Слайд 1Проект : Двигатель Стирлинга
Подготовили учащиеся 10 «А» класса:
- Лунев Дмитрий
-
Тряхов Евгений
- Саушкин Сергей
Учитель Физики МАОУ СОШ №1 г.Светлогорск Куцакина
Т.Н.
Слайд 2Цель :
На примере двигателя Стирлинга доказать один из законов термодинамики.
Слайд 3Определение :
Дви́гатель Сти́рлинга — 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.
Слайд 4История :
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».
Слайд 5Роберт Стирлинг
1790 г.-1878 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.
Слайд 7Принцип 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.
Слайд 8Автоматизация 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.
Слайд 9Автоматизация 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.
Слайд 10Автоматизация 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
Слайд 13Ход 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.
Слайд 142. В одной крышке по центру делается отверстие.
3. Корпус
двигателя Стирлинга вырезается из пластиковой бутылки. Корпус приклеивается к крышке пластичным эпоксидным
составом.
Слайд 154. В качестве цилиндра прекрасно подходит корпус маркера. Поршнем в
нашем случае будет колпачок.
Слайд 165. 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.
Слайд 177. 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.
Слайд 188.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.
Слайд 1910. 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.
Слайд 2011.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.
Слайд 2112. Коленвал и шатун изготавливаются из проволоки. Прозрачные нипеля- это
ограничитель. Сделан из рыболовного нипеля.. Высота колена определяется половиной расстояния,
которое должен пройти цилиндр от самой нижней точки до верхней точки, в которой перестает действовать магнитная связь.
Слайд 2213. Проверяем герметичность и ставим поршень.
Слайд 2314. Далее можно насаживать держатель коленвала. Высота крепления шатуна к
цилиндру регулируется винтом.
Слайд 2415. Маховик делается из CD диска. Отверстие залепляется пластичной эпоксидкой.
Затем необходимо просверлить дырку точно по центру.
Слайд 25Результат :
Ставим двигатель Стирлинга на чашку с кипятком. Немного
ждем и он должен сам заработать. Если этого не произойдет,
нужно слегка помочь ему рукой.
Слайд 27Применение в жизни :
Универсальные источники электроэнергии (солнечные электростановки)
Тепловые насосы
Холодильная техника
Подводные
лодки
Аккумуляторы энергии
Медицина (искусственное сердце)
Слайд 28Двигатель Стирлинга может использоваться для преобразования солнечной энергии в электрическую.
Для этого двигатель Стирлинга устанавливается в фокус параболического зеркала.
Слайд 30Литература :
Википедия: http://ru.wikipedia.org/wiki/Двигательстирлинга
Ход работы взят с www.zabatsay.ru http://www.zabatsay.ru/index.php/engine/71-lowtempstirling#.U1jABFV_vj4