Egyszerű free piston stirling modell 2

Egy nagyon egyszerű és gyors free piston Stirling modell:

Ez a modell alkalmas arra, hogy szemléltessük és tapasztaljuk ezen géptípus működését!

 Néhány perc alatt elkészíthető!

Hozzávalók:
-2db 0,5 literes sörös doboz
-1 db 0,33 literes sörös doboz
-2db lufi
-némi pillanat ragasztó

 Egy sörös doboz tetejét vágjuk le úgy, hogy egy kicsi rész maradjon a szűkülő vállból  ( kb. 1mm), hogy később egy másik dobozt rá tudjunk tolni:

Egy másik sörös doboz tetejét vágjuk le a tetejétől 45 mm-re

Egy keskeny, de erősebb lemezt (pld. májkrémes konzerv oldalából vágott lemez) befelé hajlítva ragasszunk ebbe a sörös doboz tetőbe. Ennek kb. 25- 27 mm mélyen kell legyen az alsó pontja a doboztetőtől. Majd rakjunk egy lufit a 0,33-as dobozra feszesen. Egy lufi szájának vastag gumigyűrűjével rögzíthetjük, hogy ne csússzon le. Majd a lufi membránt a közepénél ragasszuk oda a lemez közepéhez. Egy nagyon pici, tűhegynyi szúrást ejtsünk a kiszorító dobozon és a sörös doboz felső részén is valahol, hogy melegítéskor ezekeen keresztül beállhasson a középnyomás. 

Ezután rakjuk össze, azaz toljuk össze a sörös dobozt, a sörös doboz tetővel, amin a kiszorító doboz csüng!

Majd a gépre feszítsük rá a másik lufit, amit szintén egy lufi szájának vastag gumigyűrűjével rögzíthetünk, hogy ne csússzon le. Majd ragasszunk rá egy megfelelő súlyt, ez ki kell tapasztalni, de 25-50g között legyen. Amennyiben kisebb súlyt használunk a frekvencia magasabb lesz, de a löketek kisebbek, míg nagyobb súlynál a kisebb frekvencia, de nagyobb löketek a jellemzőek. 

A gép a legkisebb gázlángon szinte azonnal magától indul és kb. 10-30 Hz-el rezeg. 

Nekem közepes gyertyával is működik. A doboz felső felére feltekerhetünk vizes papírzsebkendőt,  vagy wc papírt hűtésként, ha hosszabb ideig, vagy stabilan akarjuk működtetni. A gép nem működik kézben, levegőbe tartva! Le kell támasztani! 

Videó egy ilyen gépről, a különbség a fenntebb leírtakhoz képest, hogy ez kívül 0,33-as, belül 0,25-ös dobozból van, és hogy működés közben kilyukadt sajnos a lufi:

Ugyanez a felépítésű gép átlátszó verzióban, a könnyebb megértést segíti. 

Készítette BladeAttila néhány apró változtatással:

1. Melegítés nélkül, csak kézzel mozgatva azért, hogy látható legyen a munkadugattyú és a kiszorító dugattyú mozgásának időbeni eltérése:

2. alacsony és nagyobb hőterhelés alatti működés:

Itt pedig egy szintén hazai, nagyon igényes elkészítésű free gép Katona Lászlótól:

https://www.youtube.com/watch?v=WTs4QxyCtN4

Hibalehetőségek:
Nem 0,33-as dobozt használsz a 0,5-ös sörösdobozba, hanem pl. energiaitalost, vagyis 0,25-öst.
Az nem lesz jó, mert túl nagy a rés a két doboz fala között. Cseréld le 0,33-asra, vagy tekerd (ragaszd némi pill. ragasztóval) körül fémgyapottal, de csak annyira, hogy ne súrlódjon/szoruljon.
Ha fémgyapotot használsz, erősebb lesz a gép! Regenerátorként fog működni, ezért nő a gép hatékonysága, ereje, sebessége. Amennyiben 0,33-ast használsz, akkor magától is indul, mivel az nem fog súrlódni, azonban a regenerálás nem lesz megfelelő, ezért gyengébb lesz.
A másik hiba, hogy nincs elég rugózó tömeg a lufira ragasztva. (lufi és nem valami más!) Ha kicsi a súly, nem fog működni, ha nagy, nem olyan jól fog működni, tehát van egy optimális tömeg. Ha megütöd a súlyt, akkor érezned kell, hogy belül a doboz megmozdul.  Harmadik hiba, hogy nem fix a gép. Kézben tartva nem működik, csak ha letámasztod. Tedd rá a kis lángú gázra, majd miután ráérzel menni fog gyertyával is... Épp hogy feszesek legyenek a lufik.
Írj levelet, ha elakadsz valahol és nem megy, szívesen segítek!
Üzenetet a blog alján megtalálható kapcsolat felvételi űrlap segítségével küldhettek.
Tibsim

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!

D. I. Y. LTD Stirlig engine for beginners from Hudák Gábor Mail: hudakgabor(at)freemail.hu

All measure are in European SI
1 inch = 2.54 cm = 25.4 mm
1cm = 10 mm

You will need the following Items:
-2 piece jar lid [10 cm dameterl
-1 piece of a doctofs rubber glove ora balloon
-some strorger wire or paperclipsl for the shaft]
-2 pice of thin wooden rod [d=3-4 mm]
-2 piece straw [the thick one]
-2 beer can [you have to drink the beer first!)
-1 piece plastic ball pen's outer shell
-10 pieces of pearl
-A little piece of depron or EPS foam
differently thick cartboard
-1 small tin can [the bottom, the lid and the body)

Glue:
silicon, quick dry glue, epoxi


Building:
1 step.
We drill a d=12mm hole in one of the lids, the
border of the hole is approximately 12 mm far
from the side ofthe lid. This will be the top.
Now we fold out the knobs of the lid.

2 step:
We cut outa d=93 mm disc pattern from a thicker
mrtboard. We also cut out a 24x297 mm and a
24x20 mm strip from the cartboard. We draw a line
in the middle of the lorger strip[12 mml,now we
bend the strip around the disc we earlier made and
Que the two ends together with the smaller strip.

3 step:
If it's dry we put the pattern disc in the reel, we set
it on the line and then put the reel in the lid and
Que it to it.

4 step:
If it’s dry we fill up the gap between the lid and the
reel we silicon paste. If the silicon is dry we push down
the pattern to the bottom and we mark its center on
the lid. We stab the center of the lid, the hole has to
be big enough for the shaft to move back and forth,
but not to big!

5 step:
The displacer is a d=87 mm and 12 mm high cylinder.
Depron or EPS foam. We drill its center, fill it up with
epoxi and put the shaft in it, when it’ s almost dry ajust
the shaft to 90 degrees in every angle.

6 step:
We cut out a 15 mm long piece from the pen's shell.
From the tin can's lid we cut out a disc the same
diameter as the pen's, we poke out its center for the
shaft. We glue it to the pen. This will be our bearing.

7 step:
We put the displacer int he cylinder, we pull the
bearing ont he shaft and glue itt o the lid. When it’s
almost dry we check that the displacer can move
smooth, it does not hit the side of the cylinder if
moving.

8 step.
Now we put the displacer permanetly in place, we put
the whole thing ont he second lid's outer surface.
We glue it with quick dry glue to keep in place and
then paste it around with epoxi. This will seal our
cylinder hermetically.

9 step.
When the glue is dry web end the shaft of the
displacer to the shape show non the picture.

10 step:

We cut out from cartboard 5-8 rings with 33 mm outer

and 24 mm inner diameter. We glue them togather until

w eget a 4 mm tall tube.

11 step:

We cut out a piece from the rubber glove or ballon, then

we make two d=17mm disc from cartboard, then we glue

them to the opposite sides of the membrane.( be carefull

for the glue should not come out ont he sides because

the membrane may move sidelong)

12 step:

Search for something thats 3 mm tall and fits beneath the

17 mm wide disc and glue itt o it temporeraly. Then put it

down on a flat surface. Then we put some glue on one of

the sides of the ring made in step 10, then push it ont he

mambrane, try to make it concentrical.

Here's some help:

13 step:

We cut off the unecessary rubber then we make a ring

like in step 10 and glue it to the membrane.

14 step:

Put a lot of epoxi on the mambrane mount and glue it on

top of the hole ont he lid. If we worked good then the

mount will not leak. If everything is dry then boil some

water pour it in a glas and put the machine on it. Wait a

little and the start moving the displacer, the membrane

should be moving up and down, if not then there is a leak

somewhere, epoxi everything again.

LTD Building 2.
LTD Building 3.

Gyakorlati építési tervek

LTD stirling készítése Hudák Gábortól     A stirling motor építésének alapjai sajátítható el belőle!
LTD stirling building from Hudak Gabor (English)    The Stirling engine building foundations may be recognized from it!
Puskás Stirling-gép
MC vagy TMG stirling készítése 
Free piston stirling modell (néhány perces elkészítési idő)
Attilától: Free Piston Stirling Engine (FPSE) tutorial
A metronóm-gép
Gyerekeknek, projekt feladat iskoláknak, kezdőknek Szolár Rocky LTD 


Külföldi oldalak:
A legjobb ULTRA LTD tervrajzok, csak nehezen találhatók meg a honlapon:
http://www.photologie.fr/

Tervrajzok, amiket mailban lehet kérni!
Ultra LTD gépek építési útmutatók
LTD méretezés
Rengeteg terv
Tervek kezdőknek
Can stirling építési utmutatóképekkel, videóval
Logic System
Modell striling autó tervei
Letölthető tervrajzzal, videóval, egy modell építési útmutatója
Stirling motorral hajtott modelhajók, tervrajzokkal
HTD gamma modell CAD ábrával, instrukciókkal
Francia gamma méretezve
Gamma solar méretezve
Kicsi, de éredek vezérlésű régi gamma leírása  ugyanez élőben: http://www.emcacombine.page.tl/Stirling-Engines.htm
http://www.manfreds-hobbypage.de/seiten/start_str.htm
Linkelve a fórum:
További építési útmutatók

Elméleti dokumentumok

Frissítés pirossal !

Elsődleges fontosságú oldalak

http://hu.wikipedia.org/wiki/Stirling-motor

http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_engine

http://www.robertstirlingengine.com/index.php

http://fenykapu.free-energy.hu/pajert/index.htm?FoAblak=../pajert20/HazF...

http://www.eleg.hu/tiki/tiki-index.php?page=StirlingMotor

Magyar nyelven:

Érdekes részletek Andy Ross alább linkelt könyvéből magyarul  

Stirling engine kalkulátor:

http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/academic/simple/simplee.htm

Román nyelvű:

http://www.mec.tuiasi.ro/diverse/Ebook%20Introducere%20in%20masini%20Sti...(in%20Romanian

Német nyelvű méret kalkuláló lap, de ha kis a rajz fölé viszed az egeret, akkor nem kell tudnod németül...(Köszönet Petinek a beküldésért)

http://www.henrykoch.de/alternative-energie/stirling-heissluftmotoren/berechnung-gamma-typ.html 

Angol nyelvűek:

https://solikhinugm.files.wordpress.com/2010/10/design-of-stirling-engine.pdf

Egy Andy Ross könyv a gépeiről:

http://stirling.atw.hu/MSE.pdf

G. Walker Stirling -gépek. összefüggések a munkadugattyú, a kiszorító arányokról, regenerátorról, stb. 
http://www.findthatfile.com/search-173346-ePDF/download-documents-stirling-engines-g-walker-pdf.htm

Finkelstein-féle Air engines című könyv
http://www.media.rmutt.ac.th/media/e-book/Engineer/Automotive/Air%20Engines%20-%20The%20History,%20Science,%20and%20Reality%20of%20the%20Perfect%20Engine.pdf

Két mágneses gép:

http://www.artformfunction.com/projects/ingenious/engines/stirling/delay...

http://www.artformfunction.com/projects/ingenious/engines/stirling/gym/g...

http://sleekfreak.ath.cx:81/3wdev/VITAHTML/SUBLEV/EN1/STIRLING.HTM

Egy különleges dupla acting stirling-gépről, általában a gépekről, a regenerátorról, számítások,  számítógépes program, összefoglaló jellegű honlap németül is:

http://home.germany.net/101-276996/index.html#eng

Performance optimization of Stirling engines.pdf 343K:

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Performance%20optimizat...

An experimental study on the development of a b-type Stirling engine.pdf 540K:

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/An%20experimental%20stu...

Gibson, William & Bruce Stirling - The Difference Engine.pdf 1.5M :

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Gibson,%20William%20&%2...

Simulation, construction and testing of a two-cylinder solar Stirling.pdf 738K:

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Simulation,%20construct...

Stirling_and_hot_air_engines-LQRS.pdf 86M:

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Stirling_and_hot_air_en...

Technological development in the Stirling.pdf 514K :

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Technological%20develop...

Thermodynamic analysis of a b type Stirling engine with a displacer.pdf 1.1M :

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20EBooks/Thermodynamic%20analysis...

Számítások:
http://solikhinugm.files.wordpress.com/2010/10/design-of-stirling-engine.pdf

Köszönet a gyűjteményért, leginkább BladeAttilának!

Amennyiben jó, elmélettel foglalkozó weboldalt vagy dokumentumot láttok, akkor linkeljétek itt:

http://users.atw.hu/stirlingmotor/forum/viewtopic.php?f=40&t=401&sid=10900ec65fc9ed582b604f149b5ed527

Az egyes géptípusok bemutatásánál is találtok linkeket, főleg a termoakusztikus gépeknél!

Folyt.köv.