Двигатель Стирлинга – это одна из разновидностей тепловых машин. Принципом работы его есть движение в замкнутом объеме рабочей жидкости или газообразной смеси. С полной уверенностью можно сказать, что это двигатель внешнего сгорания. Принцип работы его заключается в извлечении энергии, которая образуется при нагреве и охлаждении рабочего тела. Первые они были изобретены в 19 веке. Как и многие другие изобретения того времени, двигатель подъем и забытье. Однако уже в 20 веке они пережили второй подъем, и сейчас инженеры вносят все новые доработки.
Конструкция двигателя очень проста ввиду отсутствия там каких-либо клапанов, распредвалов, отсутствует стартер. Для работы подходит абсолютно любой источник, который производит тепло. Это могут быть как солнечная энергия, отходы сельского хозяйства, полезные ископаемые так и атомная энергия. Несмотря на простоту конструкции и абсолютную всеядность двигатель Стирлинга не уступает по производительности двигателям внутреннего сгорания. Очень радует обратимость устройства. Обратимость заключается в следующей схеме. Энергия тепла преобразуется в механическую, это приводит в действие маховик двигателя и так получаем холод.
Рабочий цикл устройства полностью зависит от тепла, получаемого из вне, при чем источник этого тепла абсолютно не важен. Учитывая эти особенности можно уверенно заявить, что это устройство идеально подходит для использования в гелиоэнергетике:
1. Двигатель внешнего сгорания практически не подвержена износу, потому что отсутствует внутренний износ, который присутствует в двигателях внутреннего сгорания;
2. Производительность двигателя стремительно возрастает с ростом температуры;
3. Отсутствие процесса внутреннего сгорания, позволяет устройству работать бесшумно;
4. Во время работы стирлинга присутствует постоянный объем воздушной смеси.
У двигателей Стирлинга есть как плюсы, так и минусы.
Преимущество двигателя Стирлинга.
1. Современная конструкция двигателя отличается от модели 19 века. Благодаря тому, что и используются передовые технологии его производства и новаторские ходы во время его проектировки, удалось значительно увеличить КПД от цикла Карно до 65-70%.
2. Правильно выполнен и умно спроектированный двигатель не нуждается в ходе работы в никакой регулировке или настройке. При чем в этой конструкции отсутствуют типичные для двигателей элементы (стартер, клапаны и распределительный вал).
3. Так как принцип работы двигателя Стирлинга устроен несколько иначе, чем двигатель, в принцип работы которого заложено сгорание воздушной смеси, он не подвержен максимальным нагрузкам на элементы устройства.
4. Двигатель имеет возможность автономной работы ввиду его простой конструкции.
5. Устройству для работы не нужно никаких специальных источников, который излучает тепло.
6. Стирлинги равномерно сжигают топливо и до конца, благодаря тому, что сгорание происходит вне двигателя.
Недостатки устройства.
1. Увеличенные габариты двигателя из-за того что горение происходит вне внутренней камеры, тепло отдается посредством радиатора.
2. Двигатели материалоемки. Для продуктивной работы двигателя его нужно изготавливать из жаропрочной стали, которая обладает низкой теплопроводимостью, при этом выдерживает высокие давления. И нужна специальная смазка с низким коэффициентом трения, которая выдерживает высокие температуры.
3. С целью увеличения мощности стирлинга используется водород и гелий в качестве рабочего тела. Сам водород взрывоопасен, а под действием высоких температур образует металлогидриды. А обладая высокой проникающей способностью, утечка рабочего тела значительно влияет на рабочее давление.
