Тепловой двигатель Стирлинга – уникальное изобретение шотландского священника, которое было запатентовано более 100 лет назад. Его особенность в том, что он может превратить источник тепла в энергию.
Главный принцип работы основан на чередуемом нагревании и охлаждении тела внутри емкости. В роли тела может быть воздух, гелий или водород.
Цикл работы представлен 4 фазами:
- Нагрев
- Расширение
- Переход к источнику холода и охлаждение
- Сжатие, переход к источнику тепла
Преимущества использования двигателя внешнего сгорания
Двигатель Стирлинга может работать на разном топливе, поскольку для него важное значение имеет перепад температур. Это одно из главных преимуществ агрегата, благодаря которому о нем и заговорили даже спустя 100 лет. Помимо этого, есть другие достоинства:
- Простое устройство – нет необходимости в навесных устройствах и вспомогательных системах.
- Продолжительный срок эксплуатации – свыше 100 000 часов непрерывной работы.
- Практически бесшумная эксплуатация, поскольку внутри не происходит детонация топлива.
- В цилиндрах двигателя не происходят процессы, которые могут пагубно воздействовать на окружающую среду.
Если правильно выбрать источник тепла, двигатель Стирлинга станет экологически чистым и безопасным устройством.
Минусы
Двигатель Стирлинга не используется повсеместно, несмотря на все свои преимущества, потому что имеет несколько существенных недостатков:
- Серийное производство невозможно, потому что возникает вопрос в материалоемкости устройства: для охлаждения рабочего тела потребуется большой радиатор, а из-за этого вес и габариты значительно увеличатся
- Проблема эксплуатации возникает из-за устойчивости стальных сплавов к температурам, их теплопроводности. По причине того, что тепло переходит к рабочему пространству благодаря теплообменникам, происходит его потеря.
- Принципы перехода мотора на другие рабочие режимы отличаются при привычных: нужны специальные устройства управления (к примеру, для изменения мощности потребуется изменение угла фазы между вытеснителем и силовым поршнем и т.д.).
С развитием двигателей внутреннего сгорания, устройство, созданное Стирлингом, ушло в тень. Его стали использовать в качестве вспомогательной силовой установки в тепловых насосах, подводных лодках, в виде преобразователей геотермальной и солнечной энергии в электрическую.
