Stirling motor építők és gépeik 2.

László:
1951-ben születtem Marosvásárhelyen. Ott nőttem fel, ott tanultam. Orvos vagyok, pszichiáter, emberszerető, barátfüggő.

19 éves koromig műszaki antitalentum voltam, egy csavarhúzót sem tudtam rendesen kézbe fogni.

Történt, hogy elromlott a robogóm, és szerelőhöz kellet vinnem. Hamarabb utána mentem, mint a határidő, és azt láttam, hogy a mester egy 5 kilós kalapáccsal üti ki a főtengelyt a csapágyból. Rögtön gondoltam, hogy azért azt nem úgy kéne. Hála egy ezermester székely évfolyamtársamnak, megtanultam szerelni a főjavításig. Mivel kíváncsi ember vagyok, sokat bóklászok a neten tudományos témák után. 2008-ban elhűlve hallgattam egy magyar tudós előadását a kőolaj fogytáról, és hogy tetőzött a kitermelés. Egyre többen vagyunk, egyre nagyobb az olajfogyasztás, mi lesz itt? Lássuk csak az alternatív energiákat. Teljesen véletlenül akadtam Infrared fórumára, melynek 2009-től lelkes tagja vagyok, a magam pancser módján. Külön hálám övezze Tibsimet, aki nélkül hamar abba hagytam volna a Stirlingezést, az első kudarc után. A fórum lelkes, okos, kísérletező kedvű fiatalokból áll, főleg a kemény mag: Tibsim, Attila stb. Kár, hogy egy valamikori elvi vitáért rajtam kívül a nagy öregek, mint Tódor, Pali52 kiszálltak. Elég sok gépet építettem, nincsenek róluk fényképeim, de a filmecskék fent vannak a Youtube-on:
László csatornája:
http://www.youtube.com/user/gingischan1951?feature=watch

Az első HTD motor:



Terveim?

 Elsősorban a mindennapi nagyon stresszes, nehéz szellemi munkámat pihenem ki Stirlingezéssel, mert kikapcsol, szórakoztat. Rejtett álmom egy igazán jó, hasznos munkára fogható motor építése, amiből egy nonprofit vállalkozás is lehetne, ami számomra azt jelenti, hogy nagyon olcsó motor, rengeteg szegény ember számára.

Talán bennünket sokan hóbortos őrűlteknek  látnak. Nahát, nem vagyunk azok! Kiváncsi, kutató szellemű, jövőbe látó emberek vagyunk. A fórumon sok olyan ötlet született, hogy talán még a nagy gyártók is lekoppintották...
Mit szólnál kedves olvasó, ha egy olajos hordóból és vastelepen vett ócska hengerekből olyan napenergiával működő LTD Stirlinget csinálhatnál, ami ingyen, tiszta kút vizet pumpálna a zöldsgégesedre? És a  lehetőségek szinte határtalanok. Figyeljétek a fórumot, talán  leginkább a dobozgépeket építőket, mert nagyon közel járnak a nagyon olcsó, használható energiát adó motorokhoz!

EurosteamCon rendezvényén

Néhány életkép a magyarországi EurosteamCon rendezvényéről, amit a  Magyar Gőzpunk és Anakronista Társaság szervezett a Semmelweis Orvostörténeti Múzeumban. 2012.09.29.

Erősen gondolkoztam, hogy ezt a videót beágyazzam, mert olyanok vannak benne, hogy beszívja a dugattyút, stb., viszont laikusoknak kellett magyarázni, és hétköznapibb, érthetőbb módon..., mintha belebonyolódnék abba, hogy valójában a légköri nyomás nyomja be...Ráadásul több napja alváshiányos állapotban voltam, és beszélni is alig tudtam...

http://youtu.be/nFyYguRI5Z0 

Rimóci képek

2012.09.22 Bemutató Rimócon

A kiszorító dugattyú

A kiszorító (vagy terelődugattyú)

Mint a neve is sugallja, tereli (kiszorítja) hol a hideg, hol a meleg oldalra a gázt.

Főbb Típusai:
Tömör:
http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQGHwoymBOi7zziDoj3haYOQRRBXipkP9od6Lpk7ml0oRV0kWhS
A lényeg, hogy ne legyen rövidebb a terelő dugattyú a henger felénél. Mivel modellről van szó (és általában tudósok sem vagyunk), ennél bonyolultabb számításra nincs szükség, működni fog. Ami még fontos, hogy nem árt, ha viszonylag kis rés marad a terelődugattyú, és a henger között. Ha növelni akarjuk gépünk teljesítményét és hatásfokát, akkor az ilyen terelődugattyú mellé külön regenerálót is kell a gépbe építeni.

Tömör, de résregenerálóval rendelkezik:
Itt bőven a henger hosszának felénél hosszabbra mérjük a kiszorítót, így mindig marad egy rés a kiszorító henger közepe táján, ami regenerátorként működik. Ekkor a kiszorító kb. a henger 2/3-át teszi ki hosszúságban. Ha ilyen kiszorítót használunk, akkor avval is számolni kell, hogy azonos külső méretek mellett, ebben a gépben a kiszorító miatt fajlagosan kevesebb levegő dolgozik, így egy hasonló külső méretekkel rendelkező 50%-os kitöltésű kiszorítóval szerelt gépnél a teljesítménye kisebb lesz!
https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQpMgFWSe_pniSilA_QKDOUXPo3v09BrGWOz43QhDW8v0CZ3oiw

Fémvatta:
Lehet csinálni terelő dugattyút rozsdamentes "dörzsi" fémszivacsból, acélgyapotból is. Ekkor finoman kell érintse/súrolja a hengert, hogy ne mellette menjen el a levegő, hanem a szálai közt áramoljon.
Ezt már nem hívjuk tömör dugattyúnak, hiszen a levegő átjárja.
https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQz0bVtdmBAAOxwWKIHwNPxqvyLVbadfAfIBwSj39QvRXyRjRvkVA

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTg1hNNgf8J8pFRmjth6Fmkqof7_uRUtbLSBaSfzCp3JsgA0cqa
Itt láthatsz ilyen kiszorítókat:
http://www.youtube.com/watch?v=IfyoeiB5NUE
http://www.youtube.com/watch?v=RzW0--FMbVg

Az a tapasztalat, hogy a legjobb a fémvatta, legalábbis általánosságban. Mivel jelen esetben a fémvatta működik regenerálóként, nincs szükség arra, hogy hosszabb legyen, mint a henger fele, mivel a regeneráló felülete bőven megvan. Ha hosszabbra hagynánk, már csak a káros teret, vagy más néven holt teret növelnénk a gépben. Minél finomabb szálú a fémgyapot, annál jobb regenerátornak, azonban a finom szálú könnyedén elég, sőt a legfinomabb szálú még levegőn is idővel korrodálódik, elmálik. Ezért a közepes, 3-as, 4-es jelzésű acélgyapotot ajánljuk.

A regenerátor:
A hideg és a meleg oldal között helyezik el. Anyaga a gép típusától függően lehet fémszita, fémgyapot, porózus műanyag, szivacs, de akár kerámia is. Amikor a meleg gáz átáramlik rajta, akkor anyaga átveszi a gáztól annak hőmérsékletét, ezért segíti a gáz hűlési ciklusát. Így a hőenergia eme raktározott része nem megy veszendőbe (ki a hideg oldalon), hanem ellen ütemben a hideg gáz visszaáramlásakor annak visszaadódik. Ezzel előfűti a meleg oldalra tartó gázt, gyorsítva a ciklust és növelve a hatásfokot. Így a hő munkává nem alakított részét sem hagyjuk veszni, hanem újra hasznosítjuk. (Ez aztán a Skót takarékosság :-) !)
A regenerátor tervezésénél figyelembe kell venni, hogy elegendő hőtároló képessége kell legyen (hőkapacitás), de ne növelje feleslegesen a hatásfok romboló holt teret, illetve ne akadályozza a gáz áramlását. Ezért általában a gáz áramlására merőlegesen helyezik el és az átáramlást biztosító csőnél szélesebbre tervezik. Persze nem minden típusban van regeneráló, például a "játék", illetve bemutató jellegű LTD típusú Stirlingekben általában nem használnak, a Harwell típusú Stirlingben pedig a kiszorító és a hengerfal közti szűk résnek van regeneráló hatása, ezt résregenerátornak nevezzük.

Milyen anyagból legyen a kiszorító dugattyú?

Ha LTD gépről beszélünk, ahol nincs 100 fok celsius feletti hőmérséklet, akkor valamilyen nem hőálló, könnyű anyagból szoktuk elkészíteni, például szivacs, hungarocell, vagy a kitűnően vágható formázható XPS.
https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTgJrwYkc_WGJK5T5AEwB6cV3qqwFi6LOhZ1eSrWCDPNRUK4pDo9Q

Ha HTD gépről van szó, vagyis nagy hőmérséklet különbségből fakadóan 100 fok felett is hőállónak kell lennie, nem csak könnyűnek és nyomásállónak, akkor általában fémdobozból készítjük.
Külföldi profik használnak még Calcium-szilikátot! Mi az ára miatt nem használtuk eddig, mert elég drága.
Itt lehet olvasni róla, illetve beszerezhető.
http://www.interkeram.hu/index.php?pg=ajcs_aloldal&subId=20

A kiszorítórúd megvezetésének az elkészítése

Modellek esetében az egyik legelterjedtebb, hogy a kiszorító rúdjának HTD gépeknél küllőt használunk, (mert az elég egyenes és erős.) Gyengébb gépeknél az esernyő merevítő is szóba jöhet, az sokkal könnyebben hajlik. LTD gépeknél akár hústűt, vagy gémkapcsot is alkalmazhatunk.
Infrared kezdetben úgy készítette el a kiszorítórúd megvezetését, hogy két ásványvizes kupakot szemben egymással össze szigetelő szalagozott, majd átszúrta mindkettőt tűvel (forró tűvel könnyebb), akkora lyukat képezve, hogy a küllő szabadon mozogjon rajta, ne szoruljon, de a szivárgása is a legcsekélyebb legyen. Ezt ragasztotta a kilyukasztott sörösdoboz aljára, ami egy másik sörösdobozba  (kiszorító henger) volt belenyomva. 

LTD gépeknél, ahol fontos a kis súrlódás az egyik ősi módszer, hogy a kiszorító megvezető rúdjára, kettő, olyan gyöngyöt keressünk, amely pont lyukméretben ráhúzható, nem szorul, de kicsit sem lötyög! LTD gépnél még fontosabb a pontosság. Keressünk egy olyan csövet amelybe a két gyöngy beleragasztható 1-2 cm távolságra egymástól, a gép méreteitől függően, majd a csövet is ilyen hosszúra vágjuk le. Ezt már ragaszthatjuk is a gép tetejére, és kész is a kiszorító megvezetése. Sajnos a gyakorlatban nem olyan könnyű méretben összepasszoló alkatrészeket találni. HTD gépeknél, van egy gyors módszer. Barna szigetelőszalagból levágunk egy 4-5cm hosszú, és 5mm széles csíkot. A küllőre ferdén elkezdjük feltekerni úgy, hogy a ragasztós fele kifelé nézzen. A tekerés elejének nem kell szépnek és pontosnak lennie (mert azt majd levágjuk), de aztán figyeljünk arra, hogy ne legyen túl szoros, és ne legyen bő sem a feltekert szakasz. Egy papírzsebkendő rétegdarabkát ragasszunk a feltekerés külső részére, majd kenjük be, ill. itassuk át pillanatragasztóval. A ragasztó megszilárdítja a megvezetésünket. A csövünk végét levághatjuk, hiszen elég egy 2-3 cm szakasz, de vigyázzunk ne húzzunk le a küllőről csak annyit, amennyit le akarunk vágni, mert nem biztos, hogy vissza tudjuk rá fűzni. Ha nem sikerült jól a barna ragasztócsík feltekerése, addig próbálkozzunk amíg jó nem lesz! Ne szoruljon és ne is legyen bő! Ha a 2-3 cm csövünk alsó felső végénél szabadon hagyunk egy kicsit a barna ragasztószalagból (4-5mm), tehát a végeiről elhagyjuk a ragasztós zsepit, akkor az a gáz nyomásának hatására ráfeszül a küllőre és olyan tökéletesen fog szigetelni, mint egy szimering, sőt, a későbbiekben kell egy pici lyukat tenni a gépre, hogy be tudjon rajta keresztül állni a középnyomás működés közben.
Itt pedig Attila ötlete, a bronzperselyes megvezetés:
http://www.youtube.com/watch?v=uldUzWbHHA8

Ha van egyéb ötletetek, vagy kérdésetek, akkor Infrared fórumába írjatok!

Építési számítások

Hőlégmotor építése (vizsgamunka)

Érvényes: hőtan tantárgy, nappali tagozat, 2011–2012. tanév, tavaszi félév

1. A motor főbb jellemzői

1.1. Csak gamma típusú motor építhető. A motor munkaközege csak levegő lehet.

1.2. A hevítőt mécses, gyertya, borszeszégő vagy forró víz melegítheti. Egyéb energiaforrás (gázlámpa, villamos hőlégfúvó, merülőforraló, villanyrezsó stb.) nem használható.

1.3. A hűtőt a szabadon áramló környező levegő, víz vagy jégkocka hűtheti.

1.4. Regenerátor alkalmazható.

1.5. A munkadugattyú lökettérfogata 20 cm³ és 100 cm³ között legyen.

2. Hőtani terv

Adja meg a következő névleges jellemzőket.

2.1. A hevítő és a hűtő üzemi hőmérséklete és belső hőátadó felülete.

2.2. A munkaközeg (a hengerbe zárt levegő) legkisebb és legnagyobb számított térfogata, nyomása, tömege.

2.3. A termikus hatásfok regenerátorral és regenerátor nélkül. A hőtan I. főtétele alapján bizonyítsa be, hogy a termikus hatásfokot a kiegészítésben megadott módon lehet kiszámítani. Ha alkalmaz regenerátort, akkor adja meg annak hőátadó felületét, hőkapacitását, tömegét.

2.4. Mérésre vagy számításra alapozva becsülje meg a motor termikus teljesítményét, valamint a tengelyen leadott tényleges teljesítményét. Előfordulhat, hogy a motor csak önmagát lesz képes meghajtani, a teljesítményt teljes egészében a motorban ébredő súrlódás emészti föl (nincs tengelyen leadott, kicsatolható teljesítmény).

2.5. Méréssel határozza meg az egy fordulatra jutó átlagos súrlódási veszteséget. Írja le a mérési eljárást, készítsen rajzot vagy fényképet a mérésről, és adja meg az eredményt.

3. Mechanikai terv

Adja meg a következő tervezési, méretezési adatokat.

3.1. Összeállítási rajz. A szerkezet szakadjon el a világhálón található megoldásoktól, legyen legalább egy saját ötlet (szerkezeti, anyagfölhasználási, gyártási). Ezt a leírásban emelje ki.

3.2. A motor részeinek (dugattyúk, hengerek, hajtórudak, csapágyazás, tengelyek, lendkerék stb.) műhelyrajza.

3.3. Méretezze a lendítőkereket, és adja meg annak tehetetlenségi nyomatékát.

3.4. A hajtórudakat méretezze kihajlásra.

4. Az értékelés

Az érdemjegy függ a műszaki megoldások ötletességétől, a rendelkezésre álló anyagok találékony felhasználásától, a kivitelezés gondosságától, a motor működését jellemző mennyiségek mérésének ügyes megvalósításától, a motor megbízható működésétől, a mellékelt dokumentáció szakszerűségétől és pontosságától. Az elégséges érdemjegy feltétele:

4.1. A bemutatott motor főbb jellemzői feleljenek meg a kiírásnak (1. pont).

4.2. Legyen hőtani terv (2. pont).

4.3. Legyen mechanikai terv (3. pont).

4.4. A motor legalább 5 percig folyamatosan, üzembiztosan, egyenletesen járjon, átlagos fordulatszáma terheletlenül legalább 300 fordulat/perc legyen.  

Kiegészítések

A Stirling-körfolyamat termikus hatásfoka

A Stirling-körfolyamat munka- és hődiagramja az 1. ábrán látható. A regenerátor a hevítő és a hűtő közé iktatott átmeneti energiatároló. Ha a 2-3 szakaszon fölvett Q₂₃ = Q_reg hőt teljes egészében az előző ciklusban a regenerátornak leadott Q₄₁ = Q_reg hő pótolja, a Stirling-körfolyamat termikus hatásfoka megegyezik a Carnot-körfolyamatéval:

.

Példaként legyen a hűtő hőmérséklete T_K = 0 ºC, a hevítőé T_N = 100 ºC. A megadott adatokkal:

.

Ha a munkaközeg tömege 0,128 g, akkor ennek hőkapacitása 0,13 J/K. Legyen a regenerátor hőkapacitása ennek 10-szerese: C_reg = 1,3 J/K. Legyen a regenerátor finomszálas, laza állagú acélforgács vagy üveggyapot.

1. ábra. A Stirling-körfolyamat munka- és hődiagramja

A regenerátor nélküli Stirling-körfolyamat termikus hatásfoka függ az ε sűrítési aránytól:

.

Legyen a sűrítési arány ,

levegőre .

A példaként megadott adatokkal:

  

A munkaközeg tömege, az elméleti munkadiagram és a motor teljesítménye

Legyen a munkaközeg legnagyobb térfogata V₁ = 100 cm³, induló nyomás ,

.

.

 Ekkor a munkaközeg tömege:

A sarokpontokban a nyomás (ha ε = 2):

A környezeten végzett munka a két izotermán:

Az egy ciklus alatt a környezeten végzett eredő munka:

A névleges fordulatszámnál (300 f/perc) az egy főtengelyfordulat ideje:

.

Az elméleti teljesítmény:

.

Ha a motorban van regenerátor, a fordulatonként szükséges hő megegyezik a 3-4 szakaszon végzett munkával:

.

Az üzemeltetéshez szükséges hőáram:

.

Ha a hevítő hatásfoka 80%, akkor a hőforrás hőárama kb. 60 J/s. Ezt kb. három mécses képes előállítani.

A motor tényleges hatásfokát rontja az ideális körfolyamattól való eltérés és a súrlódás. Ha a tengelyen leadott tényleges teljesítmény például 5 W, akkor a jósági fok és a tényleges hatásfok:

Ezektől a számított értékektől a megépített motor tényleges hőtani jellemzői jelentősen eltérnek.

A 2. ábrán egy 50 cm³ lökettérfogatú, 2-es sűrítési arányú, gamma típusú, regenerátorral ellátott, forgattyús hajtóművel szerelt hőlégmotor számított (a ténylegest megközelítő) munkadiagramja látható. A regenerátor és a hengereket összekötő csövek légtérfogata (káros tér) a lökettérfogat 10%-a. Jól látható, hogy a valóságos körfolyamat jelentősen eltér az elméletitől.

2. ábra. Gamma típusú hőlégmotor tényleges munkadiagramja

A lendítőkerék A motor szögsebessége a névleges fordulatszámon: A hengertérbe zárt levegő izotermikus összenyomásához szükséges munka: Tegyük föl, hogy ezt a névleges fordulatszám kétszeresére fölpörgetett lendkerék forgási energiája szolgáltatja (a sűrítés végén a lendkerék megáll): Ebből a lendkerék tehetetlenségi nyomatéka: Ez a motor folyamatos működését biztosító legkisebb tehetetlenségi nyomaték. (Ekkor a lendkerék éppen csak átfordítja a holtponton a főtengelyt, a motor egy pillanatra leáll a 2-es pontban). Ennek kb. a kétszeresére válasszuk a tehetetlenségi nyomatékot (súrlódási veszteségek is vannak!). Legyen például  , a lendkerék tömege M = 1 kg. Ha a lendkerék d átmérőjű vékonyfalú hengergyűrű, akkor a tehetetlenségi nyomatéka, illetve az átmérője: A lendítőkerék tehetetlenségi nyomatéka legalább akkora legyen, hogy a névleges fordulatszámra kézzel fölpörgetett, majd magára hagyott motor legalább 3-4 fordulatot tegyen a megállásig. Megjegyzés A példaként megadott értékek TK = 0 ºC, TN = 100 ºC, ε = 2, V1 = 100 cm3, M = 1 kg, továbbá a lendkerék alakja (vékonyfalú hengergyűrű) az Ön motorja esetén természetesen más lehet. Az elkészült mű:     A tervezéshez és építéshez ajánlott irodalom Bagány M.: Műszaki hőtan. Jegyzet, H–388, KF GAMFK, Kecskemét, 2009. Bagány M.: Műszaki áramlástan. Jegyzet, H–393, GAMF, Kecskemét, 2009. Grohe, H.: Otto- és Diesel-motorok. Műszaki könyvkiadó, 1980. Pattantyús Á. Géza: A gépek üzemtana. Tankönyvkiadó, Budapest, 1964. Kecskemét, 2012. február Bagány Mihály a tantárgy előadója Köszönet Bacsabacsának és Bagány Mihály Tanár Úrnak !

Egyebek:
Stirling-gép szimulátor:
http://www.solarheatengines.com/stirling-engine-simulator/
Levegő-nyomás kalkulátor:
http://www.sengpielaudio.com/calculator-airpressure.htm
Kalkulátor:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/wavrel.html#c2
Pneumatikai alapfogalmak:
http://www.pneuplus.hu/pneumatika_oktatas_files/Pneumatika_alapfogalmak.pdf
Kg/cm2 to bar
http://www.convertunits.com/from/kg/cm2/to/bar
mm2 to cm2:
http://www.endmemo.com/sconvert/cm2mm2.php
N to kg:
http://www.convertunits.com/from/kg/to/N

Főoldal

Stirling-motor jellemzői:

A Stirling motor külső melegítésű hőerőgép, hasonlóan a gőzgéphez, azonban víz munkaközeg helyett levegő, vagy más, alkalmasabb gázok dolgoznak benne.  A motor a gázok azon tulajdonságát használja ki, hogy azok melegítésre kitágulnak, hűtésre pedig összehúzódnak. Ez a két folyamat zárt térben váltja egymást a motor működése közben.

Működtetéséhez bármilyen külső hőforrást használhatunk, például napenergiát (lásd. a videót), geotermikus-, vagy a hasadóanyag energiáját, illetve egyéb fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor felszabaduló hőenergiát.

                                      Napenergia hasznosítsa stirling technológiával.

Amennyiben hagyományos üzemanyagokat használunk, akkor azokat egy arra alkalmas kazánban égetjük el, és ennek égésterébe építjük/toljuk bele a motor meleg oldali részét. Ennek előnye, hogy így jobb hatásfokkal égethetőek el a tüzelőanyagok, és ezért jóval kevesebb korom, illetve egyéb szennyezőanyag keletkezik. Míg a belsőégésű motoroknál a hirtelen, robbanásszerű nyomáshullámok a kipufogórendszeren keresztül erős zajhatást keltenek, addig a Stirling-motoroknál teljesen zárt a rendszer. Hang leginkább csak a forgattyús mechanizmusból származik. Amennyiben ez pontosan van elkészítve, nem csattog, kotyog, akkor nagyon halk motor is építhető. Ezért is használják tengeralattjáróknál is a Stirling technológiát.

A Stirling motor felépítése egyszerű, nincsenek szelepek. A súrlódó alkatrészek, mint például a munkadugattyú,  a motor hideg oldalán helyezkednek el, így kisebb a hőterhelésük, ezért megbízhatóbbak és hosszabb élettartalmúak a belsőégésű társaikkal szemben.
 Egyszerűsége, látványos működése miatt mind nagyobb népszerűségnek örvend a modellezők körében is, hiszen akár néhány konzervdobozból, bicikli küllőből, cd lemezből, nagyon attraktív modelleket lehet építeni, akár komolyabb műszaki tudás, vagy műhely nélkül. Vannak olyan típusok is, amelyekben még surlódó alkatrész sincs. Ilyenek például a TMG (thermo mechanical generator), valamint a Stirling motorok újabb generációja, a termoakusztikus gépek. Ez utóbbinál, az egyetlen mozgó alkatrész, egy lineáris generátorhoz csatlakozó membrán. Súrlódó alkatrészek híjján ezek a gépek nagyon hosszú élettartamúak és kevés karbantartást igényelnek..

Hol találkozhatunk vele?
 Napjainkban főleg a napenergia farmok parabolatükreiben, tengeralattjárókban, műholdakban, űrszondákban, kisebb házi erőművekben, CHP rendszerekben, új típusú hűtőgépekben használják előszeretettel, de az élet egyre több területén kezdik felfedezni számtalan előnyének köszönhetően .

Számítógép processzor hűtése stirling-motorral

Stirling motor Hatásfoka:
A Stirling körfolyamat hőhatásfoka megegyezik a Carnot körfolyamat hatásfokával, amely elméletileg a legjobb. A Carnot körfolyamat hatásfoka:
h = 1 - (Tc/Th)
ahol:
Th - A körfolyamat legmagasabb hőmérséklete
Tc - A körfolyamat legalacsonyabb hőmérséklete
Az elméleti hőhatásfok így annál jobb, minél nagyobb a hőmérséklet különbség.
A gyakorlati hatásfok függ a kialakítástól, típustól és a precizitástól is.
A gyári Stirling motoroknál a 40 %-os hatásfok is elérhető.
Amatőr gépeknél általában az 5-10% már szép eredmény. Reméljük, hogy a házi készítésű gépek hatásfoka a jövőben javulni fog, ahogy a megfelelő szerkezeti anyagok, elérhető áron hozzáférhetővé válnak, valamint a megfelelő tapasztalat, háttértudás is rendelkezésre fog állni.
Ezért is hoztuk létre ezt az oldalt!:)

 Használható autóban?

Mivel esetünkben egy külső melegítésű gépről van szó, nem szabályozható a teljesítménye hirtelen és rugalmasan, mint egy belsőégésű motornak. Pontosabban megoldható, de csak úgy, ha a gép hatásfokának lerontásával szabályozzuk, például a hideg-meleg oldal közé szelepet teszünk és a gáz áramlási sebességét szabályozzuk. Azonban ez nem gazdaságos. Ez a egyik hátránya. Ezért leginkább olyan területeken használják, ahol egyenletesen lehet járatni, például generátort hajtanak meg vele. Ettől függetlenül voltak próbálkozások. Készítettek Stirling motorral hajtott autót (PhiIips az 1970-es években), de akkoriban nem volt versenyképes. Elektromos energiát termeltetve vele és elektromotort meghajtva, manapság már az lenne. 2008-ban el is készült az első ilyen stirling elektromos  hibrid autó. Amennyiben ez elterjedne, abban az esetben az autó „rőzsével“ is elmenne, ami az államoknak adókiesést és egyéb problémákat jelenthetne...de mi azért drukkolunk! :P

Reneszánszát, az alternatív energia szektor fellendülésének köszönheti, valamint az egyre korszerűbb szigetelési anyagoknak és technológiáknak, amelyek lehetővé teszik a nagyobb nyomású munkaközegek használatát. Ezek a gépek ugyanis nyomás alatt „bokrosodnak" meg.  Ez a másik nagy hátránya.

  Az utóbbi években rohamosan fejlődő, merőben új irányvonalú fejlesztések is megjelentek. Ilyen például a termoakusztika, ahol a gépek már nem annyira látványos működésűek, mivel nem tartalmaznak a működésükhöz szükséges mozgó alkatrészt, azonban hatásfokuk meghaladja a mozgó alkatrészekkel működő társaikét. Amiért mégis ebbe a kategóriába sorolják őket az az elv, amit használnak.

Talán a jövőben a "sufni tuningos amatőröknek" is sikerül áttörni a bűvös 10%-os határt és megnyílik a lehetőség ezen gépek háztartásban való felhasználására, hogy olcsón és környezetbarát módon világíthassunk, fűthessünk/hűthessünk...élhessünk!

Spiers&Holm Engne

Erről a gép-ről Hubert Stierhof-tól hallottam. Köszönet Hubert!

Ezt a gépet az USA-ban Spiers és Holm találta ki 1907-ben , és fejlesztették 1911-ig. Valószínűleg az akkoriban mind nagyobb teret foglaló belsőégésű  motorok miatt is merűlt feledésbe a többi calorikus géppel együtt. A neten nem sok infó van róla, leginkább Robert Siers ír az egyik könyvében (Hot Air Engines) róla.  Mivel elgondolkodtató és esetleg fejleszteni is lehetne, a teljesebb gyűjteményünk miatt is,  talán érdemes bemutatnunk.

Működése: 

Sajnos az eredeti szabadalmat a hacker támadás miatt elveszítettük. 

Működését részletesebben hamarosan leírom.

Roper gép

Sylvester H. Roper (1823-1896) egy igen termékeny feltaláló volt. Úttörője volt az első gőzzel hajtott autók és az első gőz kerékpárok kifejlesztésének, a hőlégmotorokat is tökéletesítette, de az ismétlő revollvertől a tűzlétráig is, számos szabadalma van.

Gépéről, amit 1869-ben készített el, nem sokat tudunk egyelőre! Szénnel etteték, és mivel tűztere teljesen hermetikusan zárt volt, talán már inkább a belső égésű gépekhez lehetne sorolni. Mindenesetre mint kalorikus gép a külsű melegítés határán, ezért megemlítjük.

Néhány link:

Roper caloric engine

http://en.wikisource.org/wiki/Popular_Science_Monthly/Volume_18/January_...

patent 1862:

http://www.google.com/patents/about/34723_IMPROVEMENT_IN_HOT_AIR_ENGINES...

LTD Building 3.

21 step:Fastening the flmheel and the shaft

Mark the center of the mount and put some quick dry glue

there, place the bearing in it and adjust it to be in line with the

displacer and the center of the membrane. The flywheel

should be 3-4 mm from the shaft of the displacer and level!

When it looks good glue it with epoxi.

22 step:The displacers winch

We cut out from the beer can a 6x80 mm long stip. Now we

drill two holes int he two ends, 5-5 mm far from the end. Round the edges.

Now web end an ,,L” shape in the strip 5-5 mm from the ends,

we will adjust the proper size with this shape.

23 step: Adjusting the displacer

We put the winch in place, rotate the flywheel and note that

the displacers moves good or not. If it jams int he top then

loosen it a little, if it jams at the bottom then make it smaller.

Because of the displacer the flywheel is out of balance so we |

have to put some weight ont he opposite side of the flywheel

until it runs smoothly.

24 step: Power transfer from the membrane

We cut off a 10 mm wide paper strip, glue it and put it round

the wooden stick. You have to put as much around it so that it

fits tightly int he straw. We cut off the one end of the stick and

leave a 5 mm long piece ont he other end. We split a stick in

half. We cut a 6x15 mm strip from the beer can, drill a hole in

one end and glue the other end in the splitted stick. I

We take another 10 mm wide paper strip, glue it around a stick

and cut off both ends then glue itt o the membrane.

Now cut the straw to approxiametly 75 mm long.

25 step.:

We put the straw on the stick on the membrane and the other

side on the shaft.

. Now we adjust the shaft so that it’ s leveled when the displacer

is in middle way and the mambrane is on starting position to.

The adjustment is good if the mambrane is not to tight and not

to loose.

26. Step:

We make 10 mm long cuttings around the can and

we bens them out int he right angle.

Put the can ont he lid and glue the TOP of the strips

with epoxi the epoxi should not get between the lid

and the can we need the metallic contact.

27. Step:

Now let’s try to make the completed modell run.

Boil some water and pour it in a glass put the model

on itt he can should reach the water. Wait a few sec

and then spin it. It will only run smooth in one

direction. Try puting some oil ont he moving parts.

Have fun!

See Hudak Gabor's Youtube  chanel:
http://www.youtube.com/user/HUDAKGABOR?ob=0&feature=results_main
LTD Building 1.
LTD Building 2.

LTD Building 2.

15.step

We cut out from cartboard two 30x90 mm and one 25x50

piece. We draw a line thats 10 mm's from the border on all

3 pieces. Cut it in with a knife so that you can bend them to

triangles. Glue the borders togather. Now we have two 10-

10-10 mm and one 10-10-5 mm side pillar. We glue the 3

piece togather. The 50 mm long piece should be on the top

and in line with the longer one's top.

16.step

If the glue is dry then we epoxi the frame to the lid,

approxiametly as shown on the picture.

17 step:The flywhell

Glue two d=16 mm disc to the center of the f.w.

They will hold the shaft. Drill another hole 5 mm-s from the

center, If the glue is dry poke the shaft trough the center

and glue the displacer shaft int he hole.

18 step: The crankshaft

I made my crankshaft out of a paperclip, it’ s easier to bend

then the hard wire. The stage is 2 mm(2-3 mm-s are the most)

The two side's are 30-30 mm's. Now we put a pearl on the

shaft directly near the elbow and glue it to it with quick dry

glue.

19 step: The bearing

We cut off an appr. 10 mm long piece from the pen and we

make two disc's from the tin cans lid, it has to be just as big as

the pen. We drill a hole in each disc big enough for the shaft to

spin in it but not to big or the shaft will wobble. Now glue the

disc's to the pen.

20 step:

We slide the bearing ont he shaft along with another pearl.

We slide the flywheel on, close enough to spin but it should

not wobble. We rotate the shaft until the displacer and the

membrane locks 90 degrees to each other.

Now we glue the displacer’s shaft in

his place on the opposite side of the

flywheel.(the side where is no

bearing) If it stands good we glue it

with a lot of epoxi, when it’s hard

dry we will cut off the needless

lenght.

LTD Building 1.

LTD Building 3.