Презентация "Двигатель Стирлинга" 10 класс скачать


Презентация "Двигатель Стирлинга" 10 класс

Подписи к слайдам:
Проект : Двигатель Стирлинга Подготовили учащиеся 10 «А» класса: - Лунев Дмитрий - Тряхов Евгений - Саушкин Сергей Учитель Физики МАОУ СОШ №1 г.Светлогорск Куцакина Т.Н. Цель :
  • На примере двигателя Стирлинга доказать один из законов термодинамики.
Определение :
  • 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.
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».
Роберт 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.
Роберт Стирлинг. 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.
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.
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.
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
Третий этап автоматизации : Реальная (рабочая) модель : 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.
2. В одной крышке по центру делается отверстие.
  • 2. В одной крышке по центру делается отверстие.
  • 3. Корпус двигателя Стирлинга вырезается из пластиковой бутылки. Корпус приклеивается к крышке пластичным эпоксидным составом. 
4. В качестве цилиндра прекрасно подходит корпус маркера. Поршнем в нашем случае будет колпачок.
  • 4. В качестве цилиндра прекрасно подходит корпус маркера. Поршнем в нашем случае будет колпачок.
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.
  • 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.
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.
  • 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.
8.На верхнюю часть поршня наклеивается резиновая прокладка. Она нужна для герметичности и для защиты кожуха от разрыва.
  • 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.
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.
  • 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.
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.
  • 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.
12. 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.
  • 12. 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.
  • 13. Проверяем герметичность и ставим поршень.
  • 14. Далее можно насаживать держатель коленвала. Высота крепления шатуна к цилиндру регулируется винтом. 
  • 15. Маховик делается из CD диска. Отверстие залепляется пластичной эпоксидкой. Затем необходимо просверлить дырку точно по центру.
Результат :
  • Ставим двигатель Стирлинга на чашку с кипятком. Немного ждем и он должен сам заработать. Если этого не произойдет, нужно слегка помочь ему рукой.
Двигатель в работе Применение в жизни :
  • Универсальные источники электроэнергии (солнечные электростановки)
  • Тепловые насосы
  • Холодильная техника
  • Подводные лодки
  • Аккумуляторы энергии
  • Медицина (искусственное сердце)
  • Двигатель Стирлинга может использоваться для преобразования солнечной энергии в электрическую. Для этого двигатель Стирлинга устанавливается в фокус параболического зеркала.
Литература : 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