דגם מנוע סטירלינג. ציור, תיאור

דוּגמָנוּת
ספרייה חינם / מדריך / בניה

דגם מנוע סטירלינג. טיפים לדוגמנית

בניה

מנוע הסטירלינג הוא מנוע בעירה חיצונית בו אנרגיה תרמית מסופקת לנוזל העבודה (במקרה שלנו, אוויר) מבחוץ - דרך דופן הצילינדר. עקרון הפעולה שלו מבוסס על חוק פיזיקלי ידוע - התפשטות ודחיסה של אוויר בחימום וקירור. לכן, סטירלינג נקרא גם מנוע אוויר-תרמי. הדגם המתואר בספרו של S. Baranov "Current Models of Heat Engines" (שפורסם ב-1816) יעזור לנו להבין את פעולתו של המנוע שסטירלינג פיתחה עוד ב-1936.

ראשית, בואו נדבר על איך עובד המודל של סטירלינג. הוא מורכב מארבעה חלקים עיקריים: שני צילינדרים מתקשרים - חילופי חום 6 ועובד 3, תא חימום - בואו נקרא לזה תא אש 4 - ומיכל מים קרים (זה לא מוצג בתרשימים I-III, ראה את זה באופן כללי מבט על המנוע).

(לחץ להגדלה)

בחלק העליון של גליל חילופי החום 6, תא 7 למים נסגר הרמטית. המשימה שלו היא לקרר את האוויר המחומם. בתא זה עובר מוט הבוכנה-מחליף 5. המעקף מותקן בצילינדר 6 במרווח, מבלי לגעת בקירות.

בוכנה 2, להיפך, מותאמת היטב לצילינדר 3 ונעה לאורכה כמעט ללא פער. המעקף 5 והבוכנה העובדת 2 מחוברים זה לזה באמצעות מנגנון ארכובה, והארכובה והאקסצנטרי מותקנים ביחס זה לזה עם הסטת פאזה של 90 מעלות.

הצילינדרים מחוברים זה לזה באמצעות צינור, ולכן אוויר יכול לעבור בקלות ממחליף החום אל הגליל הפועל, ולהיפך.

מנגנון הארכובה מורכב מארכובה עם מוט חיבור וציר (יחידה 8), אקסצנטרי 1 וגלגל תנופה 9. קוטר גלגל התנופה 80 מ"מ, והמרחק מהציר לפין האקסצנטרי הוא 14 מ"מ.

אז נניח שהכנסנו מנורת רוח בתיבת אש 4 והתחלנו לחמם את החלק התחתון של צילינדר 6. לאחר זמן מה, האוויר שמתחת לבוכנת העקירה יתחמם (ולכן יתרחב) ויזהר כלפי מעלה (זכור: יש הרווח בין העקירה לדופן הצילינדר). הבה נזיז את גלגל התנופה 9 ממרכזו המת, ומחליף בוכנה 5 יתחיל לעלות כלפי מעלה, יעקור אוויר קר מלמעלה למטה. גם בוכנה עובדת 2 תתחיל לנוע באיטיות. אוויר קר, במגע עם התחתית החמה של צילינדר 6, יתחמם, הלחץ יגדל והאוויר יזרום דרך הצינור לתוך גליל עבודה 3. בהשפעתו, בוכנה 2 יתחיל את מהלך העבודה שלו. הבוכנה נעה כלפי מעלה, ובינתיים העקירה כבר החלה לנוע כלפי מטה, כי השלבים שלהם, כאמור, מוזזים ב-90°.

הבוכנה תפסה את העמדה העליונה, ובהשפעת האינרציה של גלגל התנופה 9, מתחילה ליפול מטה, מעבירה את אוויר הפליטה שאיבד את החום המקורי שלו לתוך הצילינדר 6. ברגע שהוא נמצא בחלק העליון של גליל חילופי החום, הוא מתקרר עוד יותר ויורד בנפחו. במהלך התנועה ההפוכה של הבוכנה הפועלת, העקירה מתחילה לעלות שוב ושוב מניע אוויר קר מלמעלה למטה. במגע עם התחתית החמה של צילינדר 6, האוויר הקר מתחמם, מתרחב והמחזור חוזר על עצמו.

הדבר העיקרי בפעולת מנוע כזה הוא קירור אוויר. בדגם שלנו זה נעשה על ידי מים המגיעים ממאגר המותקן ליד המנוע. ברגע שהמים בתא 7 מחוממים על ידי אוויר חם, הם ממהרים במעלה הצינור ונכנסים למיכל. ובמקומו, דרך הצינור התחתון, זורמים מים קרים מהמיכל. בפיזיקה, תופעה זו נקראת הסעה תרמית.

עכשיו על איך לעשות דגם של המנוע.

דגם מנוע סטירלינג

שני צילינדרים 3 ו-6, תיבת אש 4 הכי קלה להלחמה מפח. ראשית, גזרו את הריק לגליל 6 (רוחבו הוא כ-223 מ"מ), קדחו בו חורים בקוטר 4,2 מ"מ עבור הציר, ולאחר מכן כופפו אותו על ריק עגול. הלחמו את הצילינדר. בצדדים החיצוניים של אוזניו, תותבי הלחמה בקוטר פנימי של לפחות 4,2 מ"מ - הם פועלים כמיסבים. לאחר מכן התחל להכין תא מים 7.

קורצים מהפח שני עיגולים לפי קוטר הגליל שנוצר. במרכזם קודחים חורים לצינור בקוטר פנימי של כ-3 מ"מ (אורכו 32 מ"מ). הלחמו את הצינור לתוך העיגולים כך שהמרחק ביניהם יהיה 30 מ"מ. אבטח את החלק שנוצר על ידי הלחמה בתוך הצילינדר, יציאה מהקצה התחתון שלו ב-35 מ"מ. נסו לבצע פעולה זו בזהירות רבה ככל האפשר; תא 7 חייב להיות אטום ואסור לדלוף מים דרך הקירות.

מחליף 5 מורכב מגליל עץ בהיר שקוטרו קטן בכ-2,5 מ"מ מקוטר פנימי של גליל 6 (גובהו נבחר בניסוי) ומוט עשוי ממחט סריגה בקוטר 2,8 מ"מ. מכסים את הגליל בעיגולי פח משני הצדדים. קדחו חור במרכז הגליל לפי קוטר המוט והכנסו לתוכו את המוט בחוזקה. כדי למנוע ממנו לקפוץ החוצה עקב חימום, הלחמו אותו לעיגולי פח. המוט צריך לנוע בחופשיות לאורך הצינור של תא 7, ללא חיכוך מוגזם.

קדחו חור לפין המוט המחבר בחלק העליון של הגבעול.

שימו לב במיוחד לצילינדר 3 ולבוכנה 2. פעולת הדגם כולו תלויה באיכותם. ניתן לייצר את הגליל מחתיכת צינור נחושת באורך 40 מ"מ ובקוטר 18-20 מ"מ, המולחם בתחתיתו בעיגול פליז. בגליל המוגמר, אל תשכח לקדוח חור כדי לחבר אותו לגליל הגדול יותר. על מחרטה. המוט תלוי בצירים בחלק העליון של הבוכנה.

גם את ריק תיבת האש 4 צריך לכופף על גבי ריק עגול, לאחר שעשה בו חורים בעבר לאוויר וברגים להרכבה. רצוי להלחים אותו ישירות על הצילינדר המוגמר 6. כעת עליך להרכיב את הדגם: הלחמת גליל 3, הלחמת בוכנה 2, הלחמת צינור לתוך הצילינדרים לתקשורת זה עם זה, הרכבת מנגנון הארכובה, הלחמת החלק התחתון של צילינדר 6. הנח את בית המנוע המוגמר על תיבת האש 4 ואבטח בהלחמה.

מאגר קירור המים הוא קופסת פח עם צינורות מולחמים בחלקו התחתון והחלק העליון, עליהם מחוברים צינורות גומי. המיכל מקובע ליד המנוע על מעמד עץ.

לסיכום, נציין שמנוע הסטירלינג פועל על התופעה הפיזיקלית הבאה: העבודה שנעשה על ידי אוויר חם במהלך ההתפשטות גדולה מהעבודה שיש להשקיע בדחיסה שלו. לכן, נסה לנפות טוב יותר את הקינמטיקה של המודל על מנת להפחית את החיכוך ביחידות נעות למינימום.

כמה מילים על סטירלינגים מודרניים.

מנועי בעירה חיצונית עדיין נבנים, ומבחינות מסוימות הם מקדימים מנועים אחרים. היום הם כבר לא מגושמים כמו שהיו במאה הקודמת.

הם משתמשים בגז קל כנוזל עבודה: הליום או מימן (רוברט סטירלינג השתמש באוויר). פעולתה של סטירלינג המודרנית אינה מושפעת מהסביבה החיצונית: הגז הנשאב לתוך הדיור בלחץ נמצא בנפח סגור. לכן, ניתן להשתמש במנועי סטירלינג מודרניים כמעט בכל מקום: במים, מתחת לאדמה ובחלל החיצון, כלומר, היכן שמנועים קונבנציונליים אינם יכולים לעבוד.

מחבר: V. Gorstkov

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף בניה:

▪ דגם מטוס אירובטי כבל

▪ מדחף שבשבת

▪ מנוע קיטור בוכנה עם צילינדר מתנודד

ראה מאמרים אחרים סעיף בניה.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מגדל 4G מעופף - מזל"ט Flying COW 13.11.2017

שחזור תשתיות למתן שירותי תקשורת לאוכלוסייה המקומית הפך לעדיפות של הרשויות בפורטו ריקו ובארצות הברית. אסון הטבע שהשתולל שם - הוריקן מריה, שהרס את התקשורת והמתקנים בדרכו - לא עקף את תושבי איי הבתולה, גם הם בבעלות ארצות הברית. כדי לחסל במהירות את ההשלכות של הציקלון ההרסני, הקצתה ועדת התקשורת הפדרלית 77 מיליון דולר הדרושים לשיקום התקשורת בארכיפלג.

חלק מכספי התקציב של משלמי המסים האמריקאים יועברו להתקנת מגדלי סלולר חדשים, ואילו החלק השני יעבור לפתרונות מתקדמים ומתקדמים יותר בתחום התקשורת. האחרונים כוללים יוזמה בשם Project Loon, מאמץ משותף בין מפעילי אלפבית ו-AT&T, יחד עם T-Mobile.

בנוסף להשקת Project Loon, הנהלת AT&T הכריזה על הפעלת ניסוי של חלופה לבלונים מגושמים - "מגדלי 4G זמניים" המבוססים על כלי טיס בלתי מאוישים (Cell on Wings). בעזרת המל"טים הללו, AT&T תספק לתושבים המקומיים גישה לשירותי קול ויכולת לשלוח הודעות טקסט באזור המושפע מההוריקן.

עבור AT&T, השקת המיני מסוק מסדרת Flying COW בפורטו ריקו הייתה הצעד הטנטטיבי הראשון, אך לא פחות מוצלח, לקראת הכנסה המונית של "מגדלי תקשורת מעופפים". מל"טים כאלה מתנשאים לגובה של 60-120 מ', מה שמאפשר להם לכסות שטח של כ-100 קמ"ר עם רשת אלחוטית. במקביל נשללת מל"טים של COW יכולת תמרון מלא בשל היותם קשורים לשטח - חיבור כבל לתחנת בסיס על הקרקע.

נכון לעכשיו, המל"ט הראשון של Flying COW מוצב במרחב האווירי מעל סן חואן, העיר הגדולה ביותר בפורטו ריקו. בעתיד הוא יועבר למקום חדש בהתאם לצרכים העכשוויים של האוכלוסייה בקשר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ שרתי מיקרוסופט יהיו מצוידים במעבדים משלהם

▪ סמארטפון אנדרואיד עמיד למים Fujitsu F074

▪ שבב דרייבר 400 ערוצים לתצוגות נייר אלקטרוניות

▪ אבני ריגול מפוזרות ברחבי אפגניסטן

▪ טומוגרפיה למיון זרעים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ מדור טלפוניה באתר. מבחר מאמרים

▪ מאמר מקרים של ימים עברו, אגדות עתיקות עמוקות. ביטוי עממי

▪ מאמר מדוע הם כתבו מכתבים באנגליה במאה ה-19, וכתבו פיסת נייר למעלה ולמטה? תשובה מפורטת

▪ מאמר כרוב סאבוי. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מה שאתה צריך לדעת על פעולתו של מנוע חשמלי תלת פאזי ברשת חד פאזית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר שורש כף היד. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר