Stránka 1 z 1

Stirlingův motor

Napsal: 14 črc 2008 15:37
od lyn_x
Stirlingův motor je druh horkovzdušného motoru vybaveného součástí dnes nazývanou regenerátor, původní autorův termín zněl "ekonomizér". Patent na motor využívající ekonomizér byl podán roku 1816 skotským pastorem Robertem Stirlingem. Jedná se o součást, která nehraje roli při chápání principu motoru, nicméně má zásadní dopad na účinnost a tedy i ekonomiku provozu stirlingova motoru. Stirlingovou motivací byla snaha nahradit poměrně nebezpečný parní stroj - nehody parních kotlů v té době nebyly ojedinělé.

Pokud budete trochu hledat na internetu, na mnoha místech se dočtete, že účinnost stirlingova motoru dosahuje účinnosti Carnotova cyklu, tedy n = 1 - (Tmin / Tmax), kde Tx jsou teploty chladné, resp. horké části motoru v termodynamické škále(jednotkou je 1K = 1 kelvin), pokud nevíte oč jde, pak vězte, že jde o nejvyšší možnou účinnost přeměny tepla v mechanickou práci. Tento údaj je však, jak to u jenoduchých a hezky znějících vzorečků občas bývá, holý nesmysl. V praxi je u moderních stirlingů dosahováno účinnosti cca 0,4 * n, tedy necelé poloviny této pohádkové cifry.

V současnosti tedy stirlingův motor, co se účinnosti týče, poněkud pokulhává za vypilovaným moderním dieslem.
Proč se o něj i nadále zajímat?

1. možnost provozu na prakticky libovolné palivo nebo i zdroj tepla (například slunce)
2. velmi vysoká životnost a nízké nároky na údržbu, žádná pravidelná výměna oleje apod.
3. velice nízká hlučnost
4. při provozu na paliva až řádově nižší emise oproti motorům s vnitřním spalováním, především NOx, CO, aromatických sloučenin a při vhodné konstrukci spalovacího prostoru i dioxinů a furanů
5. možnost "obráceného běhu", tedy možnost využití coby tepelného čerpadla pro chladírenská zařízení, bez obsahu freonů apod.


a nakonec nějaké obrázkové odkazy :)

http://mve.energetika.cz/uvod/stirling.htm
http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/english/begin.htm

a pro zvídavější trocha matematiky
http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/acad ... chmidt.htm



Stirlingmotoro estas specio de varmo-aero motoro ekipita kun parto hodie nomata regeneratoro, la originala auxtora termino tekstis "ekonomigilo"(angle "economizer"). Patentlicenco pri motoro ekspluatanta ekonomigilo estis registrita en jaro 1816 pere de skota pastoro Robert Stirling.
Oni parolas pri parto, kiu ne rolas pri kompreno de la principo de la motoro(nur parta vero), tamen gxi havas gravan sinsekvon al efektiveco kaj sekve al ekonomiko de funkciado de la stirlingmotoro. Motivado de Stirling estis strebado anstatauxigi relative malsekuran vapormasxinon - akcidentoj de vaporkaldronoj en tiu epoko ne estis maloftaj.

Se vi sercxados en de interreto, en multaj lokoj vi legos, ke efektiveco de la stirlingmotor atingas efektivecon de la Carnota ciklo(laux Nicolas Léonard Sadi Carnot, legu Nikolas Leonard Sadi Karnot), do n = 1 - (Tmin / Tmax), kie Tx estu temperaturoj de varma, respektive malvarma parto de la motoro ene de termodinamika skalo(unito estas 1K = 1 Kelvino). Se vi ne scias pri kio mi skribas, do konu, ke tio estas la plej granda efektiveco de transformado de varmoenergio en mekanikan laboron. Tiu-cxi nombro tamen estas, kie pri simplaj kaj bonaspektaj formuletoj kelkfoje estadas, pura delirajxo. Praktike modernaj stirlingoj atingas efektivecon proksime 0,4 * n, do netutan duonon de tiu-cxi fabela cifero.

Do nuntempe stirlingmotoro, rilate efektivecon, iom stumplas malantaux perfektigita moderna dizelmotoro.
Kial pri gxin ecx plu scivoli?

1. ebleco funkciadi uzante lauxpraktike lauxvolan brulajxon ba ecx alian fonton de varmo (ekzemple Suno aux nuklea energio)
2. tre longa dauxro de funkciado kaj malgrandaj pretendoj de prizorgado, neniu regula sxangxo de oleo ktp.
3. tre malalta lauxteco
4. en okazo de brulajxfunkciado ecx ordrilate malgrandaj poluemisioj kompare de motoroj kun interna burulado, precipe NOx, CO, aromatikaj kombinajxoj kaj en okazo de bontauxga konstruajxo de brulajxcxambro ecx de dioksinoj kaj furanoj
5. ebleco de "reversita funkciado", do ebleco de uzado kiel varmopumpo por fridistajn masxinojn, sen enhavo de freonoj kaj tiel plu


kaj fine kelkaj bildaj ligiloj :)

http://mve.energetika.cz/uvod/stirling.htm
http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/english/begin.htm

kaj por pli scivolaj iometo da matematiko
http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/acad ... chmidt.htm

Re: Stirlingův motor

Napsal: 15 črc 2008 20:49
od gray
Návštěvník píše:Co do vykonu pokulhava Strirlinguv motor, jelikoz a protoze ho stavi predevsim amatersti konstrukteri a tudiz je pro ne ponekud nedostupna technologie vyroby plynu, jez lepe vyhovuji potrebam daneho zarizeni... (profici necht me nekamenuji ;o)) tzn. pokud pouzijeme pro prenos tepla jine medium nez vzduch, vykon se ne dramaticky, ale vyrazne zlepsi... dale jest nutno vzit v uvahu pouzite materialy... teflon by IMHO mel byt zakladem jakychkoliv trecich ploch vcetne tesneni... (Dle mne, nejlepsi momentalne komercne dostupny matrial)...

jinak bod 1 - 5 je uplne v cajku ;o)

viz. bod 1-4,5: geotermalni energie... rozdil teplot dle hloubky vrtu... gejziry(zapadni cechy)... rozdil teplot vyuzitelny i pro vyrobu energie na zaklade 2 x 2 kov x teplota, a dale pomoci piezoelektrickoakustickych menicu, coz krome vrtu do hlubin jest vyrobitelne doma :)
se mi to nejak neprihlasilo... to ja :|

Re: Stirlingův motor

Napsal: 15 črc 2008 23:30
od lyn_x
Aha, já už myslel že nám sem píšou nějaký googleři ;)
No, asi bych ale tak úplně nesouhlasil. Stirlingovy motory nestavějí jen amatéři, ale i instituce jako NASA, ale třeba i český výrobce kogeneračních jednotek TEDOM (http://www.stirling.cz). Navíc, i pro amatéra je výroba například vodíku poměrně dostupná, plyny jako helium je pak možné(stejně jako vodík) koupit v každém obchodě se svařovací technikou.

Důvodem použití například vodíku coby pracovního plynu je:
1. vyšší tepelná vodivost
2. nižší viskozita a tedy nižší přečerpávací práce

Výhodou helia oproti vodíku je pak jeho netečnost, což kromě nehořlavosti přináší také eliminaci koroze vnitřních prostor motoru.
Důsledkem použití těchto "vhodnějších" plynů tedy bývá vyšší účinnost ale také vyšší otáčky, a tedy vyšší měrný výkon(výkon na jednotku pracovního objemu motoru).

Motor plněný vzduchem má však také své nesporné výhody:
1. velice dobrá dostupnost vzduchu :)
2. (spíše hypotetická) možnost bez změny konstrukce výměníků a regenerátoru použít zmiňovaný vodík či helium
(obráceně to není možné kvůli nízké tepelné vodivosti vzduchu a tedy nutnosti "těsnějších" kanálků ve zmíněných částech motoru)

Z prvního bodu vyplývá jednodušší konstrukce. Konkrétně například poměrně nízké nároky na těsnost celého motoru i při zvýšeném pracovním tlaku(možnost vyvést klikovou hřídel i za použití levných těsnění/gufer). Nižší náklady na údržbu(není třeba při opravách přečerpávat nebo dopňovat drahé plyny).

Pokud jde o nevýhodu horší účinnosti, ta nemusí být ve skutečnosti až tak významná; mnohé komponenty motoru mají na účinnost větší vliv.
V případě vlastního návrhu motoru je myslím vhodné zaměřit se v prvním kroku na účinnost regenerátoru a výměníků(to zahrnuje také konstrukci spalovacího prostoru).
Existují i hotové konstrukce s dostupnou dokumentací, vznikající na základě otevřené spolupráce, minimálně http://www.geocities.com/viebachstirling/ .
Ten dosahuje výkonu cca 500W při účinnosti až 22%(bez zohlednění hořáku, jeho účinnost však může být přes 90%).

Tak :) Rozepsal jsem se víc než jsem chtěl, ale ještě k těm dieslům; diesly již před dlouhou dobou pokořily hranici 40% účinnosti.

Základní termodynamické parametry typického stirlingu mohou být např.:
Tmin = 300 K (27 °C, tedy opravdu na hranici využitelnosti odpadního tepla například pro podlahové vytápění)
Tmax = 1100 K (827 °C, tedy naopak na hranici nebo možná za hranicí možností "běžných" materiálů jako jsou vysoce kvalitní nerezové oceli)

n = 1 - Tmin / Tmax
n =~ 0,73

Pokud bude mít motor poloviční účinnost oproti stroji pracujícím s (teoretickým) vratným cyklem, dostaneme se k hodnotě 36%.
Podotýkám, že tento předpoklad opravdu platí pro technicky vyspělé motory, nikoliv pro amatérské bastly bez špetky matematiky nebo dokonce bez regenerátoru.
Další potenciál pro zlepšení ale stirlingy pravděpodobně stále mají, potřeba je především zlepšit schopnosti analýzy a modelování motoru pro optimalizace, další cestou je zvyšování teploty horké části, to však vyžaduje použití lepších materiálů(keramika?).

Možnost využití geotermální energie je zajímavý postřeh, možná by si zasloužil vlastní diskusi. :) Na druhou stranu pravděpodobnost koupě vhodného pozemku je myslím u gejzírů malá, u jiných forem jsou zas rozdíly teplot poměrně malé, tedy i účinnost přeměny. Vhodnější může být přímé využití tepla.

Stirlinguv motor

Napsal: 25 dub 2019 13:30
od benniestali
Zajimalo by mne, jakou ma takovy motor z favouse pro tyto ucely zivotnost a provozni naklady. Nekdo tu na foru spocital, ze pri otackach "cestovni rychlosti" motoru 60 km/h najede 10.000km za tyden provozu vymena oleje?, mozna je pro tyto ucely provozne narocny a zbytecne vykonny ca 25kW pri 2500ot/min.,ca 14kW pri 1500ot/min., mozna ho nechat na volnobeh.

Stirlinguv motor

Napsal: 12 kvě 2019 19:13
od byronPlelm
No jo, nezavislost.

Jenze pokud vememe v potaz tyhle hejblata, tak zavisly budeme vzdy, protoze se musi necim mazat. Ale je asi fakt, ze zasoba 200l oleje vydrzi dele nez zasoba 200l paliva.

Jinak s tim tegem mas pravdu. Muzeme vyrobit vymenik olej/voda. Jenze co pak, kdyz se voda nahreje na tech 50°C. Nechalo by se to spocitat z jeho ucinnosti kolik kw tepla musim nekam udat, abych vyrobil 1kw elektriky.

Nejlepsi by bylo asi poridit dva kone a na zentour pridelat alternator. Jezdi to na seno a oves

Jinak nevim jakou bude mit zivotnost, ale pro moje potreby dlouhou.
TEDOM delal kogeneracni jednotky s motorem z favorita. Vykon to melo 22kw Elektriky a nekde kolem 40kw tepla. Videl sem je v provozu, ale frceli nekde kolem bodu, kdy ma motor nejvyssi kroutici moment, Coz odhadem bude nekde okolo 3500 ot/min. Sehnad nekde navod se servisnima intervalama by urcite hodne napovedelo.
Ja mam v planu to provozovat jen misto centraly v otackach lehce nad volnobehem, protoze nepotrebuju takove vykony. Takze treba olej preventivne 1x rocne a urcite nebude mit nabehano jeste svoji zivotnost.

Pri takovem minizatizeni pocitam odhadem spotrebu nekde kolem 1 az 1,5l LPG na hodinu. Coz je cenove asi stejna spotreba jako 3kw centrala na benzin. Jen z tohoto budu mit jeste teplo.