Презентация "Двигатель Стирлинга" 10 класс

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