امتیاز موضوع:
  • 48 رأی - میانگین امتیازات: 3.17
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
موتورهاي استرلينگ
#1

موتور استرلينگ موتورهاي گرما- کاري هستند که حرارت را تبديل به جنبش مي کنند و نسبت به موتور بنزيني و ديزلي کارآيي بيشتري دارند. امروزه چنين موتورهايي براي موردهاي خاص استفاده مي کنند مثل زير دريايي يا قايق خصوصي. گازهايي که درون موتور استرلينگ استفاده مي شود هرگز از موتور خارج نمي شوند. در چنين موتورهايي هيچ احتراقي صورت نمي پذيرد، هيچ اگزوزي وجود ندارد و هيچ صداي انفجاري شنيده نمي شود به همين دليل چنين موتورهايي فاقد صدا هستند. اين موتورها از منبع گرمايي خارجي مثل آتش استفاده مي کنند. گرما به گاز درون سيلندر گرم شده اضافه مي شود. همين امر سبب ايجاد فشار مي گردد و پيستون را به سمت پائين مي برد. زمانيکه پيستون راست پائين ميرود پسيتون چپ به سمت بالا برده مي شود. سپس گاز گرم را به سيلندر خنک شده وارد مي نمايد که خيلي سريع گاز را خنک مي سازد و فشار آنرا پائين مي آورد. پيستون سيلندر خنک شده گاز را، فشرده مي سازد. گرماي ايجاد شده توسط چنين فشرده سازي توسط منبع خنک سازي خارج مي گردد. موتور استرلينگ فقط نيرو را در مدت بخش اوليه چرخش بوجود مي آورد. دو روش اساسي جهت افزايش نيروي خارجي چرخه استرلينگ وجود دارد در مرحله اول، فشار گاز گرم شده بر پيستون فشار وارد مي آورد. افزايش فشار در اين مرحله نيروي خارجي موتور را افزايش ميدهد. يک روش افزايش فشار، افزايش درجه حرارت گاز است.
موتورهاي استرلينگ چگونه کار مي کنند؟
موتور استرلينگ يک موتورحرارتي است که اختلاف زيادي با موتورهاي احتراق داخلي در اتومبيل دارد که در سال 1816 توسط رابرت استرلينگ اختراع شد. موتور استرلينگ قابليت بازدهي بيشتري نسبت به موتورهاي بنزيني و ديزلي دارد.
اما امروزه موتورهاي استرلنگ فقط در برخي کاربرد هاي خاص مانند زير درياييها يا ژنراتورهاي کمکي در قايق ها که عملکرد بي صدا مهم است استفاده مي شود. اگر چه موتورهاي استرلينگ به توليد انبوه نرسيد اما برخي اختراعات پرقدرت با اين موتور کار مي کند.
موتورهاي استرلنگ از چرخه استرلنگ استفاده مي کند که مشابه چرخه هاي استفاده شده در موتورهاي احتراق داخلي نيست.
• گاز استفاده شده در داخل موتورهاي استرلنگ هيچ وقت موتور را ترک نمي کند و مانند موتورهاي ديزل و بنزيني سوپاپ دود که گازهاي پر فشار را تخليه مي کند و محفظه احتراق وجود ندارد .به همين علت موتورهاي استرلنگ بسيار بي صدا هستند .
• چرخه استرلينگ از يک منبع حراتي خارجي که مي تواند هر چيزي از بنزين و انرژي خورشيدي تا حرارت ناشي از پوسيدگي گياهان باشد استفاده کند و هيچ احتراقي داخل سيلندرهاي موتور رخ نمي دهد .
صدها راه وجود دارد که يک موتورهاي استرلنگ ايجاد کنيم .در اين مقاله ما درمورد چرخه استرلينگ و چگونگي کار انوع مختلف اين موتورمطالبي مي آموزيم .
چرخه استرلينگ
قاعده اصلي کار موتور استرلنگ اين است که مقداري گاز داخل موتور محفوظ شده است .چرخه استرلينگ شامل يک سري رويداد است که فشار گاز داخل موتور را تغيير مي دهد و سبب ايجاد کار مي شود . چند خاصيت مهم گاز وجود دارد که براي عملکرد موتورهاي استرلنگ مهم است
• اگر مقداري گاز محبوس در يک حجم ثابت از فضا داشته باشيد و شما به آن گاز حرارت بدهيد , فشار گاز افزايش خواهد يافت .
• اگر مقداري گاز محبوس داشته باشيد و آن را فشرده کنيد (حجم آن را در فضا کاهش دهيد ) ، دماي آن گاز افزايش خواهد يافت .
اجازه دهيد به هر کدام از مراحل سيکل استرلينگ ، هنگامي که به موتور ساده شده استرلينگ نگاه مي کنيم برويم .
موتور ساده شده ما از دو سيلندر استفاده مي کند. يک سيلندر به وسيله ي يک منبع خارجي گرما، گرم مي شود (مثل آتش) وديگري به وسيله ي يک منبع سرد خارجي ، سرد مي شود (مثل يخ ).محفظه گاز دو سيلندر به هم متصلند ، وپيستون ها به طور مکانيکي به وسيله ي يک اتصال که چگونگي حرکت انها را معين مي کند به يکديگر متصلند .
دو پيستون در انيميشن بالا تمام مراحل سيکل را انجام مي دهند .
سيکل استرلينگ 4 مرحله دارد
1- حرارت به گاز داخل سيلندر گرم منتقل مي شود (چپ) و سبب ايجاد فشار مي شود اين فشار پيستون را مجبور مي کند تا به سمت پايين حرکت کند و اين قسمتي از سيکل استرلينگ است که کار انجام مي دهد .
2- هنگامي که پيستون راست به طرف پايين حرکت ميکند پيستون چپ بالا مي آيد .اين جابجايي گاز داغ را به داخل سيلندر سرد مي راند ، که به سرعت گاز داخل منبع سرد را ، سرد مي کند و فشار آن کاهش مي يا بد .اين عمل فشرده کردن گاز را در قسمت بعدي سيکل ساده تر مي کند .
3- پيستون داخل سيلندر سرد (راست) شروع به فشرده کردن گاز مي کند و گرماي توليد شده توسط اين متراکم سازي به وسيله ي منبع سرد حذف مي شود .
4- هنگامي که پيستون چپ پايين مي رود پيستون سمت راست بالا مي آيد .اين عمل گاز را به داخل سيلندر گرم مي راند ،که به سرعت گرم شده و فشار ايجاد مي کند .در اين هنگام سيکل تکرار مي شود .
موتوراسترلنگ فقط در طول مرحله اول سيکل نيرو توليد مي کند . در اين جا دو روش براي افزايش قدرت خروجي از سيکل استر ليتگ وجود دارد
• افزايش قدرت خروجي در مرحله اول در مرحله اول سيکل، فشار گاز گرم، پيستوني که کار انجام مي دهد را مي راند ، افزايش فشار در طول اين قسمت از سيکل قدرت خروجي موتور را افزايش مي دهد .يک راه افزايش فشار، افزايش دماي گاز است . هنگامي که ما بعدا به دو پيستون موتور استرلنگ در اين مقاله نگاه کنيم خواهيم ديد که چگونه يک وسيله که ريجناتور ناميده مي شود قدرت خروجي موتور را به وسيله ي حرارت ذخيره شده ي لحظه اي بهبود مي بخشد .
• کاهش قدرت استفاده شده در مرحله 3 در مرحله سوم سيکل ، پيستون روي گاز کار انجام مي دهد و از قسمتي ازکار ايجاد شده در مرحله اول استفاده مي کند . کاهش فشار در طول اين مرحله از سيکل، مي تواند قدرت استفاده شده در اين مرحله را کاهش دهد (و به طور موثر قدرت خروجي افزايش مي يابد ). يک راه کاهش فشار سرد کردن گاز در دماي پايين تر است .
اين بخش سيکل ايده آل استرلينگ را توضيح داد .کار واقعي موتور به دليل محدوديتهاي طراحي فيزيکي مقداري با سيکل ايده آل اختلاف دارد .
در دو قسمت بعدي ما نگاهي به دو نوع مختلف موتورهاي استرلنگ مي کنيم .تحليل نوع جابجا شونده موتور ساده تر است بنابراين ما اين نوع را شروع مي کنيم .

نوع جابجا شونده موتور استرلينگ
به جاي داشتن دو پيستون ،نوع جابه جا شونده يک پيستون دارد که جابه جا مي شود .جابه جا کننده براي کنترل موقعي که مخزن گاز گرم و يا موقعي که سرد است به کار مي رود .اين نوع موتور استرلينگ اغلب به صورت نمايشي در کلاس درس استفاده مي شود .شما حتي مي توانيد قطعات آنرا براي سر هم کردن بخريد .
.
به عبارتي حرکت موتور بالا مستلزم يک اختلاف دما بين بالا و پايين سيلندر بزرگ است . در اين مورد ، اختلاف بين دماي دستتان و هواي اطراف آن براي چرخش موتور کافي است
.در اين موتورها
1- پيستون قدرت که پيستون کوچکتر در بالاي موتور است و به طور محکم محفوظ شده است وبه علت انبساط گاز داخل موتور بالا مي آيد .
2- جابه جا کننده که پيستون بزرگ در تصوير است .اين پيستون در داخل سيلندر بسيار آزاد است بنابراين هوا به سادکي بين قسمت گرم و سرد موتور هنگامي که پيستون بالا و پايين مي رود مي تواند حرکت کند .
جابه جا کننده بالا و پايين مي رود تا گاز داخل موتور گرم و سرد شود .دو موقعيت براي اين حالت وجود دارد
• هنگامي که جابه جاکننده نزديک بالاي سيلندر بزرگ است بيشتر گاز داخل موتور توسط منبع گرم ، گرم و منبسط شده است و فشار ايجاد شده درداخل موتور، نيروي بالا برندگي پيستون را ايجاد مي کند .
• هنگامي که جابه جاکننده نزديک کف سيلندر بزرگ است بيشتر گاز داخل موتور سرد و متراکم شده است که سبب افت فشار مي شود و پايين آمدن پيستون قدرت را ساده تر مي کند و گاز فشرده مي شود .
موتور مکررا گاز گرم وسرد مي کند و از گاز منبسط و منقبض شده انرژي دريافت مي کند .
ما نگاهي به موتور استرلينگ دو پيستونه خواهيم داشت .
موتور استرلينگ دو پيستونه
در اين موتور ،سيلندر به وسيله ي مشعل خارجي گرم مي شود . سيلندر سرد با جريان هوا سرد شده و در آن بالا و پايين مي رود تا به فرايند سرد شدن کمک کند . ميل رابط هر پيستون به يک ديسک کوچک متصل است که در حال چرخيدن به يک فلايويل بزرگ متصل است و هنگامي که نيرويي توسط موتور توليد نمي شود باعث تداوم حرکت پيستون مي شود .

1- در قسمت اول سيکل ، فشار توليد مي شود و پيستون را به حرکت به سمت چپ مجبور مي کند و کار صورت مي گيرد . پيستون سرد چون در موقعيتي است که در حرکت خود تغيير جهت خواهد داد تقريبا ساکن باقي مي ماند .
2- در مرحله بعدي ، هر دو پيستون حرکت مي کنند ،پيستون گرم به سمت راست و پيستون سرد به سمت بالا حرکت مي کند . اين عمل گاز را بيشتر به سمت رجيناتور و پيستون سرد حرکت مي دهد .رجيناتور وسيله اي است که به طور موقت حرارت را مي تواند ذخيره کند و از شبکه سيمي که گاز گرم از بين آن عبور مي کند ساخته شده است .سطح بزرگ شبکه سيمي، حرارت را جذب مي کند وآن را به آرامي به محيط سرد مي دهد .
3- پيستون در سيلندر سرد شروع به متراکم کردن گاز مي کند .گرماي ايجاد شده توسط اين تراکم به واسطه ي سطح سرد از بين مي رود .
4- در آخرين مرحله سيکل هر دو پيستون حرکت مي کنند ، هنگامي که پيستون گرم به سمت چپ حرکت مي کند پيستون سرد به سمت پايين حرکت مي کند .
اين عمل گاز اطراف رجيناتور (جايي که در طول سيکل قبلي گرما را ذخيره کرده بود ) را به داخل سيلندرگرم مي راند .در اين لحظه سيکل دوباره تکرار مي شود.
شما ممکن است از اينکه هيچ درخواستي براي توليد انبوه موتور استرلينگ نبوده است تعجب کرده باشيد .
در بخش بعدي ما به برخي دلايل آن اشاره مي کنيم.
چرا موتورهاي استرلينگ متداول نيستند؟
دو ويژگي وجود دارد که ساخت موتورهاي استرلينگ را براي استفاده در بسياري از کاربردها مانند بسياري از ماشين ها و کاميون ها غير عملي مي کند .
به دليل اينکه منبع حرارت در خارج است براي موتور مقداري طول مي کشد تا به تغييرات گرمايي داخل سيلندر عکس العمل نشان دهد. براي انتقال حرارت بين ديواره هاي سيلندر و گاز داخل موتور زماني صرف مي شود . اين بدين معناست که
• موتورقبل از اينکه کار مفيد را ايجاد کند به مقدارزماني نياز دارد تا گرم شود .
• موتور نيروي خروجي اش را نمي تواند به سرعت تغيير دهد .
اين نقايص باعث شده است که اين موتور با موتورهاي احتراق داخلي اتومبيل جايگزين نشود. هر چند که وجود موتور استرلينگي که به ماشين هيبريدي نيرو مي دهد امکان پذير است .
موتورهاي استرلينگ عليرغم مزاياي ويژه اي که نسبت به موتورهاي احتراق داخلي دارند، داراي اين عيب عمده هستند که به خاطر نحوه انتقال انرژي گرمايي، توان مورد نياز را با تاخير تامين مي کنند. کندي عکس العمل موتورهاي استرلينگ در مقابل تغييرات بار ورودي باعث محدوديت کاربردهاي صنعتي آنها خاصه در مواردي که نظير خودرو، نياز به تغييرات سريع بار وجود دارد گرديده است. مقاله حاضر روشي را براي اين حل مشکل در کلاس وسيعي از موتورهاي استرلينگ ارايه مي نمايد. در اين مقاله طراحي سيستم کنترلي، بر روي مدل رياضي غير خطي موتور استرلينگ نوع گاما که با استفاده از نتايج تجربي به دست آمده، اعمال شده است. سيستم کنترلي پيشنهادي بر مبناي تنظيم دو عامل دما و فشار به عنوان ورودي هاي کنترلي طراحي و ارايه شده است. نشان داده شده است که اين سيستم دو ورودي – يک خروجي، توانايي پاسخگويي به تغييرات سريع توان را دارد
در موتورهاي استرلينگ، علت اصلي كندي عكس العمل موتور نسبت به تامين توان مورد نياز آن است كه تامين انرژي سيستم به وسيله انتقال انرژي حرارتي از طريق پوسته گرمكن به گاز عامل داخل سيلندر انجام مي شود. چون انتقال انرژي حرارتي از طريق پوسته به كندي انجام مي شود، برخلاف اكثر سيستمهاي كنترلي، درموتورهاي استرلينگ عملگر سيستم خود داراي بيشترين تاخير زماني است. ، به منظور افزايش سرعت عكس العمل موتور استرلينگ به تغييرات توان مورد نياز، علاوه بر وروديهاي كنترلي دما و فشار، سرعت پيستون جابجايي نيز در نظر گرفته شده است. به اين ترتيب، سيستم كنترلي نخست درشرايط دما ثابت، براساس توان مورد تقاضا، ازجداول سرعت- توان، سرعت مناسب موتور را انتخاب مي نمايد. اين سرعت در ابتدا توسط يك موتور الكتريكي كمكي DC تامين مي شود. سپس، با مقايسه سيگنال خروجي، توان حاصله با توان مورد نياز، فرامين كنترلي براي تنظيم فشار و دماي گاز عامل تعيين مي شوند. در مدلسازي موتور استرلينگ فرض ايزوترم بودن فرايند حذف شده است تا رفتار مدل به موتور واقعي نزديكترباشد. نتايج شبيه سازي سيستم مدار بسته با كنترلر طراحي شده نشان دهنده افزايش موثر سرعت عكس العمل موتور است. همچنين، نشان داده شده كه سيستم كنترلي در مقابل اغتشاشات خارجي و داخلي نيز مقاوم است. اين اغتشاشات به صورت تغيير در دماي منبع سرد و تغيير در پارامترهاي سيستم اعمال شده است. به دليل ثابت بودن گشتاور موتور هاي استرلينگ در محدوده وسيعي از سرعت، در سيستم كنترلي فرض شده راندمان موتور كمتر دستخوش تغيير مي شود.
دانشمندان تلاش ميكنند موتورهاي گرمايي را به بالاترين بازده ممكن يعني بازده كارنو ( بازدهي كه موتور گرمايي بتواند بدون اتلاف انرژي در جهت عكس(يخچال) هم كار كند يعني يخچالي كه به همان خوبي اي كه يخچال است بتواند موتور هم باشد يا بر عكس !) برسانند.موتور استر لينگ نمونه عيني قانون ترموديناميك در مورد موتورهاي گرمايي است( حتي بهتر از موتور بخار پيستوني) چون دقيقآ همان تعاريفي كه در ترموديناميك از ان مي شود را مي توان بدون هيچ تغييري در مورد موتور استرلينگ به كار برد( مثلآ موتورهاي چهار زمانه كار براتوري مرحله تخليه را مترادف بامرحله سرد شدن گاز محبوس( ! در ترموديناميك گاز كاري يا سيستم درون استوانه اي محبوس شده و هيچ ارتباط مستقيمي با محيط بيرون ندارد ضمن اينكه در شرايط ايدئال هميشه گاز در تعادل(شرايط استاندارد)است)در نظر مي گيريم) ولي در موتور استرلينگ واقعآ گاز محبوس را سرد مي كنيم و احتياج به هيچگونه تطبيق دادن فرايند ها و فرض انگاري نيست.
پس موتور استرلينگ براي ياد گيري اصول ترموديناميك مدلي بسيار عالي است به همين خاطر در كشورهاي غربي براي يادگيري بهتر اصول ترموديناميك دانش اموزان را با اين موتورها اشنا مي كنند ومثلآ دانش اموزان ترغيب مي شوند كه خودشان با وسايل ابتدايي مانند قوطيهاي كنسروو..كار دستي هايي از موتورهاي استرلينگ بسازند وقتي بچه ها مي بينند موتوري كه با دست خودشون ساخته اند و سر كلاس معلم قواعد حاكم بر ان را توضيح داده واقعآ كار مي كند اشتياق به يادگيري زيادي درونشان به وجود مي ياد.
به عنوان يك مدل مي توان گفت يخچال شما توسط يك موتور استرلينگ كار ميكند.
قبلآ گفته بودم كه پمپها وموتورهاي شيميايي و به طور كلي انبساطي داراي اصول كار كرد يكساني هستندواقعآ مهيج است وقتي مي بينيد مطالب تئوري اينگونه و بدون هيچ اشتباه و خطايي به عمل تبديل مي شوندصرفآ با چند فرمول و قاعده كه بر مبناي اصول رياضي است در اكثر مورد وسيلهاي اختراع مي شود و سپس قوانين و فرمولها براي توجيه رفتار ان كشف مي شوند ولي اينكه از رابطه يا فرمولي وسيله اي ساخته شود كاري به مراتب مشكلتر است و فقط از پس افراد خاصي بر مي ايد...
دانش طراحي موتور استرلينگ
شما اگر بخواهيد مطمئن باشيد مي تونيد بدون دانشگاه رفتن يك متخصص طراح موتورخيلي ماهر باشيد درست است كه براي طراحي حتي يك موتور چهار زمانه نسبتآ ساده به چند صد نفر نياز داريم تا هر كدام كار بخصوصي را انجام بدهند ولي حتي يك نفر متخصص هم مي تونه كار همه ي اونها را انجام بده به شرطي كه مهارتهاش را طي سالها روز به روز زياد كنه تا بالاخره در اين زمينه متخصص شود اگر سالها پيش حتي يك نفرايراني خودش را وقف موتور كرده بود الان مجبور نبوديم يك موتور با فناوري سطح متوسط اروپاي فعلي را موتور ملي خودمون بناميم در صورتي كه اصلا مي تونيم اونرا موتوري الماني بناميم من اصلآ نميخوام قدر نشناسي از زحمات محققان كشورمون كنم ولي حقيقت تلخ اينه كه در ايران چنين فردي كه بتونه فناوري طراحي موتور رابراي ايران بومي كنه نيست حالا شما ميتونيد از همين حالا مهارتهاي طراحي خودتون را تقويت كنيد تا انشاالله بتونيم دين خودمون را به كشورمون ادا كنيم اولين كار دادن طرح اوليه است كه ميتونه مال خودتون باشه يا كس ديگري .ابتدا اصول كاركرد موتور را مشخص كنيد و ببينيد ايا تا بحال چنين موتوري ساخته شده وپس از ساختن نمونه ي اوليه و مطمئن شدن ازكار كرد صحيح ان شروع كنيد به بهينه سازي طرح اوليه پس از كامل شدن بهينه سازي و طراحي اوليه كليه اجزاشروع مي كنيم به طراحي دقيق اجزاء امروزه با وارد شدن نرم افزارهاي بسيار قوي در زمينه ي شبيه سازي واناليز كارها بسيار سريعتر و دقيقتر انجام مي شودولي بازهم مجبوريد در بسياري مواقع از همان روشهاي سنتي استفاده كنيد در زمينه ي موتور شما به دو دانش اصلي تر موديناميك و ديناميك بايد احاطه ي كامل داشته باشيد و همچنين با يد رياضيات خودتون را بخصوص در زمينه ي حل معادلات ديفرانسيلي قوي كنيداين دروس بيشتر در دانشگاهها شامل دروس مكانيك سيالات،تر موديناميك،مقامت مصالح ، طراحي اجزاء ديناميك ،ارتعاشات،طراحي مكانيزمها.. مي باشدبراي تمرين يك قطعه رادر نظر بگيريد مثل ميل لنگ ابتدا حركت انرا در كل مجموعه بررسي كنيد بينيدچند درجه ازادي دارد نقاط تكيه گاهي و قيد ان كجاست حدس بزنيد به چه قسمتهايي بار بيشتري وارد مي شوندچه قسمتهايي ميتونند باعث ارتعاش شديتري در سيستم شونداگر مي تونيد با فرملهايي كه بلديد نقاط بحراني سيستم را پيدا كنيدو هر قطعه اي را جدا گانه طراحي كنيدو اگر با نرم افزار ها اشنايي داري انها را تحت تنشهاي استاتيك ديناميكي و حرارتي قرار دهيد من هميشه در منزلم يك موتور همراه با كوليس ميكرو متر و ساعت اندازه گيري دارم در مواقع بي كاريم به سراغشون مي رم دقيقآ قطعات اونرواندازه گيري مي كنم و فكر مي كنم كه چرا مثلآ قطر اينجا بيشتر است و قطر اينجا كمتروچرا فلان قطعه اين شكل را داردو...و سعي مي كنم با فرمولهايي كه بلدم قطعه مورد نظرم را طراحي كنم و بعضي مواقعكه نتيجه مطلوب نمي رسم به مراجع ديگر رجوع مي كنم.به اين صورت در علم طراحي پيشرفت زيادي پيدا مي كنيدو به جايي مي رسيد كه با ديدن هر موتوري نقاط ضعف و قوت طراحي اش برايتان نمايان مي شودو با مواجه شدن با طرحهاي جديد آنآ چهار چوب و روند طراحي ان برايتان نمايان مي شود
رفتار سوخت را در موقع واكنش بررسي كنيد ضربه انفجار اونرو پيداكنيد و اثراتش را بر محفظه ي احتراق اگر مي تونيد با نرم افزار بدست بياريد بهترين شكل و جنس را براي قطعات پيدا كنيد همه ي قطعات طراحي شده را ادغام كنيدو بهينه ترين حالت را پيدا كنيدشايد چيزي كه به دست مي اوريد اصلآ با واقعيت صدق نكند ولي شما چيزهاي زيادي ياد مي گيريدچون مجبوريد به منابع زيادي رجوع كنيدتا به پرسشهايي كه در ذهنتان بوجود امده پاسخ دهيد و جسارت طراحي قطعات جديد درونتان بوجود مي ايد.
اگر بازم خواستيد پيش بريدو مشخص كنيد چه قطعاتي را نمي توان به سادگي ساخت ويا ساختشون گرون تموم مي شه اگه مي تونيد اونرا طوري طراحي كنيدكه بشه راحت ساختش وگرنه يكم بررسي كنيد ببينيد مي تونيد اجزاء ديگر را طوري تغير دهيد كه بتونيداون قطعه را دوباره طراحي كنيد و اگر بازم نشد ببينيد گرون تموم شدن قطعه بهتره يا طراحي مجدد مكانيزم و بالاخره طرحتون را كامل كنيد لازم نيست از قطعات پيچيده شروع كنيدمي تونيد از مكانيزمهاي كاملآ ساده واستاتيك شروع كنيد.
در ابتدا شايد سردر گم باشيدو اصلآ ندونيد بايد چكار كنيدولي كم كم راه مي افتيد.
موتور ديزلي تنها در محلي كه هوا وجود دارد، مي تواند كاركند. موتور ديزلي، صدايي بسيار بلند توليد مي كند كه براي زيردريايي بسيار نامناسب است. زيردريايي ها در هنگام غوطه ور شدن، از باتري هايي كه تنها براي يك روز قابليت شارژ دارند، استفاده مي كنند. موتورهاي اتمي اين محدوديت ها را ندارند، اما شركت سوئدي توليد كننده زيردريايي كوكافر AB راه حل ديگري را پيشنهاد مي كند.اين سازنده، موتورهاي استرلينگ را درون توليدات خود نصب مي كند. اين موتورها نيروي لازم را براي نيازهاي الكتريكي زيردريايي ها فراهم مي كنند. اين طرح موتور نيازي به هوا ندارد و در همين حال ديزلي است و ذخيره اكسيژن را با خودش حمل مي كند. به گفته لارس لارسون، مدير بخش استرلينگ شركت، اين زيردريايي مي تواند هفته ها زير آب بماند. برخلاف موتورهاي ديزلي ديگر، موتور استرلينگ بسيار بي سروصدا كار مي كند. موتور استرلينگ در نوع خود پديده اي شگرف است، شايد به اين دليل است كه تعداد كمي از آنها در اطرافمان وجود دارند. هنگامي كه اين گونه موتور اختراع شد، در قياس با موتورهاي بخار امنيت بيشتري داشت، اما با ظهور موتورهاي درون سوز از وجهه آنها كاسته شد. با اين حال، آنها هيچ گاه از رده خارج نبوده اند. سيكل استرلينگ در اسباب بازي هاي ساخت شركت «آمريكن استرلينگ»، با گرماي دست كار مي كنند. موتورهاي استرلينگ در خنك كننده هاي انجمادي و توليد نيرو در بخش هاي خاصي از صنعت به كار مي روند، اما در ماه هاي اخير، خبرهايي به گوش مي رسد كه نشان دهنده فزوني توجه به اين موتورها است. توسعه دهندگان موتورهاي استرلينگ مي گويند كه موتورهاي آنها بازده انرژي بالايي دارند و دوام آنها از ديگر انواع موتورهاي با كاركرد يكسان بيشتر است. اين موتورها ساكت و آرام كار مي كنند، زيرا سيكل هاي استرلينگ برخلاف موتورهاي درون سوز، نيازي به انفجار سوخت براي به حركت درآوردن پيستون ها ندارند. تنها نياز آن حرارت دائمي است. تفاوتي ندارد كه اين حرارت از آتش مواد نفتي، شيميايي، واكنش هسته اي و يا نور خورشيد گرفته شده باشد. هنگامي كه دكتر رابرت استرلينگ در سال موتوري را كه اكنون به نام او خوانده مي شود، به ثبت رسانيد، انتظار داشت نتيجه اي درخور از تلاش هاي خود بگيرد. قصد او اين بود كه راه حل جانشين امني براي بويلرهاي بخاري كه بر اثر ساخت بد مخازن، كاركنان اطراف آن را به كشتن مي داد، بيابد. گازي كه درون سيلندر محبوس نگه داشته مي شود، به تدريج گرم و سرد مي شود تا پيستون را به حركت درآورد. همانند موتور بخار، منبع حرارت بيرون از سيلندر قرار داده مي شود، اما فشار داخل آن بسيار كمتر از موتورهاي بخار است. با ظهور استيل بسمر، كارآيي و ايمني ديگ هاي بخار بهبود يافت و ايده استرلينگ كم رنگ تر شد. موتورهاي استرلينگ براي ساخت به ماشين كاري دقيق نياز دارند و در مقايسه با ماشين هاي بخار نيروي كمتري توليد مي كنند. درست هنگامي كه دنيا در حال گذار از دوران ديگ هاي بخار به دوران موتورهاي درون سوز بود، ايراد بزرگ زمان طولاني گرم كردن موتور استرلينگ آن را در حاشيه قرار داد. شركت استرلينگ تكنولوژي چند پروژه فضايي و زميني دارد كه با استفاده از همين موتورها انرژي لازم را براي اين پروژه ها فراهم مي كند. يكي از اين ژنراتورها براي ناسا ساخته شده است. اين ژنراتور ويژگي هاي بازده بالا و كاركرد درازمدت را كه براي يك كاوشگر ژرفناي فضا حياتي هستند، فراهم مي آورد. يك مجموعه تست با خروجي وات كه با اين موتورها كار مي كند، آگوست گذشته ساعت كار مداوم را كه معادل سال كار بدون نياز به تعميرات و كاهش كارآيي است، رد كرد. به گفته موسس اين شركت، اين سيستم تست به وسيله منبع حرارتي الكتريكي نيرودهي مي شود، اما خود سيستم به گونه اي طراحي شده است كه بتواند در فضا به وسيله يك راديو تلسكوپ تغذيه شود. اين موضوع سوژه مقاله اي بود كه در سال در شماره فوريه مجله مهندسي مكانيك به چاپ رسيد. عنوان مقاله « موتورهايي كه هرگز خورده نمي شوند» بود. هرگز زمان زيادي است، البته سال كار بدون وقفه هم زمان زيادي است. يكي از ويژگي هاي موتورهاي استرلينگ امروزي اين است كه اجزايي كه مالش دائم روي يكديگر داشته باشند، ندارند. پيستون لقي ميكرومتري درون سيلندر را دارد و ياتاقان هاي منحني، به ويژه ديسك هاي فلزي با چاك هاي مارپيچي به خوبي مهار مي شوند. آنها از طرفين صلب هستند و پيستون را در مركز نگاه مي دارند. با حركت پيستون آنها نيز حركت نرم و خميده اي را انجام مي دهند. پيستون يك آلترناتور خطي را به حركت در مي آورد. هيچ اتصالي براي تبديل حركت خطي به دوراني صورت نمي گيرد. موتور و ژنراتور هر دو درون يك محفظه گرد آمده و ايزوله شده اند.ايزولاسيون محفظه به دليل انتخاب گاز هليم به جاي هيدروژن درون موتور است.هزينه هليم بالاتر است، اما براي اين شيوه طراحي بهتر جواب مي دهد. هيدروژن به طور اجتناب ناپذيري از فلز داغ تراوش مي كند و به طور نامحسوسي انرژي را در سيستم به هدر مي دهد. هليم براي سرهاي هيترها شكنندگي ايجاد نمي كند و مشكلات مربوط به ايمني حمل و نقل هيدروژن را ندارد. «استرلينگ تكنولوژي مي گويد كه در حال حاضر در حال توليد ژنراتورهاي وات و وات است و پيش بيني مي شود كه در مجموع سيستم را در ظرف سه سال آينده به دست مشتريان برساند. پروژه ديگري كه اين شركت سرگرم كار روي آن است، يك ژنراتور متحرك براي ارتش است. اين ژنراتور ديزلي، آب گرم مورد نياز براي آشپزخانه صحرايي و يك كيلووات الكتريسيته را فراهم خواهد آورد. يك شركت هلندي به همراه موسسه اي تحقيقاتي از همان كشور، سيستمي مشابه براي مصارف خانگي ساخته اند. سيستم شركت اناتك از يك ديگ تشكيل شده است كه بخشي از انرژي حرارتي را براي توليد الكتريسيته به كار مي گيرد. تا به حال دستگاه ازآن در خانه هاي دورافتاده نصب شده اند. شركت مجزاي ديگري به نام سيستم هاي انرژي استرلينگ به همراه آزمايشگاه هاي ملي سانديا از ديش هاي كولكتور براي متمركر كردن نور خورشيد استفاده مي كنند تا بتوانند حرارت مورد نياز براي يك سيستم ژنراتور استرلينگي را فراهم كنند. به گفته باب ليدن، مدير سيستم هاي انرژي استرلينگ، ژنراتورهاي استرلينگ هريك به تنهايي
مي توانند حداكثر كيلووات، از يك ديش متري توليد كنند. چنين مساحتي وات انرژي خورشيدي را جذب مي كند و در نتيجه نرخ بازده درصد است. براي مقايسه، پانل هاي فتوولتاييك موجود دربازار، كه نور خورشيد را به طور مستقيم به الكتريسيته تبديل مي كنند، بازده هايي كمتر از درصد دارند. سيستم هاي فتوولتاييك با قدرت يك كيلووات كه نور خورشيد را متمركز مي كنند و بازده بالاي درصدي دارند نيز، به بازارآمده اند.
ديش شركت استرلينگ انرژي M نور خورشيد را روي مساحتي به قطر معادل سانتي متر متمركز مي كند تا موتور استرلينگ چهار پيستوني كه يك ژنراتور دوراني را به راه مي اندازد، تغذيه كند. شركت ديگري كه نيروگاه هاي توليد الكتريسيته دارند نيز، به گونه اي ديگر از اين موتورها استفاده مي كنند. سوختي كه اين موتورها را گرم مي كند، از نفت سبك همراه با اسيدهاي چرمي كه از كارخانه هاي روغن گياهي گرفته مي شوند، تشكيل شده است. اين عصاره هاي پسماندهاي روغن گياهي، قيمت كمي دارند و معمولاًدر مخازن ذخيره مي شوند. اين شركت اميدوار است كه بتواند درصد از هزينه ميليون دلاري پروژه را با دريافت كمك هاي ايالت نيوجرسي براي به كارگيري انرژي هاي بازگشت پذير و پاكيزه جبران كند. سوختي كه شركت آرهوس استفاده مي كند، براي موتورهاي درون سوز كنوني بسيار خورنده است، اما در موتورهاي استرلينگ به خوبي جواب مي دهد، زيرا محصولات احتراق با هيچ يك از قطعات متحرك موتور تماس ندارند. تعميرات و نگهداري شامل روان كاري و تعويض سيالات روانكاري، تعويض رينگ هاي پيستون ها، كار تريج هاي پوشش ميله ها و ديگر اجزايي است كه در عوض هر ساعت كار ساعت زمان مي برد. سخن آخر اين كه موتورهاي استرلينگ در سال زمان پيدايششان نه هرگز از رده خارج شده اند و نه جايگاه مستحكمي يافته اند. در كتاب ها و سايت هاي مربوط به صنعت همواره از اين موتورها ياد مي شود. شركت هايي هم در تلاشند تا با توليد انبوهي از محصولات استرلينگي وارد بازار توليد انرژي خانگي تجاري شوند.
سازندگان اين موتورها همواره شعار «سبزتر، ساكت تر و خارق العاده تر» را سر مي دهند و اگر اين موتورها فراگير شوند، شايد همگان بهتر به آنها عادت كنند.
"don't be"
پاسخ


پرش به انجمن:


کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان