиях квт кпд купить майнкрафт модель для сборки
двигатель стирлинга принцип работы сгорания скачать схема цена чертежи лучшая конструкция и максимальный кпд
модель сборка расчет мощность применение работа двигателя стирлинга купить
типы двигателей стирлинга