家炉と加熱システムブリキ缶から作られたスターリングエンジン。最大効率を備えた最適な設計を備えたスターリングエンジンはどれですか。ブリキ缶からのスターリングエンジン

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ブリキ缶から作られたスターリングエンジン。最大効率を備えた最適な設計を備えたスターリングエンジンはどれですか。ブリキ缶からのスターリングエンジン

かつて有名だったスターリングエンジンは、次のような理由で長い間忘れ去られていました。広く普及している別のエンジン（内燃機関）。しかし今日、私たちは彼について聞くことが増えています。もしかしたら、彼にはもっと人気が出て、現代社会の新たな変化の中で自分の居場所を見つけるチャンスがあるのではないだろうか？

話

スターリングエンジンは19世紀初頭に発明された熱機関です。明らかなように、著者はロバートという名のスターリングというスコットランド出身の司祭でした。この装置は外燃機関であり、密閉された容器内で物体が動き、その温度が常に変化します。

別のタイプのモーターの普及により、ほとんど忘れ去られました。それにもかかわらず、その利点のおかげで、今日、スターリングエンジン（多くのアマチュアが自宅で自分の手でそれを組み立てています）が再び復活しつつあります。

内燃機関との主な違いは、熱エネルギーが外部から来るものであり、内燃機関のようにエンジン自体で生成されるものではないことです。

動作原理

膜、つまりピストンを備えたハウジング内に密閉された空気の容積を想像してみてください。ハウジングが加熱されると、空気が膨張して働き、ピストンが曲がります。その後冷却が起こり、再び曲がります。これが機構の動作サイクルです。

多くの人が自宅で熱音響スターリングエンジンを自作するのも不思議ではありません。これには、誰の家にもある最低限の道具と材料が必要です。 2つ考えてみましょう違う方法作成するのがいかに簡単か。

仕事用の材料

スターリングエンジンを自分の手で作るには、次の材料が必要です。

錫;
スチールスポーク。
真鍮管;
弓のこ。
ファイル;
木製スタンド。
金属製のはさみ。
固定部品。
はんだごて;
はんだ付け。
半田;
機械。

これですべてです。残りは簡単なテクニックの問題です。

実行する方法

ベース用の火室と2つのシリンダーがブリキで作られ、自分の手で作られたスターリングエンジンが構成されます。寸法は、このデバイスが意図されている目的を考慮して、個別に選択されます。モーターがデモ用に作られていると仮定します。そうすれば、メインシリンダーの発達は20から25センチメートルになり、それ以上にはなりません。残りの部分はそれに適応する必要があります。

シリンダーの上部にはピストンを動かすための直径4～5ミリの突起と穴が2つ開けられています。これらの要素は、クランクデバイスの位置のベアリングとして機能します。

次にモーターの作動液（普通の水になります）を作ります。円筒にはんだ付けされたブリキが丸められ、パイプ状に成形されます。穴を開け、長さ25～35センチメートル、直径4～5ミリの真鍮管を挿入します。最後に、チャンバーに水を満たして、どの程度密閉されているかを確認します。

次はディスプレーサの出番です。製造のために、木製のブランクが取られます。この機械を使って正円筒の形を整えます。ディスプレーサはシリンダの直径よりわずかに小さい必要があります。最適な高さスターリングエンジンを自らの手で作った後、それを選びます。なぜなら、オンだからこの段階では長さにはある程度の余裕を持たせてください。

スポークはシリンダーロッドになります。中央揃え木製コンテナロッドに合わせた穴を開けて差し込みます。ロッドの上部には、コンロッド装置用のスペースを設ける必要があります。

次に、長さ4.5センチメートル、直径2.5センチメートルの銅管を取り出します。円形のブリキがシリンダーにはんだ付けされています。壁の側面に穴を開け、コンテナとシリンダーを接続します。

ピストンも調整済み旋盤内側から大きなシリンダーの直径まで。ロッドは上部でヒンジ式に接続されています。

組み立てが完了し、機構の調整が行われます。これを行うには、ピストンをシリンダーに挿入します。大きいサイズそして後者を別の小さなシリンダーに接続します。

大きなシリンダーの上にクランク機構が組み込まれています。エンジン部分をはんだごてを使って固定します。主要な部品は木製のベースに固定されています。

シリンダーには水が満たされ、底の下にろうそくが置かれます。最初から最後まで手作業で作られたスターリングエンジンは、性能がテストされます。

2番目の方法: 材料

エンジンは別の方法でも作ることができます。これを行うには、次の材料が必要です。

錫;
フォーム;
ペーパークリップ;
ディスク。
ボルト2本。

実行する方法

発泡ゴムは簡単な家を作るのによく使われます強力なエンジン DIYスターリング。それからモーター用のディスプレーサが作成されます。泡の円を切り取ります。直径はそれより少し小さいはずです缶詰、高さは半分強です。

カバーの中央に将来のコンロッド用の穴が開けられます。スムーズに動作するように、ペーパークリップはらせん状に巻かれ、蓋にはんだ付けされています。

真ん中の泡丸が貫通している細いワイヤーネジで固定し、その上からワッシャーで固定します。次に、ペーパークリップをはんだ付けして接続します。

ディスプレーサは蓋の穴に押し込まれ、半田付けによって缶に接続されて密閉されます。ペーパークリップに小さな輪を作り、蓋に別の大きな穴を開けます。

ブリキ板を筒状に丸めて半田付けし、亀裂が入らないように缶に貼り付けます。

ペーパークリップはクランクシャフトに変わります。間隔は正確に 90 度である必要があります。筒の上の膝部分は少し大きめに作られています。

余ったゼムクリップはシャフトスタンドになります。メンブレンは次のようにして作られます。シリンダーをポリエチレンフィルムで包み、プレスして糸で固定します。

コネクティングロッドはゴムの中に挿入されたペーパークリップから作られ、完成した部品は膜に取り付けられます。コネクティングロッドの長さは、シャフトの下部点で膜がシリンダー内に引き込まれ、最高点で膜が伸びるように作られています。コネクティングロッドの 2 番目の部分も同じ方法で作成されます。

次に、1 つはメンブレンに接着され、もう 1 つはディスプレーサに接着されます。

瓶の脚もペーパークリップで作ってはんだ付けすることもできます。クランクにはCDを使用しています。

これでメカニズム全体の準備が整いました。残っているのは、その下にろうそくを置いて火をつけ、フライホイールを押すだけです。

結論

これは低温スターリングエンジン（自作）です。もちろん、産業規模このようなデバイスはまったく異なる方法で作られています。ただし、原理は同じです。つまり、空気量が加熱されてから冷却されます。そしてこれが常に繰り返されます。

最後に、スターリングエンジンのこれらの図面を見てください (特別なスキルがなくても自分で作ることができます)。おそらくあなたはすでにアイデアを持っていて、同様のことをしたいと思っていますか？

スターリングエンジンは、熱エネルギーを利用して動力を得ることができるエンジンです。この場合、熱源はまったく重要ではありません。主なことは、温度差があるということであり、その場合、このエンジンは機能します。著者は、コカ・コーラの缶からそのようなエンジンのモデルを作る方法を考え出しました。

材料と道具
- 1つバルーン;
- コーラ缶3本;
- 電気端子、5 個 (5A)。
- 自転車のスポークを取り付けるためのニップル (2 個)。
- 金属ウール;
- 長さ 30 cm、断面 1 mm の鋼線。
- 直径 1.6 ～ 2 mm の太い鋼線または銅線。
- 直径20mm（長さ1cm）の木製ピン。
- ボトルキャップ (プラスチック);
- 電気配線（30 cm）。
- 強力接着剤;
- 加硫ゴム（約2平方センチメートル）。
- 釣り糸（長さ約30cm）。
- バランスをとるためのいくつかの重り（ニッケルなど）。
- CD (3枚);
- プッシュピン;
- 火室を作るための別のブリキ缶。
- 耐熱シリコンとブリキ缶を使用して水冷を作成します。

第一歩。瓶の準備
まず、缶を 2 つ用意し、上部を切り取る必要があります。上部をハサミでカットした場合、生じた傷をヤスリで削る必要があります。
次に、瓶の底を切り取る必要があります。これはナイフを使って行うことができます。

ステップ2。絞りの作成
著者は、加硫ゴムで強化したバルーンをダイヤフラムとして使用しました。写真に示すように、ボールをカットして瓶の上に引っ張る必要があります。次に、加硫ゴムをダイアフラムの中心に接着します。接着剤が硬化したら、ダイアフラムの中心にワイヤーを取り付けるための穴を開けます。これを行う最も簡単な方法は、プッシュピン、組み立てるまで穴に入れたままにしておくことができます。

ステップ 3。蓋の切断と穴の作成
レバーの回転軸を取り付けるために、カバーの壁に 2 mm の穴を 2 つ開ける必要があります。蓋の底に別の穴を開ける必要があり、そこにワイヤーを通し、ディスプレーサーに接続します。

の上最終段階蓋は写真のようにカットする必要があります。これはディスプレーサワイヤーがカバーの端に引っかからないようにするためです。このような作業には家庭用ハサミが適しています。

ステップ4。掘削
ベアリング用に缶に 2 つの穴を開ける必要があります。今回は3.5mmのドリルで加工しました。

ステップ5。表示ウィンドウの作成
エンジンハウジングに点検窓を切り抜く必要があります。これで、デバイスのすべてのコンポーネントがどのように機能するかを観察できるようになりました。

ステップ6。端子の改造
端子を取り出し、そこからプラスチック絶縁体を取り除く必要があります。それからドリルを使って作ります穴を通して端子の端にあります。合計 3 つの端子を穴あけする必要があり、2 つは穴あけされていません。

ステップ7。レバレッジの創出
レバーの材質は直径1.88mmの銅線です。編み針を正確に曲げる方法を写真で示します。鋼線を使用することもできますが、銅を使用する方が作業が快適です。

ステップ8。ベアリングの作成
ベアリングを作るには、自転車用ニップルが 2 つ必要です。穴の直径を確認する必要があります。著者は2 mmのドリルを使用して穴を開けました。

ステップ9。レバーとベアリングの取り付け
レバーは観察窓から直接取り付けることができます。ワイヤーの一方の端は長くなければならず、その上にフライホイールがあります。ベアリングは所定の位置にしっかりと収まるはずです。遊びがある場合は接着可能です。

ステップ10。ディスプレーサの作成
ディスプレーサは研磨用のスチールウールを使用しています。ディスプレーサを作成するには、鋼線を取り出し、その上にフックを作成し、必要な量の脱脂綿をワイヤに巻き付けます。ディスプレーサは、ジャー内で自由に移動できるようなサイズでなければなりません。ディスプレーサの全高は 5 cm を超えてはなりません。

その結果、コットンウールの片側でコットンウールから出ないようにワイヤーのスパイラルを形成する必要があり、もう一方の側ではワイヤーでループを作成します。次に、釣り糸をこのループに結び付け、その後、ダイヤフラムの中心を通して引っ張ります。加硫ゴムは容器の中央にある必要があります。

ステップ 11: 圧力タンクを作成する
瓶の底から約2.5cmが残るように瓶の底をカットする必要があります。ディスプレーサはダイヤフラムとともにタンク内に配置する必要があります。この後、この機構全体が缶の端に取り付けられます。ダイヤフラムがたるまないように少し締める必要があります。

次に、穴が開けられていない端子を取り出し、そこに釣り糸を伸ばす必要があります。結び目は動かないように接着する必要があります。ワイヤーにはオイルを十分に塗布し、同時にディスプレーサーがラインを簡単に引っ張れるようにする必要があります。
ステップ 12: プッシュロッドの作成
プッシュロッドはダイヤフラムとレバーを接続します。これは長さ15cmの銅線で行われます。

ステップ 13. フライホイールを作成して取り付ける
フライホイールの作成には古い CD が 3 枚使用されます。中心部分には木の棒が使われています。フライホイールを取り付けた後、フライホイールが脱落しないようにクランクシャフトロッドを曲げます。

最終段階では、メカニズム全体が組み立てられます。

もちろん、この中国のオンラインストアなどで、スターリングエンジンの美しい工場モデルを購入することもできます。しかし、時には即興的な手段からでも、自分自身を創造して何かを作りたいと思うことがあります。当社の Web サイトには、これらのモーターを製造するためのいくつかのオプションがすでに掲載されており、この出版物で完全なオプションを確認してください。シンプルなオプション家で作りました。

以下の3つのDIYオプションをチェックしてください。

ドミトリー・ペトラコフ、人気の要望により撮影ステップバイステップの説明サイズと熱消費量に応じて強力なスターリングエンジンを組み立てる場合。このモデルは、すべての視聴者がアクセスでき、広く普及している、誰もが入手できるマテリアルを使用しています。著者は、このデザインのスターリングを扱った長年の経験に基づいて、このビデオで紹介されているすべてのサイズを選択しました。そして、この特定の標本にとって、それらは最適です。

このモデルでは、すべての視聴者がアクセスでき、誰でも入手できる広範なマテリアルが使用されています。このビデオで紹介されているすべてのサイズは、このデザインのスターリングを使用した長年の経験に基づいて選択されており、この特定の標本にとっては最適です。

感覚とセンスとアレンジで。

スターリングモーターが負荷 (ウォーターポンプ) で動作中。

実用的なプロトタイプとして組み立てられたウォーターポンプは、スターリングエンジンと連携して動作するように設計されています。ポンプの特徴は、その動作を実行するために必要なエネルギーが少ないことにあります。この設計では、エンジンの動的内部作動容積のごく一部のみを使用するため、その性能への影響は最小限に抑えられます。

ブリキ缶から作ったスターリングモーター

これを作るには、缶詰、発泡ゴムの小片、CD、ボルト 2 本、ペーパークリップなどの入手可能な材料が必要です。

発泡ゴムは、スターリングモーターの製造に使用される最も一般的な材料の 1 つです。エンジンディスプレーサーはそれから作られています。発泡ゴムから円を切り出し、直径を 2 ミリメートル小さくしました。内径缶詰で、高さは半分より少し強くらいです。

カバーの中央にドリルで穴を開け、そこにコネクティングロッドを挿入します。コネクティングロッドのスムーズな動きを確保するために、ペーパークリップからスパイラルを作成し、それをカバーにはんだ付けします。

真ん中の発泡ゴムの発泡円をネジで貫通し、上部をワッシャーで固定し、下部をワッシャーとナットで固定します。この後、最初にまっすぐにして、ペーパークリップをはんだ付けによって取り付けます。

次に、ディスプレーサを蓋に事前に開けた穴に差し込み、蓋と瓶を気密にはんだ付けします。ペーパークリップの端に小さな輪を作り、蓋にドリルで別の穴を開けますが、最初の穴よりも少し大きくなります。

はんだ付けを使ってブリキの筒を作ります。

完成したシリンダーをはんだごてを使用して缶に取り付け、はんだ付け場所に隙間が残らないようにします。

ペーパークリップからクランクシャフトを作ります。膝の間隔は90度である必要があります。円柱よりも上にある膝の高さは、他の膝よりも 1 ～ 2 mm 大きくなります。

ペーパークリップを使ってシャフトのスタンドを作ります。膜を作ります。これを行うには、シリンダーにプラスチックフィルムを貼り、それを少し内側に押して、糸でシリンダーに固定します。

膜に取り付ける必要がある接続ロッドをペーパークリップから作成し、ゴムに挿入します。コネクティングロッドの長さは、シャフトの下死点では膜がシリンダー内に引き込まれ、最高では逆に伸びるようにする必要があります。 2本目のコンロッドも同様に取り付けます。

コネクティングロッドをゴムで膜に接着し、もう一方をディスプレーサに取り付けます。

はんだごてを使用してペーパークリップの脚を缶に取り付け、フライホイールをクランクに取り付けます。たとえば、CD を使用できます。

スターリングエンジンは自作です。あとは瓶の下に熱を加え、キャンドルに火をつけるだけです。数秒後、フライホイールを押します。

簡単なスターリングエンジンの作り方（写真とビデオ付き）

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スターリングエンジンを作ってみましょう。

スターリングエンジンは、さまざまな温度で空気またはその他のガス (作動流体) を周期的に圧縮および膨張させることによって動作する熱機関であり、熱エネルギーが正味で変換されます。機械的な仕事。より具体的には、スターリングエンジンは、次の機能を備えた再生熱エンジンです。閉ループ常にガス状の作動流体を使用します。

スターリングエンジンにはさらに多くの機能があります高効率と比べて蒸気機関効率は 50% に達します。また、静かに動作することができ、ほぼすべての熱源を使用できます。熱エネルギー源は、オットーサイクルエンジンやディーゼルサイクルエンジンの場合のように内燃を通じてではなく、スターリングエンジンの外部で生成されます。

スターリングエンジンと互換性があります代替エネルギー源と再生可能エネルギー源、従来の燃料の価格が上昇し、石油埋蔵量の枯渇や石油資源の枯渇などの問題を考慮すると、それらはますます重要になる可能性があります。気候の変化。

このプロジェクトで皆様にお届けするのは、簡単な指示非常にシンプルなものを作成するには エンジン DIY 試験管と注射器を使ったスターリング .

簡単なスターリングエンジンの作り方 - ビデオ

スターリングモーターの部品と作り方

1. 広葉樹または合板

これがエンジンの基礎となります。したがって、エンジンの動きに対応できる十分な剛性が必要です。次に、写真のように小さな穴を3つ開けます。合板や木材などを使用することもできます。

2.大理石またはガラス玉

スターリングエンジンでは、これらのボールが重要な機能を果たします。このプロジェクトでは、大理石が熱風を追い出す役割を果たします。温かい側試験管にコールドサイド。大理石がずれると熱風、涼しくなってきました。

3. スティックとネジ

ピンとネジを使用して試験管を快適な位置に保持し、中断することなくあらゆる方向に自由に動かすことができます。

4. ゴム片

消しゴムを買って切ってみる以下のフォーム。試験管をしっかりと保持し、密閉性を維持するために使用されます。チューブの口部に漏れがないこと。この場合、プロジェクトは成功しません。

5. シリンジ

注射器は最も重要かつ可動部品の 1 つです。シンプルなエンジンスターリング。プランジャーがバレル内で自由に移動できるように、シリンジ内に潤滑剤を追加します。試験管内で空気が膨張すると、ピストンが押し下げられます。その結果、シリンジバレルが上方に移動します。同時に、大理石は試験管の熱い側に向かって転がり、熱い空気を追い出し、空気を冷却します（体積が減少します）。

6. 試験管試験管は、単純なスターリングエンジンの最も重要で動作するコンポーネントです。試験管は耐熱性の高い特定の種類のガラス（ホウケイ酸ガラスなど）でできています。そのため、高温まで加熱することができます。

スターリングエンジンはどのように動作するのでしょうか?

スターリングエンジンは単純だという人もいます。これが本当であれば、物理学の偉大な方程式 (例: E = mc2) と同じように、それらは単純です。表面的には単純ですが、より奥深く、より複雑で、理解するまでは非常に混乱する可能性があります。スターリングエンジンは複雑であると考えるほうが安全だと思います。多くの非常に悪質な YouTube ビデオでは、スターリングエンジンを非常に不完全で満足のいく方法で簡単に「説明」する方法が示されています。

私の意見では、単にスターリングエンジンを組み立てたり、外側からどのように動作するかを観察したりするだけでは、スターリングエンジンを理解することはできません。エンジンが通過するステップのサイクル、内部のガスに何が起こるか、どのように異なるのかについて真剣に考える必要があります。従来の蒸気エンジンで何が起こるかから。

エンジンの作動に必要なのは、高温部分と低温部分の温度差だけですガス室。工場出荷時のエンジンは数百度の温度差があっても動作する可能性がありますが、モデルは 4 °C の温度差でのみ動作できるように構築されています。これらのエンジンは、効果的なフォーム内燃エンジン。

スターリングエンジンと集中エンジン太陽光エネルギー

スターリングエンジンは、熱エネルギーを発電機を駆動できる運動に変換する優れた方法を提供します。最も一般的な設計は、放物面鏡の中心にモーターを配置することです。追跡装置にはミラーが取り付けられます。太陽の光エンジンに焦点を当てた。

*受信機としてのスターリングエンジン

学生時代に凸レンズで遊んだことがある人もいるかもしれません。太陽エネルギーを集めて紙やマッチを燃やすのですよね？新しいテクノロジーは日々開発されています。集光型太陽熱エネルギーは、近年ますます注目を集めています。

上のビデオは、ディスプレーサとしてガラスビーズを使用し、強制ピストンとしてガラス注射器を使用した単純な試験管モーターの短いビデオです。

この単純なスターリングエンジンは、ほとんどの学校の理科実験室で入手可能な材料から作られており、単純な熱エンジンの実証に使用できます。

サイクルあたりの圧力と体積の関係図

プロセス1→2 試験管のホットエンドで作動ガスが膨張し、熱がガスに伝わり、ガスが膨張して体積が増加し、シリンジのプランジャーを押し上げます。

プロセス 2 → 3 ビー玉が試験管の熱い端に向かって移動すると、ガスが試験管の熱い端から冷たい端に押し出され、ガスの移動に伴って熱が試験管の壁に伝わります。

プロセス3→4 作動ガスから熱が奪われて体積が減少し、シリンジのピストンが下降します。

プロセス4→1でサイクルが完了します。作動ガスは、ビー玉が移動するにつれて試験管の冷たい端から熱い端に移動し、移動中に試験管の壁から熱を受け取り、それによってガスの圧力が増加します。

これは他のタイプの発電所に取って代わられてきましたが、これらの装置の使用を排除することを目的とした取り組みは、主導的な立場の差し迫った変化を示唆しています。

技術進歩の初期、内部で燃料を燃焼させるエンジンの使用が始まったばかりのとき、その優位性は明らかではありませんでした。蒸気機関、競合他社として、トラクションパラメーターに加えて、静かで雑食性があり、制御と設定が簡単であるなど、多くの利点が含まれています。しかし、軽さ、信頼性、効率性により、内燃エンジンが蒸気を引き継ぐことができました。

今日、エコロジー、効率、安全性の問題が最前線にあります。このため、エンジニアは再生可能燃料源を利用した生産ユニットに集中する必要があります。 16 世紀に、ロバートスターリングは次のようなエンジンを登録しました。外部ソース熱。技術者たちは、この部隊が現代のリーダーに取って代わることができると信じています。スターリングエンジンは効率性と信頼性を兼ね備え、どのような燃料でも静かに動作するため、この製品は自動車市場のプレーヤーとなっています。

ロバート・スターリング (1790-1878):

スターリングエンジンの歴史

当初、この設備は蒸気を動力源とする機械に代わるものとして開発されました。蒸気機構のボイラーが超過すると爆発した許容できる基準プレッシャー。この観点からすると、スターリングは温度差を利用して動作する方がはるかに安全です。

スターリングエンジンの動作原理は、仕事が行われている物質に熱を交互に供給したり、熱を取り出したりすることです。物質自体が体積の中に閉じ込められている密閉型。作動物質の役割は気体または液体によって行われます。気体が液体に変換される、またはその逆の 2 つの成分として機能する物質があります。スターリング液体ピストンエンジンは小型で強力で、高圧を生成します。

冷却中または加熱中のガスの体積の減少と増加は、それぞれ熱力学の法則によって確認されます。これによると、加熱の程度、物質が占める空間の量、単位面積あたりに作用する力などのすべての要素が関係します。は次の式で関連付けられ、説明されます。

PV=nR*T

P は単位面積あたりのエンジン内のガスの力です。
V – エンジン空間内でガスが占める定量的な値。
n – エンジン内のガスのモル量。
R – 気体定数。
T – エンジン内のガス加熱の程度 K、

スターリングエンジン型式：

設備が気取らないため、エンジンは固体燃料、液体燃料、太陽エネルギー、化学反応および他の種類の暖房。

サイクル

スターリング外燃エンジンは、同じ一連の現象を使用します。メカニズムの継続的なアクションの効果は高いです。このおかげで、通常の寸法内で優れた性能を備えたエンジンを設計することが可能になります。

機構の設計には、ヒーター、冷凍機、および物質から熱を除去し、適切なタイミングで熱を戻す装置である再生器が含まれていることを考慮する必要があります。

理想的なスターリングサイクル (温度と体積の関係図):

理想的な循環現象:

1-2 変更直線寸法一定の温度を持つ物質。
2-3 物質から熱交換器への熱の除去、物質が常に占める空間。
3-4 物質が占める空間を強制的に縮小し、温度を一定にし、熱を冷却器に伝達します。
4-1 強制増加物質の温度が一定であれば、占有空間は一定であり、熱は熱交換器から供給されます。

理想的なスターリングサイクル (圧力と体積の関係図):

物質の計算 (mol) から:

入熱:

クーラーが受け取る熱:

熱交換器は熱を受け取り (プロセス 2-3)、熱交換器は熱を放出します (プロセス 4-1)。

R – ユニバーサル気体定数。

CV は、一定量の占有空間で熱を保持する理想気体の能力です。

蓄冷器を使用しているため、熱の一部は循環現象の経過中に変化せず機構のエネルギーとして残ります。冷蔵庫が受け取る熱が少なくなるため、熱交換器がヒーターからの熱を節約します。これにより、設置の効率が向上します。

循環現象効率：

ɳ =

熱交換器なしでも一連のスターリングプロセスは実行可能ですが、その効率は大幅に低下することに注目してください。一連のプロセスを逆にたどると、冷却メカニズムの説明につながります。この場合、（3-2）の通過中に冷却器から物質を加熱することは不可能であり、その温度ははるかに低いため、再生器の存在が前提条件です。また、温度が高いヒーター(1～4)に熱を伝えることもできません。

エンジンの動作原理

スターリングエンジンの仕組みを理解するために、ユニットの現象の構造と周波数を理解しましょう。製品外部のヒーターから受け取った熱を身体への力に変換する仕組みです。このプロセス全体は、閉回路内にある作動物質の温度差によって発生します。

機構の動作原理は熱による膨張に基づいています。膨張の直前に、閉ループ内の物質が加熱されます。したがって、圧縮される前に、物質は冷却される。シリンダー自体(1)はウォータージャケット(3)で包まれており、底部に熱が供給されます。仕事 (4) を行うピストンはスリーブ内に配置され、リングでシールされます。ピストンと底部の間には変位機構 (2) があり、大きな隙間があり、自由に動きます。閉ループ内に位置する物質は、ディスプレーサによってチャンバー容積全体を移動します。物質の移動は、ピストンの底部とシリンダーの底部の 2 方向に制限されます。ディスプレーサの動きはロッド (5) によって提供され、ロッド (5) はピストンを通過し、ピストン駆動と比較して 90° 遅れて偏心により動作します。

位置「A」:

ピストンは最も低い位置にあり、物質は壁によって冷却されます。

位置「B」:

ディスプレーサが占有トップの位置、移動すると、物質が端のスロットを通って底部まで通過し、それ自体が冷却されます。ピストンは動かないままです。

位置「C」:

物質は熱を受け取り、熱の影響で体積が増加し、ピストンとともに膨張器を上方に持ち上げます。作業が完了すると、ディスプレーサが底に沈み、物質が押し出され、冷却されます。

位置「D」:

ピストンが下降し、冷却された物質を圧縮し、役に立つ仕事。フライホイールは、設計においてエネルギー蓄積器として機能します。

検討モデルには再生器が無いため、機構の効率は高くありません。仕事が完了した後の物質の熱は、壁を使用して冷却剤に伝達されます。必要な量だけ温度を下げる時間がないため、冷却時間が長くなり、モーター速度が低くなります。

エンジンの種類

構造的には、スターリング原理を使用するいくつかのオプションがあり、主なタイプが考慮されます。

この設計では、異なる回路に配置された 2 つの異なるピストンが使用されます。最初の回路は加熱に使用され、2 番目の回路は冷却に使用されます。したがって、各ピストンには独自の再生器 (ホットおよびコールド) があります。このデバイスの電力対体積比は良好です。欠点は、高温の再生器の温度により設計が困難になることです。

エンジン「β-スターリング」：

この設計では単一の閉ループを使用しており、異なる温度端（冷たい、熱い）。ディスプレーサを備えたピストンがキャビティ内に配置されています。ディスプレーサは空間をコールドゾーンとホットゾーンに分割します。冷熱の交換は、物質を熱交換器に送り込むことによって行われます。構造的に、熱交換器には 2 つのバージョンがあります。外部式とディスプレーサとの組み合わせです。

エンジン「γ-スターリング」：

ピストン機構には、冷間回路とディスプレーサを使用した 2 つの閉回路が使用されています。冷えたピストンから動力が遮断されます。ディスプレーサを備えたピストンは、片側が熱く、反対側が冷たいです。熱交換器は構造物の内側と外側の両方にあります。

一部の発電所は、主なタイプのエンジンと似ていません。

ロータリースターリングエンジン。

構造的には、本発明はシャフト上に２つのローターを有する。パーツは回転運動を実行します。限られた空間円筒形。サイクルの実施に対する相乗的なアプローチが確立されています。本体には放射状のスロットが含まれています。特定のプロファイルを備えたブレードが凹部に挿入されます。プレートはローター上に配置されており、機構が回転すると軸に沿って移動できます。すべての細部が変化するボリュームを作成し、その中で現象が発生します。さまざまなローターのボリュームは、チャネルを使用して接続されます。チャネルの位置は互いに 90° ずれています。ローターの互いに対するシフトは 180°です。

熱音響スターリングエンジン。

エンジンは音響共鳴を利用してプロセスを実行します。この原理は、熱い空洞と冷たい空洞の間の物質の移動に基づいています。この回路により、可動部品の数が減り、受信電力の除去や共振の維持が困難になります。この設計はフリーピストンタイプのエンジンを採用しています。

DIYスターリングエンジン

今日では、オンラインストアで頻繁に見つけることができますお土産、問題のエンジンの形式で作られています。構造的にも技術的にも、機構は非常に単純であり、必要に応じて、入手可能な材料を使ってスターリングエンジンを自分の手で簡単に組み立てることができます。このトピックに関するビデオ、図面、計算、その他の情報など、インターネット上で大量の資料を見つけることができます。

低温エンジンスターリング:

波動エンジンの最も単純なバージョンを考えてみましょう。それには、ブリキ缶、軟質ポリウレタンフォーム、ディスク、ボルト、およびボルトが必要です。ペーパークリップ。これらの材料はすべて自宅で簡単に見つけることができるので、あとは次のことを行うだけです。
柔らかいポリウレタンフォームを2ミリメートルにカットします。より小さい直径ブリキ缶の内径から円を引きます。泡の高さは缶の高さの半分よりも 2 ミリメートル大きいです。発泡ゴムはエンジン内でディスプレーサの役割を果たします。
瓶の蓋を取り、真ん中に直径2ミリの穴を開けます。エンジンのコネクティングロッドのガイドとして機能する中空のロッドを穴にはんだ付けします。
フォームから円を切り取り、円の中央にネジを挿入し、両側をロックします。あらかじめまっすぐに整えたペーパークリップをワッシャーにはんだ付けします。
中心から 2 センチメートル、直径 3 ミリメートルの穴をドリルで開け、ディスプレーサを蓋の中央の穴に通し、蓋を瓶にはんだ付けします。
ブリキで直径 1.5 センチメートルの小さな円柱を作り、蓋の横穴がエンジンシリンダーの内側の中心にはっきりと来るように缶の蓋にはんだ付けします。
ペーパークリップでエンジンのクランクシャフトを作ります。計算は膝の間隔が 90°になるように実行されます。
エンジンのクランクシャフトを立てるスタンドを作ります。からポリエチレンフィルム弾性膜を作り、シリンダーにフィルムを置き、押し込み、固定します。

エンジンコンロッドを自作し、真っすぐに伸ばした製品の一端を円形に曲げ、もう一端を消しゴムに差し込みます。長さは、シャフトの最下点ではメンブレンが収縮し、最端ではメンブレンが収縮するように調整されます。頂点、膜は最大限に拡張されます。同じ原理を使用して、もう一方のコンロッドを調整します。
エンジンコンロッドをゴムチップでメンブレンに接着します。ゴムチップのないコンロッドをディスプレーサに固定します。
ディスクフライホイールをエンジンのクランク機構に配置します。製品を手に持たないよう、瓶に脚を取り付けます。脚の高さにより、瓶の下にキャンドルを置くことができます。

スターリングエンジンが自宅で作れるようになったら、エンジンを始動します。これを行うには、火のついたキャンドルを瓶の下に置き、瓶が温まった後、フライホイールを押します。

検討された設置オプションは、次のように自宅ですぐに組み立てることができます。ビジュアル素材。目標を設定し、スターリングエンジンを工場の類似品にできるだけ近づけたい場合は、すべての部品の図面を自由に入手できます。ステップバイステップの実行各ノードを使用すると、商用バージョンと同等の作業レイアウトを作成できます。

利点

スターリングエンジンには次のような利点があります。

エンジンが作動するには温度差が必要です。どの燃料が加熱を引き起こすかは重要ではありません。
添付ファイルを使用する必要はありません。補助装置、エンジンの設計はシンプルで信頼性があります。
設計上の特徴により、エンジンの寿命は 100,000 時間です。
デトネーションがないため、エンジンの動作により外来騒音が発生しません。
エンジンの作動過程では廃棄物の排出を伴いません。
エンジンの動作には最小限の振動が伴います。
設備のシリンダー内のプロセスは環境に優しいものです。適切な熱源を使用すると、エンジンをクリーンに保つことができます。

欠陥

スターリングエンジンの欠点は次のとおりです。

エンジンの設計上、使用する必要があるため、量産を確立することが困難です。大量材料;
効果的に冷却するには大型のラジエーターを使用する必要があるため、エンジンの重量が重く、寸法が大きくなります。
効率を高めるために、エンジンは次の方法でブーストされます。複雑な物質(水素、ヘリウム)、ユニットの動作が危険になります。
合金鋼の高温耐性とその熱伝導率により、エンジンの製造プロセスが複雑になります。熱交換器での大幅な熱損失によりユニットの効率が低下し、特定の材料の使用によりエンジンの製造が高価になります。
エンジンを調整してモード間で切り替えるには、次を使用する必要があります。特別な装置管理。

使用法

スターリングエンジンはニッチな分野を見つけ、サイズと雑食性が重要な基準となる場所で積極的に使用されています。

スターリングエンジン発電機。

熱を電気エネルギーに変換する仕組み。多くの場合、ポータブル観光発電機、太陽エネルギー利用のための設備として使用される製品があります。

エンジンはポンプ（電気）のようなものです。

モーターは回路に設置するために使用されます暖房システム、電力エネルギーを節約します。

エンジンはポンプ（ヒーター）のようなものです。

温暖な気候の国では、エンジンはスペースヒーターとして使用されます。

潜水艦のスターリングエンジン:

エンジンはポンプ（冷却器）のようなものです。

ほぼすべての冷蔵庫が使用していますヒートポンプスターリングエンジンを搭載することで資源を節約します。

エンジンはポンプのようなもので、超低温度の発熱を引き起こします。

この装置は冷蔵庫として使用されます。これを行うには、プロセスは次の手順で開始されます。裏。このユニットはガスを液化し、精密機構の測定要素を冷却します。

水中機器用のエンジン。

スウェーデンと日本の潜水艦はエンジンを搭載しています。

太陽光発電設備としてのスターリングエンジン:

エンジンはエネルギーの蓄積器のようなものです。

このようなユニットでは燃料、溶融塩、エンジンがエネルギー源として使用されます。モーターのエネルギー貯蔵量は化学要素を上回っています。

ソーラーエンジン。

太陽エネルギーを電気に変換します。この場合の物質は水素またはヘリウムです。エンジンは、パラボラアンテナを使用して生成される太陽エネルギーの最大集中の焦点に配置されます。

私はこのリソースで長い間職人を見てきましたが、記事が掲載されたとき、自分でも作りたいと思いました。しかし、いつものように時間がなかったので、そのアイデアは先送りになりました。
しかし今、私はついに卒業証書を取得し、卒業しました軍事部門そして時間が来た。
このようなエンジンを作成するのは、フラッシュドライブよりもはるかに簡単だと私には思えます:)

まず最初に、このサイトの教祖様に、20代の人間がこんなくだらないことをしていると懺悔したいのですが、ただ作りたかっただけで、この欲求を説明するものは何もありません、私の次のステップがフラッシュになることを願っていますドライブ。
したがって、次のものが必要です。
1 欲望。
2 ブリキ缶 3 個。
3 銅線（2mmの断面を見つけました）。
4 紙（新聞紙でも事務用紙でも構いません）。
5 文具用接着剤 (PVA)。
6 瞬間接着剤（CYJANOPAN または同じ趣旨のもの）。
7 ゴム手袋または風船。
8 電気配線用端子 3個
9 ワインストッパー 1個
10 釣り糸。
味わうための11のツール。

1-最初の銀行。 2-秒; 3-3番目; 3番目の瓶の3つの蓋。 4-膜。 5-ディスプレーサ。 6-電気配線端子。 7-クランクシャフト。 8- ブリキ部分:) 9- コネクティングロッド; 10-コルク。 11-ディスク。 12行目。
まずは 3 つの缶すべての蓋を切り取ります。これは自作のドレメルを使って行いました。最初は千枚通しで円に穴を開けてハサミで切ろうと思っていましたが、奇跡の機械を思い出しました。
正直に言うと、あまりきれいに仕上がりませんでしたし、缶の 1 つの壁に誤ってフライスで穴を開けてしまったため、作業用の容器には適さなくなりました (でも、あと 2 つあったので、より慎重に作りました) 。

次に、フォームとして機能する瓶が必要です。 ディスプレーサ(5).
月曜日はバザールが休みで、近くの自動車店もすべて閉まっており、エンジンを作りたかったので、思い切って元の設計を変更し、ディスプレーサをスチールウールではなく紙で作りました。
そのために、私に最適なサイズの魚の餌の入った瓶を見つけました。サイズは缶の直径が53mmだったので、型に紙を巻き付けたときに缶の壁との隙間が1～2mm程度になるように48～51mmを探しました。空気通路用の缶とディスプレーサ(5)。（接着剤がくっつかないように、以前は瓶をテープで覆いました）。

次に、A4 シートの 70 mm の部分に印を付け、残りを 50 mm の短冊に切ります (記事と同じです)。正直に言うと、これらのストリップを何枚巻いたか覚えていませんが、4〜5枚にしておきます（ストリップ50mm x 290mm、層の数は目分量で行いました）。接着剤が固まるとディスプレーサーが動かなくなるためです。柔らかい）。各層は PVA 接着剤でコーティングされました。

次に、6層の紙からディスプレーサーカバーを作りました（すべてを接着し、残った接着剤と気泡を絞り出すために丸いハンドルで押しました）すべての層を接着するときに、それらが上に本で押し付けられるようにしました曲がらない。

また、ディスプレーサが上部の穴を通過していないため、無傷の缶底部 (2) をハサミで約 10 mm の距離で切り取りました。これは私たちのものになります 作業能力.
これが最終的に起こったことです（瓶の蓋（3）をすぐに切り取りませんでしたが、そこにキャンドルを置くためにはまだ切り取らなければなりません）。

次に、蓋がついたままの瓶(3)を底から約60mmの位置で切り取りました。この底が我々に役立つだろう火室.

次に、蓋が切り取られた2番目の瓶(1)の底部を、やはり(底部から)10mmの距離で切り取ります。そして、すべてをまとめます。

次に、カバーの代わりに、作動シリンダー (2) の膜 (4) に小さな物体を接着すると、デザインが改善されるように思えたので、そのようなサンプルを紙から切り出しました。ベースは15x15mmの正方形で、「耳」はそれぞれ10mmです。そしてサンプルから(8)の部分を切り出しました。

次に、端子 (6) に直径 2.1 または 2.5 mm (問題ではありません) の穴を開け、その後ワイヤ (断面 2 mm) を取り出して 150 mm を測定しました。これは次のようになります。私たちの " クランクシャフト" (7)。そして彼はそれを次の寸法に曲げました：ディスプレーサエルボ（5）の高さ - 20 mm、メンブレンエルボ（4）の高さ - 5 mm。それらの間は90度でなければなりません（関係なく）端子を所定の位置に配置した後、端子がクランクシャフトにぶらぶらしないようにワッシャーを作成し、接着剤で取り付けました。
すぐにまっすぐに正確なサイズに作ることはできませんでしたが、（むしろ自分の安心のために）やり直しました。

次に、再びワイヤー（2 mm）を取り出し、約200 mmの部分を切り取ります。これが膜（4）の接続ロッド（9）になり、部品（8）をそれに通して曲げます（図に示されています）。。
缶 (1) (小さな穴が開いているもの) を用意し、上部から 30 mm の距離に「クランクシャフト」 (7) 用の穴を開けました (これは重要ではありません)。そして彼はハサミで覗き窓を切り裂いた。

次に、ディスプレーサシリンダー (5) が乾燥して完全に接着された後、カバーを接着し始めました。カバーを接着するとき、釣り糸 (12) を取り付けるためにカバーに約 0.5 ミリメートルのワイヤーを通しました。

次に、ディスク (11) をクランクシャフトに接続するために木製のハンドルから車軸 (10) を加工しましたが、ワインストッパーを使用することをお勧めします。
そして今が最も難しい部分です (私の場合) 膜(4)を切り取ります医療用手袋同じピース（8）を中央に接着しました。膜を作動シリンダー（2）の上に置き、端に沿って糸で結び、余分な部分を切り落とし始めると、糸の下から膜が這い始めました（膜を引っ張りませんでしたが））そして完全に切れたところで締め始めたら膜が完全に飛んでしまいました。
瞬間接着剤を使って缶の端を接着し、次に新しく準備した膜を接着して、厳密に中央に置き、それを持って接着剤が固まるのを待ちました。それから彼はもう一度それを押しましたが、今回はゴムバンドを使用して端を切り取り、ゴムを取り外して（外側から）再度接着しました。
その瞬間に起こったのがこれです

次に、膜(4)と部品(8)に針で穴を開け、釣り糸(12)を通します(これも簡単ではありませんでした)。
さて、すべてをまとめると、次のようになりました。

最初はエンジンが動かなかったことはすぐに認めますが、（ろうそくの火を燃やして）かなりの力でエンジンを回す必要があったため、まったく動かないと思われました。力の強さ（自己回転エンジンの場合）。私は完全にぐったりしており、ディスプレーサを紙で作ったこと、缶を間違えたこと、コンロッド(9)やディスプレーサライン(5)の長さを間違えたことで自分を叱り始めました。しかし、1時間の苦しみと失望の後、ついに私のろうそく（アルミニウムのケースに入ったもの）が燃え尽きました。そして、新年から残りの1本（写真の緑色のもの）を取り出しました。それははるかに強く燃え上がり、見よ。 , 起動することができました。
結論
1 あるサイトで「軽くて非熱伝導性でなければならない」と読んだとおり、ディスプレーサの材質は問題ではありません。
2 あるサイトで読んだとおり、コンロッド (9) の長さとディスプレーサ (5) のライン (12) の長さを変更することは問題ではありません。動作中の作業室の上部または下部」ということで、ほぼ中央に設定しました。そして、穏やかな（冷たい）状態の膜は平らであり、下にも上にも伸びていません。
ビデオ
エンジンがかかる動画。ディスクを4枚取り付け、フライホイールとして使用します。発進時はやはりオーバーヒートが怖いのでディスプレーサを上の位置まで上げるようにします。このように回転する必要があります。最初にディスプレーサが上昇し、次に膜がその後ろで上昇し、ディスプレーサが下降し、膜がその後ろで下がります。