Проект : Двигатель Стирлинга Подготовили учащиеся 10 « А » класса : - Лунев Дмитрий - Тряхов Евгений - Саушкин Сергей Учитель Физики МАОУ СОШ 1 г. Светлогорск. - презентация

1

2 Проект : Двигатель Стирлинга Подготовили учащиеся 10 « А » класса : - Лунев Дмитрий - Тряхов Евгений - Саушкин Сергей Учитель Физики МАОУ СОШ 1 г. Светлогорск Куцакина Т. Н.

3 Цель : На примере двигателя Стирлинга доказать один из законов термодинамики.

4 Определение : Двигатель Стирлинга тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело 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.

5 История : Двигатель Стирлинга был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года. Однако первые элементарные « двигатели горячего воздуха » были известны ещё в конце XVII века, задолго до Стирлинга. Достижением Стирлинга является добавление очистителя, который он назвал « эконом ».

6 Роберт Стирлинг 1790 г г. Стирлинг родился в Клог Фарме недалеко от Метвена, Шотландия. Он был третьим ребёнком в семье, а всего детей было восемь. От отца он унаследовал интерес к конструированию техники, но изучал богословие и стал священником Шотландской Церкви в местечке Лайф Кирк в 1816 году. В 1819 Стирлинг вступил в брак с Джиной Рэнкин. У них было семеро детей, двое из них : Патрик Стирлинг и Джеймс Стирлинг стали инженерами по паровозостроению. Стирлинг умер в Галстоне, Шотландия в 1878 году.

7 Роберт Стирлинг.

8 Принцип действия двигателя Стирлинга : Допустим, мы имеем какой - то замкнутый объем воздуха в жестком корпусе с эластичной мембраной ( поршнем ). Нагревая корпус, воздух внутри расширится и совершит работу, выгибая мембрану наружу. И наоборот, охлаждая корпус, мембрана вогнется, опять совершив работу. Вот и весь цикл.

9 Автоматизация процесса : 1. Для этого внутри корпуса двигателя размещается так называемый поршень - вытеснитель, смысл этого устройства в том, что он должен перегонять оставшийся в корпусе воздух от горячей области внизу к охлаждаемой вверху.

10 Автоматизация процесса : 2. Ну а дальше кривошипно - шатунная схема связывает поршень - вытеснитель и мембрану ( или рабочий поршень ) на одной оси вращения, что обеспечит нам цикличность процесса т. е. поднятие и опускание поршней.

11 Автоматизация процесса : 3. Ещё одна важная деталь на которую нужно обратить внимание заключается в том что рабочий поршень отстаёт от вытеснителя на 90 градусов по ходу вращения двигателя. Это идеальный вариант соединения для такой схемы

12 Третий этап автоматизации :

13 Реальная ( рабочая ) модель :

14 Ход работы : 1. Для постройки двигателя своими руками нам понадобится две крышки для стеклянных банок. Они будут выполнять роль холодной и горячей части. От этих крышек ножницами отрезается края.

15 2. В одной крышке по центру делается отверстие. 3. Корпус двигателя Стирлинга вырезается из пластиковой бутылки. Корпус приклеивается к крышке пластичным эпоксидным составом.

16 4. В качестве цилиндра прекрасно подходит корпус маркера. Поршнем в нашем случае будет колпачок.

17 5. Это вытеснитель. В процессе работы двигателя Стирлинга он перемещает воздух внутри корпуса от горячей части к холодной и обратно. Изготавливается из губки для мытья посуды. В центре приклеивается магнит. Так же магнит нужно зафиксировать дополнительным картонным кружком.

18 7. Колпачок заполняется эпоксидным составом. С обоих концов сверлятся отверстия для крепления магнита и держателя шатуна. Резьба в отверстиях нарезается непосредственно винтом. Эти винты нужны для тонкой настройки двигателя. Магнит в поршне приклеивается к винту и регулируется таким образом, чтобы находясь в нижней части цилиндра он притягивал вытеснитель.

19 8. На верхнюю часть поршня наклеивается резиновая прокладка. Она нужна для герметичности и для защиты кожуха от разрыва. 9. Кожух поршня изготавливается из резиновой перчатки. Отрезать нужно мизинец.

20 10. После того как кожух наклеен, сверху клеится еще одна резиновая прокладка. Сквозь резиновые прокладки и кожух шилом протыкается отверстие. В это отверстие вворачивается держатель шатуна. Этот держатель делается из винта и припаянной шайбы.

21 11. В качестве держателя коленвала прекрасно подошла баночка из под шипучих витаминов. У этой баночки отрезается дно и делаются отверстия. В верхней части - для удержания коленвала. В нижней - для доступа к креплению шатуна.

22 12. Коленвал и шатун изготавливаются из проволоки. Прозрачные ниппеля - это ограничитель. Сделан из рыболовного ниппеля.. Высота колена определяется половиной расстояния, которое должен пройти цилиндр от самой нижней точки до верхней точки, в которой перестает действовать магнитная связь.

23 13. Проверяем герметичность и ставим поршень.

24 14. Далее можно насаживать держатель коленвала. Высота крепления шатуна к цилиндру регулируется винтом.

25 15. Маховик делается из CD диска. Отверстие залепляется пластичной эпоксидкой. Затем необходимо просверлить дырку точно по центру.

26 Результат : Ставим двигатель Стирлинга на чашку с кипятком. Немного ждем и он должен сам заработать. Если этого не произойдет, нужно слегка помочь ему рукой.

27 Двигатель в работе

28 Применение в жизни : Универсальные источники электроэнергии ( солнечные электроустановки ) Тепловые насосы Холодильная техника Подводные лодки Аккумуляторы энергии Медицина ( искусственное сердце )

29 Двигатель Стирлинга может использоваться для преобразования солнечной энергии в электрическую. Для этого двигатель Стирлинга устанавливается в фокус параболического зеркала.

30

31 Литература : Википедия : Двигательстир линга Ход работы взят с -lowtempstirling#.U1jABFV_vj4

32