Cum să creezi un motor de cocs poate stirling

Cum puteți transforma unul dintre acestea într-un motor mic? Doriți să aflați mai multe? Vezi aceste imagini cu motorul mașinii! Sean Ellis / Alegerea fotografului / Getty Images

Dacă aveți câteva conserve de sodiu și alte câteva accesorii ușor de găsit, puteți recrea unul dintre primele motoare viabile din punct de vedere comercial făcute vreodată. Deși de dimensiuni mici, un motor Coke can Stirling vorbește în continuare sufletului nostru mecanic colectiv, în timp ce trântește și trântește pe un raft, rotind o volană, învârtind câteva lame de ventilator sau chiar generează câțiva wați.

Simplitatea ei evocă un timp diferit. Și dacă este privită ca o dovadă a conceptului, un model interesant, o piesă de conversație sau o piesă de sculptură cinetică, crearea unei cutii de sodă Motorul Stirling este o modalitate excelentă de a păși în trecut.

Motorul Stirling a fost copilul creierului lui Robert Stirling, care a inventat conceptul în 1816. Ideea din spatele motorului său a fost să folosească aerul pentru a alimenta un motor, mai degrabă decât tehnologia din viitor - abur..

Ceea ce a diferențiat motorul lui Stirling de celelalte a fost utilizarea unui „economizator”, care a îmbunătățit economia de combustibil. Acesta este acum cunoscut ca un regenerator. Între 1816 și 1843 Stirling și fratele său, James, au perfecționat designul și eficiența motorului. La jumătatea secolului 19 motoarele sale alimentau mari industrii, inclusiv turnătorii. Cu toate acestea, motorul său, precum și majoritatea motoarelor cu aer cald, a fost mai potrivit pentru aplicațiile cu consum redus de energie. Dorința lui de a crea o alternativă mai sigură la motoarele cu aburi care explodează adesea a fost învinsă de nevoia de mai multă putere pentru a rula industrii în creștere.

Primul lucru pe care ar trebui să îl știi despre un motor Stirling este modul în care piesele merg împreună și cum funcționează.

cuprins

1. Materiale pentru construirea unui motor de cocs can Stirling
2. Pregătiri pentru construirea unui motor cu cocuri de coca
3. Asamblarea unui motor de cocs can Stirling

Scoate regeneratorul Stirling și ai un motor cu aer cald. Cum funcționează un motor cu aer cald este simplu. Aerul devine ceea ce se numește „fluidul de lucru”. O sursă de căldură, în cazul majorității motoarelor Stirling cu sodă, aceasta este o lumânare cu ceai, încălzește aerul provocând extinderea acestuia. Aerul este apoi răcit, determinându-l să se contracte. Expansiunea și contracția aerului sau a fluidului de lucru este un ciclu termodinamic. Acum, utilizați acest ciclu termodinamic pentru a muta un piston și ați permis efectiv ciclului termodinamic să producă lucrări mecanice utile. Când atașați un arbore cotit la piston și adăugați o volană, aveți elementele de bază ale unui motor.

Treceți prin construirea unui motor Stirling și veți învăța mai mult decât câteva lecții despre inginerie de fabricare a casei. Cel mai mult, construirea unuia este foarte distractivă și vă oferă șansa de a deveni creativ cu ceea ce majoritatea oamenilor consideră junk. Iar a vedea că funcționează o duce la un nivel cu totul nou.

Suna simplu? Așa este, dar mai rămâne un timp până să fie construit motorul. Veți avea nevoie de mai multe componente, câteva materiale și o înțelegere a modului în care acestea se potrivesc toate înainte ca motorul dvs. să se îndepărteze.

Iată ce aveți nevoie:

• Trei (3) conserve de sodă
• Un (1) balon
• Două (2) sfârcuri cu rosturi
• Patru (4) blocuri electrice 5A
• Lână de sârmă de oțel
• Un capac din sticlă dintr-o sticlă de plastic
• Sârmă de oțel
• Sârmă de cupru
• Tija de dibluri
• Fir electric
• Fir de pescuit
• Trei (3) discuri compacte
• Deschizator de conserve
• Cuțit utilitar
• Super clei [sursa: ScrapToPower.com]

Să facem un tur al componentelor pe care le veți construi, să vedem cum funcționează, ce fac și cum se potrivește toate.

Stirling History

Robert Stirling nu a fost primul care a încercat un motor de aer, dar a fost primul care a creat un produs comercial viabil, iar designul motorului său a fost folosit în 1818 pentru a alimenta o pompă de apă la o carieră.

O lumânare simplă, ușoară de ceai, poate furniza căldura pentru un motor Stirling. Lisa Romerein / The Image Bank / Getty Images

„Trebuie să te gândești ca un ceasornicar”, spune Jim Larsen, un constructor de motoare, autor și educator de lungă durată Stirling. "Trebuie să acordați atenție detaliilor. Dacă acordați atenție detaliilor, aveți o șansă mai bună de succes."

Componentele majore ale unui motor Stirling sunt relativ simple și simple. În timp ce ne concentrăm pe un motor cu bidoane de sodiu, motoarele au fost construite folosind materiale, de la cutii de vopsea la bidoane de ulei. Larsen a spus în timpul unei provocări de Ziua Recunoștinței în timp ce vizita ordinile legale, a construit un motor Stirling din materiale din magazinele de feronerie asortate, inclusiv ghivece și tigăi.

Bidoanele din sodiu din aluminiu oferă forme gata, preformate, perfecte pentru motoare. De asemenea, sunt ușor de lucrat și, desigur, sunt foarte ieftine. Și, deși nu sunt suficient de robuste pentru o utilizare serioasă, vor rezista micro-cailor putere produse de majoritatea planurilor motorului.

camera de presiune este o navă care ține aerul captiv sau fluidul de lucru în cadrul sistemului închis. Aici este încălzit și răcit aerul în timpul ciclului termodinamic. În timp ce scurgerile de aer și presiune pot fi deranjul multor motoare, camera de presiune are de fapt nevoie de o scurgere mică controlată. Fără această scurgere, camera ar deveni pur și simplu un barometru și ar reacționa doar la modificările presiunii barometrice a aerului din jurul său.

Larsen a spus că mulți constructori Stirling aleg să schimbe fluidul de lucru din camera de presiune de la aer la heliu, care reacționează mai bine în timpul ciclului termodinamic.

mecanism de antrenare utilizează expansiunea și contracția aerului din interiorul camerei de presiune pentru a conduce un arbore cotit. Mecanismul de antrenare poate fi fie atașat la partea motorului, fie integrat în structura motorului.

Pentru Larsen, arbore cotit este partea cea mai critică a motorului și influențează fiecare parte a întregului, de la cronometrare, la deplasarea pe deplasare, la viteza volanului și la echilibrul întregului. "Aceasta este o parte pe care doriți să alocați timp pentru a înțelege corect", a spus Larsen.

volant este mai mult decât o indicație pentru care motorul funcționează. Acționează ca un dispozitiv de stocare a energiei. O volană bine echilibrată preia energia creată în timpul cursei de putere a motorului și o depozitează. Atunci când este nevoie de energie pentru a împinge discul în jos volanta oferă energia stocată pentru a depăși frecarea și alte forțe. Fără o volantă bună, dispozitivul s-ar ridica pur și simplu în partea de sus a camerei și ar rămâne acolo.

Larsen a spus că un volant bine echilibrat este esențial pentru eficiență. Dacă roata nu este echilibrată, motorul trebuie să muncească mai mult pentru a o deplasa. "Nu vrei ca motorul să lucreze mai mult decât trebuie", a spus el.

de deplasare într-un motor cu aer cald servește pentru deplasarea aerului în camera de presiune. Nu uitați, motorul nu poate funcționa fără ciclul termodinamic unde aerul este încălzit și răcit, provocând expansiune și contracție. Dacă camera de presiune ar fi pur și simplu încălzită, fără să existe nimic din interior pentru a deplasa aerul, aerul din interior s-ar încălzi și se va extinde, dar niciodată nu se va contracta.

Cu sursa de căldură în partea de jos, motorul cu aer cald folosește și răcirea în partea de sus, de obicei gheață sau apă rece, pentru a răci aerul. Pe măsură ce aerul este încălzit, acesta se extinde deplasând discul spre aproape partea superioară a camerei de presiune. În partea de sus a camerei, aerul este răcit, se contractă și deplasează discul. Acest lucru se întâmplă cu ajutorul mecanismului de antrenare, arborelui cotit și volanului.

Dispozitivul este cel mai frecvent o bucată de oțel laminată cu o sârmă ușoară care trece prin centru. Vă amintiți când Larsen a vorbit despre nevoia de a gândi ca un producător de ceasuri? Aceasta este una dintre acele vremuri. Dispozitivul trebuie să poată aluneca liber în interiorul camerei de presiune, umplând în același timp cea mai mare parte a acestuia. Trebuie să permită curgerea liberă a aerului, restrângând totodată o parte din debit. Ideea este de a reduce frecarea și maximiza eficacitatea. Această temă este o constantă pe toată durata construcției motorului.

cutie de căldură este pur și simplu un stand pe care motorul se află. Sursa de căldură este plasată sub motor.

Aceasta pare a fi multă muncă pentru nu foarte multă întoarcere. Dar există un sentiment tangibil când terminați motorul, depanați lucrările pentru a merge mai departe și vedeți-l împingând de unul singur. Pentru Larsen, fascinația lui a început în urmă cu mai bine de jumătate de deceniu, în timp ce a ta ar putea începe în câteva zile de acum încolo.

Video

Pentru a viziona un motor de sticlă cu sodă în acțiune, consultați acest videoclip și alte câteva online.

• Cum funcționează motoarele Stirling
• Cum funcționează motoarele auto
• Cum funcționează motoarele diesel
• Cum funcționează motoarele în doi timpi
• Cum funcționează un motor cu becuri fierbinți

surse

• Brown, Buster. „Cum funcționează motoarele cu aer cald”. Motoare cu aer cald (29 febr. 2012) http://www.hotairengines.com/WorkingDescription/Work.htm
• Redactorii revistei Make; „Cel mai bun de făcut”. O'Reilly Media, Inc. 2007. Pgs. 306-317.
• Larsen, Jim. StirlingBuilder.com. (29 febr. 2012) http://www.stirlingbuilder.com/
• Larsen, Jim. Interviu personal. 2 martie 2012
• Larsen, Jim. "Unsprezece produse cu motor de stirling pe care le puteți construi." Auto-publicat, ianuarie 2012. (29 februarie 2012)
• Larsen, Jim. "Motor rapid și ușor de rotire." Auto-a publicat. Septembrie 2011. (29 februarie 2012)
• Frumos, Karim. „Cum funcționează motoarele Stirling”. .com. 4 mai 2001. (29 februarie 2012) https: //www..com/stirling-engine.htm
• Purvis, Ben. "Dean Kamen dezvoltă eco-hibrid care va rula pe orice arde." Gizmag.com, 28 iunie 2009. (1 martie 2012) http://www.gizmag.com/dean-kamen-segway-hybrid-scooter/12096/