VITA
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Understanding i Motori di Stirling ISBN: 0-86619-200-X [C]1984, Volontarii in Assistenza Tecnica
PREFACE
Questa carta č una di una serie pubblicata da Volontarii in Assistenza tecnica per provvedere un'introduzione a specifico le tecnologie all'avanguardihe di interesse a persone nello sviluppare paesi. Si intende che le carte siano usate come orientamenti, aiutare persone a scegliere tecnologie alle quali sono appropriate le loro situazioni. Non si intende che loro provvedano costruzione, + dettagli di realizzazione. Persone sono esortate per contattare VITA o un'organizzazione simile per informazioni ulteriori e assistenza tecnica se loro trovano che una tecnologia particolare sembra soddisfare le loro necessitŕ.
Le carte nella serie furono scritte, furono fatte una rassegna, e furono illustrate quasi completamente da VITA Volunteer esperti tecnici su un puramente base volontaria. Alcuni 500 volontarii furono comportati nella produzione dei primi 100 titoli pubblicata, mentre offrendo approssimativamente 5,000 ore del loro tempo. VITA fornisce di personale Leslie Gottschalk incluso come redattore primario, Julie Berman typesetting che maneggia e configurazione, e Margaret Crouch come proietti direttore.
William Beale, autore di questa carta č presidente di Sunpower Incorporato. Lui ha disegnato, sviluppň, fabbricň, e motori di Stirling introdotti sul mercato nel Bangladesh e sviluppare altro paesi, e ha pubblicato estesamente nell'energia solare campo. Recensori David M. Berchowitz, Michael F. Feeney Robert C. Wagman, e Francesco E. Woodling sono anche specialisti nell'area. Artista Fred Heltsley ha un'ingegneria sfondo e č un illustratore tecnico e professionale su un base di consulente.
VITA č un'organizzazione privata, disinteressato che sostiene persone che lavorano su problemi tecnici in paesi in sviluppo. VITA offre informazioni ed assistenza puntate ad aiutando individui e gruppi per selezionare e perfeziona le tecnologie appropri alle loro situazioni. VITA mantiene un internazionale Servizio di indagine, un centro di documentazione specializzato ed un elenco computerizzato di dia volontariamente consulenti tecnici; maneggia progetti di campo a lungo termine; e pubblica una varietŕ di manuali tecnici e carte.
IO. INTRODUZIONE
I motori di Stirling sono motori di combustone esterni che usano aria + benzine altre come lavorando fluido. Loro possono bruciare alcuno solido o combustibile liquido come la loro fonte di calore. Questo li fa molto attraente, particolarmente in situazioni dove convenzionale combustibili sono costosi e duri per ottenere. Perché dei tipi di Il motore di Stirling č cosě semplice per fare ed ancora cosě effettivo, loro sono scelte eccellenti per generazione di potere nello sviluppare paesi.
Questa carta descrive il motore di Stirling di base, cosě come alcune delle varietŕ moderne e piů promettenti. L'intenzione qui č diffondere persone in paesi in sviluppo col l'operazione di motore e serie di domande.
STORIA
Il motore di Stirling fu inventato da Robert Stirling, un scozzese amministri, nel 1816. Il motore di Stirling primo aveva una storia di servizio buono e la vita lunga (su a 20 anni). Era usato come un relativamente basso-potere che acqua-pompa motore dal medio del diciannovesimo secolo ad approssimativamente 1920, quando il motore di combustone interno ed il motore elettrico sostituirono esso. Il motore di caldo-aria fu conosciuto per il suo agio di operazione; la sua abilitŕ di usare alcun materiale di burnable come combustibile; la sua cassaforte, acquieti, operazione modestamente efficiente; e la sua durabilitŕ e requisiti di manutenzione bassi. Era molto grande per suo piccolo comunque, produzione di potere ed aveva un costo di acquisto alto. Ciononostante, la sua spesa d'esercizio bassa giustificň scegliendolo di solito sul motore di vapore--l'alternativa unica alla durata-- quale bruciň molto piů combustibile per lo stesso motorizzi e richiese attenzione continua per evitare esplosioni pericolose o altro fallimenti.
Lo svantaggio notevole ed altro del motore di caldo-aria primo era la sua tendenza a fallire se la testa di calorifero diventasse troppo calda. This ;as un risultato del relativamente resistenza di calore bassa del getto stiri testa di calorifero. Il problema fu superato ridisegnando il bruciatore che impedě al motore di surriscaldare. Questo miglioramento dato luogo a cassaforte, ma anche abbassa, operazione di potere. Nonostante questo miglioramento, il motore di Stirling non poteva, competa col piů conveniente, combustone interno e piů potente motore, e scomparve dalla scena commerciale.
L'avvento di acciai senza macchia e piů nuovi ed anticipi nel capendo del processo termodinamico complesso del motore attenzione nuova e portata al motore durante e dopo Mondo Guerra II. Lo spettacolo del motore di caldo-aria vecchio fu migliorato e la sua taglia e costo furono ridotti. La sua semplicitŕ di costruzione ed operazione, e piů importante, la sua abilitŕ usare combustibili grezzi fu trattenuto. Questi sforzi su Stirling motori pressocché furono tirati esclusivamente domande difficili quello non era adatto per paesi in sviluppo--vale a dire, il motore automobilistico ed avanzato, potere spaziale e cuori artificiali. Pressocché nessun sforzo fu messo nel relativamente compito facile di disegnare un motore per usi all'ordine del giorno. L'estremamente i paesi industrializzati in che il motore di Stirling lavoro era fatto non abbia bisogno di un motore semplice, cosě lŕ non era nessun incentivo economico di disegnare uno.
Questa situazione cambiata nel 1980, quando l'Agenzia Americana per Sviluppo internazionale (USAID) consolidato lo sviluppo di un motore di Stirling semplice specificamente intese per prodotto ed usa in paesi in sviluppo. Il motore fu disegnato, costruito, esaminň, e consegnň a Bangladesh, e copie di lui fu costruito e mise in operazione lŕ. Questo dimostrň la Possibilitŕ del prodotto del motore in macchina semplice negozi del tipo trovati in molte regioni dell'Africa, Asia e L'America Latina.
Come un risultato di questo e sviluppi recenti ed altri, il precedentemente prospettive fioche per la domanda dei motori di Stirling in paesi in sviluppo ha migliorato enormemente. Piani sono ora in moto portare un disegno nuovo del motore di Stirling in produzione commerciale in un molto migliorň forma. Questo versione moderna sarŕ molto piů potente per il suo peso e molto piů efficiente; alla durata stessa, sarŕ come quieto, facile usare, affidabile, ed accidentato come il motore originale. Modelli supplementari, capace di generare l'elettricitŕ, rinfrescando, acqua che pompa, e non servendo in modi utili ed altri possibile col motore di caldo-aria vecchio, sta venendo anche in produzione commerciale.
NECESSITŔ SERVITE DA LA TECNOLOGIA
Anche se il motore di Stirling sia una macchina vecchia, moderno materiali e metodi di disegno lo fanno molto piů attraente che mai prima. La manovella-passeggiata che il motore di Stirling č definitivamente utile a chiunque che ha combustibile solido. Questo tipo di Il motore di Stirling puň bruciare alcun combustibile locale come la sua fonte di calore produrre l'elettricitŕ, acqua di pompa o compie compiti richiedendo il potere meccanico come lavorazione di cibo.
Macchine molto semplici che usano aria atmosferica come lavorando fluido puň essere costruito da materiali locali come contenitori di metallo. Persone che sono inclinate per provare tali disegni hanno un buono l'opportunitŕ del successo.
II. PRINCIPI CONDUZIONE
TEORIA DI BASE DI LA TECNOLOGIA
Il ciclo di Stirling č mostrato nel diagramma in Figura 1. Il
l'idea di base č che quando benzina in un cilindro chiuso si č mossa nella parte calda del cilindro, espande, la sua pressione aumenti, e fare funziona. Quando la benzina si muove nel parte fredda del cilindro, la sua pressione č ridotta. Una volta il portate di benzina la pressione piů bassa, č compresso posteriore a suo volume originale. La benzina compie piů lavoro durante la sua espansione che č costretto ad essere messo in lui durante la sua compressione. Cosě, il ciclo intero dŕ luogo alla rete positivo produzione di lavoro.
Come mostrato in Fase 1 di Figura 1, il pistone č fuori (il fondo centro morto), ed il displacer č in come lontano come puň andare. La benzina č nello spazio freddo, e la pressione di benzina č bassa. (La nota che la benzina č alla pressione stessa ad alcuno immediato in ogni parte del motore, ma che questa pressione sta cambiando con time. Perché la pressione č bassa, il pistone puň essere si mosso facilmente in per comprimere la benzina alla temperatura bassa. Alla fine di questo processo di compressione, il motore ha, Fase 2 arrivata, come mostrato in Figura 1.
Ora č ora per aumentare la pressione di benzina. Questo non č fatto bruciando un combustibile nella benzina come č fatto in un interno motore di combustone. La benzina si č mossa dallo spazio freddo attraverso una serie di exchangers di calore che lo causa per entrare lo spazio caldo ad una temperatura alta. Nota che la benzina nel calorifero, refrigerante, rigeneratore, e spazi caldi e freddi sono sempre alla pressione stessa ad alcuno immediato, fin dalla benzina passaggi di flusso sono grandi e non restringono il passaggio di la benzina.
Come mostrato in Fase 3 di Figura 1, la benzina č compressa, caldo, ed a pressione alta. A questo punto č pronto espandere e lavorare sul pistone. Come le mosse di pistone fuori del cilindro, il displacer si muove con lui per tenere cosě tanto della benzina come possibile nello spazio caldo cosě che la pressione č tenuto come alto come possibile fare l'ammontare di massimo di lavoro sul pistone. Questa espansione e movimento esterno del pistone dŕ luogo al conseguimento di Fase 4, come mostrato in Figuri 1.
Il passo prossimo č ridurre la pressione di benzina trasportandolo da lo spazio caldo attraverso l'exchangers di calore allo spazio freddo. Questo č fatto trasportando il displacer dalla sua posizione, come mostrato in Fase 4, indietro alla sua posizione interna come mostrato in Metta in fase 1. Il ciclo ora č completo. Avviso che il pistone ha espanso la benzina muovendosi esterno quando la benzina ha calda ed a pressione alta, e ha compresso la benzina quando č freddo ed a pressione bassa. Cosě, il piano originale č stato compiuto, ed il ciclo ha prodotto lavoro netto al fuori.
Per questo processo di quattro-fase per continuare indefinitamente, calore deve essere aggiunto all'exchanger di calore caldo da alcuni continuamente fuori fonte come un fuoco o un raccoglitore solare, ed il raffreddore fine deve essere rinfrescata da un ruscello di acqua o aria continuamente.
Lei ora si meraviglierebbe come i movimenti del pistone ed il displacer chiaramente sono accomplished, fin da they non puň muoversi su loro proprio. La risposta č che ci sono almeno due modi a faccia i due componenti della mossa di motore di Stirling semplice come noi desideriamo: (1) noi possiamo legarli a manovelle attraverso connettendo verghe, come č fatto comunemente in motori di automobile; o (2) noi usare forze di benzina in un modo attentamente disegnato cosě che loro rimbalzo in primavere di benzina, col displacer sempre avanti del pistone in suo in-e-fuori l'oscillazione. Dei due metodi, il uso di manovelle chiamato la manovella-passeggiata, o kinematic Stirling, č il piů facilmente metodo capito. Il secondo metodo, quali usi moti oscillanti del pistone e displacer su primavere, č chiamato il libero-pistone Stirling. La manovella-passeggiata Stirling č piů facile capire ancora piů sodo fare, mentre il libero-pistone Stirling č piů duro capire ancora piů facile fare in almeno alcune delle sue forme.
III. DISEGNI VARIAZIONI
Questa sezione della carta descrive una varietŕ di promettere Motori di Stirling. Enfatizza le loro caratteristiche fisiche, vantaggi e svantaggi, domande, e combustibile efficienze.
TIPI DEI MOTORI DI STIRLING
Manovella-guidi il Motore di Stirling
Un schematico della manovella-passeggiata il motore di Stirling č mostrato in Figuri 2, ed una manovella-passeggiata che motore di Stirling che pompa acqua č mostrato in Figura 3. Mentre questo motore č insolitamente grande per la piccola quantitŕ del potere (5 chilowatt) produce, č ciononostante molto semplice fare ed operare. Non usa petrolio nel crankcase; qui č importante per evitare trovare petrolio nel caldo lavorando parti del motore, perché poteva renda impraticabile il flusso di aria attraverso l'exchangers di calore ed anche provochi un'esplosione. Alcuno del seguente tre tipi di portante possono essere usati: portante di chi arrotola sigillati, portante di palla + unlubricated bushings fecero di un di plastica come Teflon. Se necessario, la palla e portante di chi arrotola possono essere sostituiti da portante di diario e sigillato nel grasso. Da quando il motore č pressurizzato leggermente, su a circa atmosfere (l'atm), usa un sigillo di asta instabile e semplice per tenere l'aria in, ed una pompa pneumatica piccola per mantenere la pressione contro perdita lenta oltre il sigillo. La pompa pneumatica cosě come tutti gli accessori altri che hanno bisogno del potere sono guidati direttamente da l'asta di motore che ruota.
Accessori altri che richiedono il potere di asta. č il cibo di trivella il combustibile, il soffiatore di aria di combustone, e l'acqua di raffreddamento pompa e ventilatore di radiatore.. Con questi accessori, il motore č, capace lavorare senza any fonte altra del potere, e le necessitŕ solamente alimenti operare. Istruzioni conduzione e tipiche sono come segue:
- Si assicuri il motore č in condizione di funzionamento buon e la cavalletta č piena di combustibile.
- Avvii un fuoco nel bruciatore col facendo accendere (e.g., rasature di legno, asciugň foglie), ed aziona il soffiatore di aria da mano fino a che l'interno del bruciatore ha sufficientemente caldo a riceve ed infiamma il combustibile dall'alimentazione di combustibile.
- Mano aziona il soffiatore di aria di combustone e la trivella di combustibile fino a che la testa di calorifero del motore giunge ad un moderato Temperatura di (approssimativamente 300[degrees]C). Il motore ora č pronto a comincia.
- Diventi i flywheel finito, ed il motore debba cominciare a correre su suo proprio immediatamente motorizzi (inizio facile č uno del caratteristiche migliori di questo motore).
- Permetta un tempo corto il motore per pressurizzarsi e per guidare il bruciatore finché č a pressione conduzione e piena e temperatura. Durante questa volta, la volontŕ di motore gradualmente cresce piů forte e piů capace lavorare. Il carico puň essere aumentato come il motore cresce piů forte. Accade questo automaticamente se il motore č legato a carichi cosě come pompe di acqua centrifughe o generatori, ma carichi cosě come seghe e macinando macchine ha la capacitŕ per temporeggiare il motore se il loro carico č applicato troppo rapidamente. Se il Il motore di č temporeggiato, immediatamente puň essere ricominciato da scaricandolo e girando di nuovo il flywheel.
- Una volta il motore č su al potere pieno e facendo il suo lavoro, l'operatore ha bisogno di tenere solamente la cavalletta di combustibile pieno e mantiene un carico. Se il carico č rimosso per alcuna ragione, l'accelerazione di volontŕ di motore, ma non ad un grado dannoso; esso giungerŕ rapidamente ad una velocitŕ a che le sue gocce di produzione di potere per azzerare, e continuerŕ a correre.
- Quando č ora per chiudere via il motore, semplicemente tagli il alimenta ed il motore verrŕ lentamente ad una fermata. Puň essere fermň piů rapidamente ad alcuna durata rilasciando l'interno Pressione di che riduce il potere ad un valore basso.
Ci sono da allora rettifiche critiche e molto poche di combustibile, aeri, + flusso di acqua, e non ci sono nessun iniettore di combustibile o sistema di scintilla, la manovella-passeggiata il motore di Stirling č estremamente affidabile e facile correre. Ma per realizzare spettacolo di massimo esso č importante per fare rettifiche corrette di questi flussi, quale qualcuno con solamente un'esperienza piccola puň fare facilmente,
A causa del suo agio di operazione, la durabilitŕ, manufacturability locale e l'abilitŕ di usare alcun combustibile locale come il suo calore fonte, il moderno manovella-guidi il motore di Stirling č notevolmente bene andň bene per generazione di potere in paesi in sviluppo. Piani per questo motore di Stirling saranno disponibili di USAID nel 1984 o 1985. Produzione commerciale del motore, o versioni di lui, si č aspettato cominciare nel 1984.
Motore di Libero-pistone semplice
Figuri 4 ritrae un motore di libero-pistone di lento-velocitŕ che č un versione semplice del motore di Stirling. Questo motore pressocché č l'ultimo in semplicitŕ comparata a motore di Stirling altro disegni. Č il cosě definito affaticato configurazione in quale il displacer č stato a galla da primavere e si č mosso spontaneamente + su o in giů sotto l'influenza del slightest costringono o disturbo della pressione nel motore. Il vantaggio grande di questa sistemazione č che il motore non solo sta stesso-cominciando (richiedendo solamente che un buono la differenza di temperatura sia stabilita tra il calda e spazi freddi), ma aggiusterŕ ad alcun carico, anche un completo fermando del pistone, ed ancora va in bicicletta su ed in giů. Cosě, il motore č molto. perdonando e facile operare. Il suo maggiore svantaggio č che č troppo grande per la sua produzione di potere piccola; questo č perché usa aria atmosferica come lavorando fluido ed opera ad una frequenza molto bassa. Controbilanciando questo svantaggio č la capacitŕ di ascensore molto alta ed efficienza della pompa di dislocamento positiva e semplice che puň il motore operi.
Dimensioni
Il displacer e diametro di pistone possono essere lo stessi. Il displacer dovrebbero essere almeno finché il suo diametro, con un lunghezza di massimo di tre volte il suo diametro, ed il berretto di fine debba. sia coperto con una cupola per permettere della forza contro crollo. Il apertura tra il displacer ed il cilindro dovrebbe essere circa uno a due centesimo del diametro, con una preferenza per l'apertura piů piccola. Per tenere il displacer concentrato, esso avrebbe dovuto elevare colpi sordi della grossezza di apertura che strofina leggermente contro il cilindro nella sua sezione fredda.
La lunghezza di sezione di calorifero dovrebbe essere approssimativamente una quarto del diametro di displacer, ed il refrigerante circa lo stesso. Questo foglie uno la metŕ del displacer comportarsi come un rigeneratore, quale serve ad immagazzinare il calore dell'aria come viene da il calorifero al refrigerante, e lo rilascia all'aria come esso ritorna dal refrigerante al calorifero. Questa azione aumenta l'efficienza di combustibile del motore.
Il movimento di displacer disponibile dovrebbe essere approssimativamente uno terzo di la sua lunghezza.
I displacer guidano verga dovrebbe coprire approssimativamente 15 percento del area del cilindro di displacer. La verga di passeggiata dovrebbe andare bene da vicino nella sua manica ma č libero per muoversi.
Materiali
Il materiale migliore per il displacer fine calda č alcuna uno del 300 serie acciai senza macchia, come 304, 316, o 321. Questi č chiamato anche 18-8 tipo senza macchia, qualche genere usato nel cucinare pentole. La fine calda del cilindro di displacer deve essere di senza macchia ricopra d'acciaio anche, or possibilmente relativo alla ceramica se puň essere fatto ermetico. Chiaramente, se esperimenti solamente a breve termine sono lo scopo, poi foglio di acciaio di carbone all'ordine del giorno puň essere usato per ambo il displacer e testa di calorifero.
Il displacer stesso puň essere piuttosto sottile, purché che un non-ritorni valvola č installata nella sua fine fredda per permettere il interno giungere alla pressione di ciclo di massimo e soggiorno lŕ. Altrimenti, i displacer potrebbero crollare sotto pressione. Č anche importante fare il displacer aprire spesso abbastanza a prevenga il suo crollo sotto fuori di pressione.
Il resto del motore puň essere di acciaio, ferro di getto, alluminio + qualunque cosa č localmente disponibile, siccome non č esposto calore. Cura dovrebbe essere pressi fare il displacer come leggero come č pratico. Risponderŕ troppo lentamente altrimenti, gassare pressione e non svilupperŕ sul piombo in moto il pistone necessario portare a termine il ciclo di Stirling.
Produzione di energia
Un motore di libero-pistone semplice con un displacer di diametro di 60-cm, operando ad un ciclo per secondo, puň essere aspettatsi produrre approssimativamente 500 watt del potere (50 litro-meter/sec) di pompň acqua. Chiaramente, come con alcuno prima tentativo, l'attuale produzione potrebbe essere molta meno.
Motore di libero-cilindro
Un altro candidato eccellente per uso in paesi in sviluppo č il motore di libero-cilindro. Divide molte delle virtů di la manovella-passeggiata il motore di Stirling e č anche piů semplice per fare. Inoltre, perché č sigillato ermeticamente, č impervio danneggiare da fuori di contaminante. Comunque, perché č fondamentalmente una macchina di produzione alternativa, deve ne avere genere di potere-trasformare apparecchiatura come una passeggiata di dente d'arresto e gearbox per provvedere moto rotante se tale č avuto bisogno. There sono molti usano per moto alternativo e semplice, come acqua pompando, ed in questi usi il motore di libero-cilindro č un scelta eccellente.
Figuri 5 show che un modello di un motore di libero-cilindro tipico ha usato
come una pompa di acqua. Il potere č preso dall'oscillante cilindro del quale si muove in reazione al moto opposto il pistone pesante in. Il displacer č guidato dalla benzina pressione sulla sua verga che č legata al pistone.
Il motore di libero-cilindro, come tutti i motori di Stirling puň operi su alcuna fonte di calore. Uso di un licenze di passeggiata di dente d'arresto l'alto-frequenza corto-liscia motore di libero-cilindro per guidare alcun carico che richiede un'asta che ruota, e cosě grandemente migliora la sua utilitŕ.
Il motore di libero-cilindro usato come un reciprocator puň facilmente non solo guidi pompe fluide ma aria o compressori di benzina come bene. Puň guidare anche pompe refrigeranti per conservazione di cibo.
Avviare il motore di libero-cilindro puň essere automatico se il motore č in una posizione verticale; altrimenti, un disdegni vaso č necessario avviare i moti iniziali dopo che il motore correrŕ vigorosamente finché le temperature prescrissero per la fine calda e la fine fredda del cilindro, č mantenuto. La temperatura richiesta č da 400 di solito a 700[degrees]C sulla fine calda e su a 100[degrees]C sul raffreddamento giacca.
Ci sono da allora solamente due parti commoventi nel cilindro, il motore di libero-cilindro č anche piů facile fare che il manovella-guidi motore di Stirling descritto piů primo in questa carta. Inoltre, da quando il cilindro č sigillato ermeticamente, il motore non ha bisogno di una pompa pneumatica o un sigillo scorrevole contenere la sua benzina che lavora. Perciň, il motore puň operare ad un alto pressione, dice su a 15 atm, mentre facendolo molto il patto e conveniente per il suo potere.
Motore di Stirling duplice
Il motore di Stirling duplice č una macchina di raffreddamento calore-controllato; ovvero, prende nel calore e produce raffreddore senza produrre alcun effetto esterno ed altro. Č molto semplice, pressocché come semplice come la pompa di acqua di libero-cilindro, e č molto combustibile-efficiente se disegnň attentamente. Figuri 6 show una sezione trasversale tipica
del motore di Stirling duplice disegnato come un calore-controllato frigorifero di cibo. Figuri 7 show esso in operazione.
L'idea di base dietro all'operazione dello Stirling duplice motore č che quando controllato, diviene una pompa di calore. Nel Stirling duplice, un motore di Stirling č usato per guidare un Stirling pompa di calore. Questo che si muove puň essere fatto con solamente tre parti--il displacer caldo, il pistone che si comporta come il pistone per il motore di calore ed il calore pompa, ed il displacer freddo. Questa combinazione di parti fa un semplice ed effettivo calore-guidi pompa di calore che puň essere scalata a qualsiasi taglia o serie di temperatura, da temperature molto fredde necessario a liquify aerano a temperature miti utile per raffreddamento spaziale.
Il motore di Stirling duplice sarŕ commercialmente disponibile fra gli anni prossimi, probabilmente come un portabile, foodstoring congelatore-frigorifero in taglie piccole.
Motore dell'Alternatore del libero-pistone
Sforzi recenti di sviluppare il motore di alternatore di libero-pistone ha prodotto risultati notevoli. Mentre il motore non vuole succeda come rapidamente come la manovella-passeggiata Stirling un articolo commerciale motore, seguirŕ solamente con sulla dilazione di un anno. Quello la maggior parte sviluppata al momento č una macchina di produzione del 1-kW quell'ha efficienza di combustibile eccellente, promesse la vita lunga, e č molto il patto. Comunque, questa macchina non č semplice e richiede procedure manifatturiere ed estremamente sofisticate e materiali. D'altra parte perché č ermeticamente sigillato, non puň essere danneggiato da alcun genere di renda ruvido trattamento, anche se il sistema di controllo ed auxiliaries altri non sono cosě invulnerabile.
Il motore di alternatore di libero-pistone č andato bene idealmente il compito di svilupparsi l'elettricitŕ da energia solare, specialmente quando adeguň ad un concentratore di film di plastica ed a buon mercato del batta a macchina ora venendo al mercato. Tali macchine attivamente stanno essendo sviluppato su in taglie a 10 kW, e potrebbe essere disponibile in taglie anche piů grandi in alcuni anni. Quello mostrato in Figura 8
ha una produzione del 10-kW.
USI DI IL MOTORE DI STIRLING
Irrigazione con Biomassa
Ambo la manovella-passeggiata il motore di Stirling ed il libero-cilindro motore č pratico per irrigazione con biomassa, purché quella biomassa ampia č disponibile per combustibile cosě come conveniente lavori alimentare il motore con combustibile e prendersi cura della sua operazione. Il motore di manovella-passeggiata č pratico da approssimativamente 500 watt a tens di chilowatt del potere consegnato, ma nel potere sopra 3 kW costringerŕ un carrello a ruote a trasportarlo. Il libero-cilindro motore inventa una pompa irrigatoria e buona ad approssimativamente 500 watt. Entrambi motore puň guidare si abbassi bene e profondo bene le pompe, cosě come basso-alzi pompe di fossa. Anche, l'elettrico generatore pistone gratis puň essere legato un elettrico pompi per questo servizio.
Generazione di elettricitŕ - Taglie Piccole - Combustibile Solido
Ambo la manovella-passeggiata il motore di Stirling ed il libero-pistone motore di alternatore č pratico per questo uso. Il libero-pistone motore di alternatore ha il vantaggio di rumore molto basso e vita lunga, ma č piů duro riparare nel campo. La manovella-passeggiata Il motore di Stirling č semplice, facile per riparare, e piů conveniente, e puň essere fabbricato in semplice ripari negozi; comunque, esso non č come combustibile efficiente.
Generazione di elettricitŕ - il Potere di Villaggio - Combustibile Solido
Qui di nuovo, ambo la manovella-passeggiata il motore di Stirling ed il motore di alternatore di libero-pistone servirebbe per alcun potere su a approssimativamente 100 kW. I motori di Stirling di produzione di potere piů alta non sono probabilmente nel vicino a futuro, anche se sia possibile a sempre combini unitŕ piů piccole in un'unitŕ piů grande per piů potere.
In questa domanda, presenza continua č richiesta a assicuri l'operazione corretta dell'alimentazione di combustibile ed auxiliaries altro. Sottoprodotti utili includono acqua calda dal raffreddamento sistema e cenere dal bruciatore.
Grano che Tratta - Grano Spreca come Combustibile
Questa č una domanda ideale a causa della disponibilitŕ di il sottoprodotto di biomassa come combustibile per il motore. L'USAID-consolidato, motore di caldo-aria semplice, citato piů primo in questo tappezzi come stato stato sviluppato per prodotto in Bangladesh, č un esempio eccellente. Figuri 9 show questo motore di caldo-aria
riso di millng. Brucia la buccia di riso prodotta dal mulino esso passeggiate. Solamente una frazione della buccia prodotta dal mulino č avuto bisogno di alimentare il motore, ammontari cosě ampi sono andati via su per il motore per usare mentre pompando acqua irrigatoria per il prossimo raccolto di riso. In cosě, energia solare, nella forma di biomassa č usato come il contributo di energia primario per il riso-crescente tratti, e nessuno fuori di combustibile č necessario.
Potere solare
Č importante per riconoscere che il motore di Stirling č un alto-temperatura machine. che non puň correre bene sul minimo temperature disponibile da piatto piatto e semplice raccoglitori solari. Deve usare un concentrando, mentre sole-seguendo le tracce di raccoglitore solare. Questa apparecchiatura aggiunge notevolmente al costo e manutenzione requisiti del sistema. Anche, tale apparecchiatura non si avvalga del componente diffuso di energia solare, solamente il componente diretto. Sole cosě fosco abbastanza non č buono. Brillante, di cieli chiari sono avuti bisogno di fronte al raccoglitore che concentra sviluppi la temperatura alta necessario operare il Motore di Stirling. Per tutte queste ragioni, sistemi di Stirling usando concentrando, sole-seguire le tracce di che raccoglitori solari, sarŕ and molto piů costosi richiederanno piů cura in loro operazione che quelli che usano combustibile come la loro fonte di calore.
Con quelle prenotazioni in mente, č giusto per indicare che ci sono situazioni in che tali sistemi solare-controllato č degno della considerazione: dove č luce del sole intensa il domini, dove non c'č biomassa disponibile e nessuno derivabile dagli effetti del motore (come lŕ eventualmente sarebbe se il motore stesse irrigando un precedentemente area di deserto), e dove il costo del motore, raccoglitore battitore, monte e thereof della manutenzione non č proibitivo. Tale situazione esistere dove sono molti chilowatt dell'elettricitŕ avuto bisogno, ed il costo di sistemi di photovoltaic č troppo alto. Esso č probabile che un sistema elettrico e solare basň su un libero-pistone Il motore di Stirling costerŕ notevolmente meno per watt consegnato che voglia un sistema di photovoltaic nel chilowatt serie del potere.
Una nota cauzionale su sistemi di Stirling solari: anche se il Il motore di Stirling sarŕ commercialmente disponibile nell'uno o due anni, i raccoglitori che concentrano ed i loro auxiliaries sono ancora della distanza via da produzione. Per tutti questi ragioni, č probabile che sistemi di motore di Stirling solari siano molto piů costoso che sistemi altri omettono dove nulla altro č disponibile, come sarebbe il caso in zone di deserto estreme.
Piů spesso che non, un sistema solare diretto č pratico che uno che usa biomassa cresciuto con l'aiuto di irrigazione purché dal motore. Da questo vuole dire, terra che puň altrimenti cresca nulla potrebbe essere fatto concepibilmente per produrre cibo cosě come combustibile per la pompa che irriga. Metta semplicemente, un campo di erbacce, raccolse essere bruciato nel motore, č un molto rotta piů facile al potere solare che un sistema ottico ed elaborato, monti, e battitore. Ed erbacce, diversamente da sole non nascondono dietro a nubi o va via di notte.
ALIMENTI EFFICIENZA E PRODUZIONE DI POTERE
Č probabile che il motore di Stirling bruci rudemente 10 chilogrammi (il kg) per chilowattora (il kWh) di combustibile di biomassa, e 6 kg/kWh di carbone. Questo č meno che la percentuale del consumo di combustibile di piccolo vaporizzi motori. Dipendendo su come bene un operatore guida il macchina, questa percentuale che brucia puň variare facilmente tanto quanto 20 percento, su o in giů; con bene-disegnň e bene-frequentň motori, potrebbe essere cosě tanto non piů di metŕ.
La produzione di potere per unitŕ di peso varia grandemente col disegno. Generalmente, varia da approssimativamente .04 Kw/Kg per un semplice manovella-guidi modello ad approssimativamente .07 Kw/Kg per una pubblicitŕ alto-tecnologia libero-pistone alternatore motore.
IV. COMPARANDO LE ALTERNATIVE
Il motore di Stirling č capace di accettare calore da alcuno fonte sopra di approssimativamente 400[degrees]C e convertendo parte del calore in lavoro utile. Questo lo fa capace di una varietŕ larga di usi. Quali di loro sono pratici e la considerazione di valore rispetto con le fonti altre di energia meccanica?
Se combustibili convenzionali e macchine sono disponibili e soddisfacenti, non č probabilmente pratico per considerare sostituire loro con un motore di Stirling. Solamente quando benzina o diesel o combustibili gassosi e puliti sono scarsi, costosi, o altrimenti poco attraente, e quando la scintilla-ignizione il combustone interno motore o motore di diesel anche č vissuto brevemente o troppo costoso mantenere o acquistare, č esso assennato considerare il domanda del motore di Stirling. Se Lei considera presentare il motore di Stirling, Lei deve valutare attentamente suo la disponibilitŕ, caratteristiche di spettacolo provate, ed economie affinché non risultato di delusione.
CONCORRENTI DI IL MOTORE DI STIRLING
La competizione per il motore di Stirling č la combustone interna motore, incluso lo scintilla-ignizione motore correre su benzina, benzina naturale, alcol, biogas, o benzina di produttore, e il motore di diesel che corre su combustibile di diesel, o una mistura di diesel e combustibili gassosi o liquidi ed altri. Il vario solare apparecchiature di cella cosě come il motore di vapore č considerato anche essere la competizione per il motore di Stirling.
Č molto probabile che il motore di Stirling sia la scelta migliore dove č tra 100 watt e 20 kW il potere richiesto, e alcuni ordinano di biomassa, carbone o torba č disponibile come combustibile. Se combustibile gassoso o liquido č prontamente disponibile, un propriamente č probabile che motore di combustone interno ed adattato sia piů conveniente, almeno nella corsa corta, anche se, dipendendo dal parente costi dei combustibili, il motore di Stirling potrebbe essere piů conveniente a lungo andare, a causa di manutenzione piů bassa e spese di combustibile.
Perché il motore di Stirling č stato solamente reintroduced recentemente, č duro proiettare le spese di acquisto relative dei molti tipi delle macchine di Stirling. Č probabile che il motore di Stirling costerŕ piů della scintilla-ignizione motore di combustone interno, e rudemente lo stesso come un slowspeed motore di diesel della qualitŕ stessa. Ma lo Stirling č probabile che motore abbia manutenzione piů bassa costa che o di questi a causa della sua semplicitŕ grande.
Il Produttore Motore di Benzina come un Concorrente dello Stirling Motore
Il motore di benzina di produttore corre sulla benzina da vuole dire di una biomassa-a-benzina convertitore chiamato un generatore di benzina di produttore. Il motore usare la benzina di produttore puň essere un motore di benzina convertito o un motore di diesel usando principalmente benzina di produttore ma richiedendo anche un piccola quantitŕ di combustibile di diesel come igniter per la benzina di produttore. Da quando questa combinazione puň infatti faccia la cosa stessa come un Motore di Stirling--ovvero, si sviluppi il potere meccanico da legno e biomassa altra--uno č costretto per chiedere se lo Stirling motore ha alcun vantaggio sulla combinazione di produttore generatore di benzina ed il combustone interno e convenzionale motore. In dei casi, la risposta č sě.
Il motore di Stirling ha tre vantaggi: (1) puň bruciare combustibili con contenuto di cenere alto come riso sbucciano che il sistema di benzina di produttore non puň; (2) fin dai prodotti di combustone non entri il motore di Stirling, loro non richiedono cleanup, in contrasto alla benzina di produttore motore di combustone interno; e (3) il motore di Stirling, in combinazione con un semplice bruciatore di combustibile battuto, č un molto piů semplice e piů manutenzione-libero sistema che la combinazione di generatore di benzina di produttore, sistema di cleanup, e motore di combustone interno.
Il motore di Stirling raggiunge il produttore benzina motore sistema se il combustibile per essere usato non č di qualitŕ alta, come riso bucce, e se il costo di mantenere il sistema di ignizione, sistema di iniezione, lubrificazione ed altro relativamente delicato componenti del motore di combustone interno ed il produttore di benzina č un problema, come cosě spesso č.
Il Motore di Vapore come un Concorrente del Motore di Stirling
Č logico per considerare il motore di vapore come competizione naturale per il motore di Stirling, come esso infatti era alla durata Giro. Stirling l'inventň. A quella durata il motore di vapore era il produttore di potere dominante, mentre il motore di Stirling era piů combustibile efficiente, e molto piů sicuro siccome č quasi impossibile causare un motore di Stirling per soffiare su, e piuttosto facile fare con un motore di vapore. Anche a quella durata, il grande svantaggio del motore di Stirling era la temperatura povera resistenza della getto ferro calorifero testa.
Oggi, la situazione č diversa. Il motore di vapore ha caduto in disuso, e lo Stirling ha avanti leapt in spettacolo, vita, e la disponibilitŕ. Con l'uso di serie 300 acciaio senza macchia, un comunemente materiale disponibile, c'č nessuno piů lungo il pericolo di fallimento di testa di calorifero, almeno sotto 700[degrees]C, quale un combuster del combustibile solido e normale produce su un motore di Stirling in marcia. E č fattibile per fare il testa di calorifero di relativo alla ceramica, specialmente in basso-pressione molta motori come il libero-pistone semplice innaffiano pumper.
Perciň, per domande di basso-potere sotto molto tens di chilowatt, č probabile che il motore di Stirling sia molto piů combustibile efficiente, molto piů facile operare, molto piů sicuro, e richiede molto meno manutenzione. Č anche probabile che costi meno, da allora il motore di Stirling ha cosě poco dividono ed uni cosě semplici in paragone al motore di vapore. Per esempio, lo Stirling motore ha bisogno di nessuno valvole, mentre il motore di vapore richiede molti in ogni uno di che devono lavorare infallibilmente un caldo, ambiente corrosivo.
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