Применения двигателя Стирлинга варьируются от механических силовых установок до систем отопления и охлаждения и систем выработки электроэнергии. Двигатель Стирлинга - это тепловой двигатель, работающий за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа, « рабочего тела », на различных уровнях температуры, так что происходит чистое преобразование тепла в механическую работу . [1] [2] Стирлинг цикл тепловой двигатель может также приводиться в обратном направлении, с использованием механической энергии для привода передачи тепла в обратном направлении (т.е. теплового насоса или холодильник). [3]
Существует несколько конструктивных конфигураций двигателей Стирлинга, которые могут быть построены (многие из которых требуют вращающихся или скользящих уплотнений), которые могут привести к трудному компромиссу между потерями на трение и утечкой хладагента . Свободно-поршневой вариант двигателя Стирлинга может быть построен, который может быть полностью герметичен , уменьшая потери на трение и полностью исключает утечку хладагента. Например, охладитель Стирлинга со свободным поршнем (FPSC) может преобразовывать потребляемую электрическую энергию в практический эффект теплового насоса, используемый для высокоэффективных портативных холодильников и морозильников. И наоборот, можно построить электрический генератор со свободным поршнем, преобразующий тепловой поток в механическую энергию, а затем в электричество. В обоих случаях энергия обычно преобразуется из / в электрическую энергию с помощью магнитных полей таким образом, чтобы избежать нарушения герметичности уплотнения. [3] [4]
Механическая мощность и тяга
Автомобильные двигатели
Часто утверждают, что двигатель Стирлинга имеет слишком низкое соотношение мощности и веса, слишком высокую стоимость и слишком долгое время запуска для автомобильных приложений. У них также есть сложные и дорогие теплообменники. Охладитель Стирлинга должен отводить вдвое больше тепла, чем двигатель Отто или радиатор дизельного двигателя . Нагреватель должен быть изготовлен из нержавеющей стали, экзотического сплава или керамики, чтобы поддерживать высокие температуры нагрева, необходимые для высокой плотности мощности, и содержать газообразный водород, который часто используется в автомобильных стирлингах для максимального увеличения мощности. Основные трудности, возникающие при использовании двигателя Стирлинга в автомобильной промышленности, - это время запуска, реакция на ускорение, время отключения и вес, не все из которых имеют готовые решения.
Однако был представлен модифицированный двигатель Стирлинга, в котором используются концепции, взятые из запатентованного двигателя внутреннего сгорания с боковой камерой сгорания (патент США 7,387,093), который обещает преодолеть проблемы недостаточной плотности мощности и удельной мощности, а также медленные Проблема ускорения-реакции присуща всем двигателям Стирлинга. [5] Их можно было бы использовать в когенерационных системах, которые используют отходящее тепло от выхлопа обычного поршневого или газотурбинного двигателя, и использовать его либо для питания вспомогательного оборудования (например, генератора переменного тока), либо даже в качестве системы с турбонаддувом. что увеличивает мощность и крутящий момент на коленчатом валу.
Автомобили, работающие исключительно на двигателях Стирлинга, были разработаны в испытательных проектах НАСА , а также в более ранних проектах Ford Motor Company с использованием двигателей, предоставленных Philips , [6] и American Motors Corporation (AMC) с несколькими автомобилями, оснащенными агрегатами из Швеции United. Стирлинг построен по лицензии Philips. Проекты испытаний транспортных средств НАСА были разработаны подрядчиками и обозначены как MOD I и MOD II.
Инженерные машины NASA Stirling MOD 1 были построены в партнерстве с Министерством энергетики США (DOE) и NASA по контракту AMC General AMC на разработку и демонстрацию практических альтернатив для стандартных двигателей. [7] AMC Spirit компании United Stirling AB с двигателем P-40 прошел всесторонние испытания на протяжении более 50 000 миль ( 80 467 км) и показал средний расход топлива до 28,5 миль на галлон ‑US (8,3 л / 100 км; 34,2 миль на галлон ‑ имп ). [8] 4-дверный лифтбек VAM Lerma 1980 года был также преобразован в двигатель United Stirling P-40, чтобы продемонстрировать двигатель Стирлинга широкой публике и продвинуть программу правительства США по альтернативным двигателям. [9]
Испытания, проведенные с AMC Spirit 1979 года, а также с Opel 1977 года и AMC Concord 1980 года , показали, что двигатели Стирлинга «могут быть преобразованы в автомобильную силовую передачу для легковых автомобилей и могут дать положительные результаты». [10] Однако прогресс был достигнут с двигателями с искровым зажиганием одинаковой мощности с 1977 года, и требования корпоративной средней экономии топлива (CAFE), которые должны были выполняться автомобилями, продаваемыми в США, были повышены. [11] Более того, конструкция двигателя Стирлинга продолжала демонстрировать недостаточную топливную эффективность. [11] Для потребителей, использующих двигатели Стирлинга, были также два основных недостатка: во-первых, время, необходимое для прогрева, потому что большинство водителей не любят ждать. начать движение; и во-вторых, сложность изменения оборотов двигателя, что ограничивало гибкость вождения на дороге и в движении. [12] Также был поставлен под сомнение процесс преобразования автопроизводителями своих существующих мощностей и инструментов для массового производства совершенно новой конструкции и типа силовой установки. [11]
В рамках проекта MOD II в 1980 году был создан один из самых эффективных автомобильных двигателей из когда-либо созданных. Двигатель достиг максимального теплового КПД 38,5% по сравнению с современным двигателем с искровым зажиганием (бензиновым), который имеет максимальный КПД 20-25%. Проект Mod II заменил обычный двигатель с искровым зажиганием в 4-дверном седане Chevrolet Celebrity 1985 года . В отчете о проектировании MOD II 1986 года (Приложение A) результаты показали, что расход бензина на шоссе был увеличен с 40 до 58 миль на галлон ‑ США (от 5,9 до 4,1 л / 100 км; от 48 до 70 миль на галлон ‑ имп. ) И достигал диапазона 26 миль на галлон в городе. до 33 миль на галлон ‑US (9,0–7,1 л / 100 км; 31–40 миль на галлон ‑ имп. ) без изменения полной массы автомобиля. Время запуска в транспортном средстве НАСА составляло максимум 30 секунд, в то время как исследовательский автомобиль Форда использовал внутренний электрический нагреватель для быстрого запуска двигателя, давая время запуска всего несколько секунд. Высокий выходной крутящий момент двигателя Стирлинга на низких оборотах устранил необходимость в преобразователе крутящего момента в трансмиссии, что привело к уменьшению веса и потерь в трансмиссии, что несколько нивелировало весовой недостаток двигателя Стирлинга при использовании в автомобилях. Это привело к тому, что в результатах испытаний была отмечена повышенная эффективность. [13] [14]
Эксперименты показали, что двигатель Стирлинга может улучшить эксплуатационную эффективность транспортного средства за счет идеального отключения двигателя Стирлинга от прямых требований к мощности, исключая прямое механическое соединение, используемое в большинстве современных транспортных средств. Его основная функция, используемая в серийном электрическом гибридном транспортном средстве с увеличенным запасом хода, будет заключаться в качестве генератора, обеспечивающего электричеством для привода тяговых двигателей электромобиля и зарядки комплекта буферных батарей. В нефтегидравлическом гибриде Стирлинг будет выполнять ту же функцию, что и в серийно-гибридном бензиновом двигателе, поворачивая насос, заряжающий гидравлический буферный бак. Несмотря на успех в фазах экспериментов MOD 1 и MOD 2, сокращение финансирования дальнейших исследований и отсутствие интереса со стороны автопроизводителей положили конец возможной коммерциализации программы двигателей Стирлинга для автомобилей. [7]
Электрические транспортные средства
Двигатели Стирлинга как часть гибридной системы электропривода могут быть в состоянии обойти конструктивные проблемы или недостатки негибридного автомобиля Стирлинга.
В ноябре 2007 года проект Precer в Швеции анонсировал прототип гибридного автомобиля, использующего твердое биотопливо и двигатель Стирлинга. [15]
Новый лидер Hampshire Union сообщил , что Дин Камен разработал серию гибрид автомобиля с помощью Форд Think . [16] Автомобиль, получивший название DEKA Revolt, может проехать около 60 миль (97 км) на одном заряде литиевой батареи . [16]
Авиационные двигатели
Роберт МакКонаги создал первый летающий самолет с двигателем Стирлинга в августе 1986 года. [17] Двигатель типа Бета весил 360 граммов и выдавал всего 20 Вт мощности. [18] Двигатель был прикреплен к передней части модифицированного радиоуправляемого планера Super Malibu с полной взлетной массой 1 кг. Самый лучший из опубликованных испытательных полетов длился 6 минут и показал «мощность, едва достаточную для того, чтобы делать случайные пологие повороты и поддерживать высоту». [18]
Судовые двигатели
Двигатель Стирлинга может хорошо подходить для подводных энергетических систем, где электрическая работа или механическая мощность требуются на прерывистом или непрерывном уровне. General Motors провела работу над усовершенствованными двигателями цикла Стирлинга, которые включают в себя теплоаккумулятор для подводного применения. United Stirling в Мальмё, Швеция , разрабатывает экспериментальный четырехцилиндровый двигатель, использующий перекись водорода в качестве окислителя в подводных энергетических системах. Подводная лодка SAGA (Submarine Assistance Great Autonomy) вступила в строй в 1990-х годах и приводится в движение двумя двигателями Стирлинга, работающими на дизельном топливе и жидком кислороде . Эта система также имеет потенциал для движения надводных кораблей, поскольку размер двигателя не вызывает беспокойства, а размещение секции радиатора в морской воде, а не на открытом воздухе (как в случае с двигателем наземного базирования), позволяет уменьшить ее размер.
Шведский судостроитель Kockums построил 8 успешных подводных лодок Stirling с конца 1980-х годов. [19] [20] Они несут сжатый кислород, чтобы топливо могло сгорать под водой, обеспечивая тепло для двигателя Стирлинга. В настоящее время они используются на подводных лодках классов Gotland и Södermanland . Это первые подводные лодки в мире, оснащенные воздушно-независимой силовой установкой Стирлинга (AIP), которая увеличивает их подводную выносливость с нескольких дней до нескольких недель. [20]
Ранее такая возможность была доступна только на атомных подводных лодках .
Двигатель Kockums также установлен на японских подводных лодках класса Сёрю . [21]
Насосные двигатели
Двигатели Стирлинга могут приводить в действие насосы для перемещения жидкостей, таких как вода, воздух и газы. Например, ST-5 от Stirling Technology Inc. мощностью 5 лошадиных сил (3,7 кВт) может запускать генератор мощностью 3 кВт или центробежный водяной насос. [22]
Производство электроэнергии
Комбинированное тепло и электроэнергия
В системе комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) механическая или электрическая энергия вырабатывается обычным образом, однако отработанное тепло, выделяемое двигателем, используется для подачи вторичного тепла. Это может быть практически все, что использует низкотемпературное тепло. Часто это уже существующее использование энергии, такое как отопление коммерческих помещений, отопление воды в жилых домах или промышленный процесс.
Тепловые электростанции в электрической сети используют топливо для производства электроэнергии . Однако при этом образуется большое количество отработанного тепла, которое часто остается неиспользованным. В других случаях высококачественное топливо сжигается при высоких температурах для низкотемпературного применения. Согласно второму закону термодинамики , тепловой двигатель может вырабатывать энергию из этой разницы температур. В системе ТЭЦ высокотемпературное первичное тепло поступает в нагреватель двигателя Стирлинга, затем часть энергии преобразуется в механическую энергию в двигателе, а остальная часть проходит через охладитель, откуда выходит с низкой температурой. «Отработанное» тепло фактически исходит от основного охладителя двигателя и, возможно, из других источников, таких как выхлоп горелки, если таковой имеется.
Мощность, производимая двигателем, может использоваться для запуска промышленного или сельскохозяйственного процесса, что, в свою очередь, приводит к образованию отходов биомассы, которые можно использовать в качестве бесплатного топлива для двигателя, что снижает затраты на удаление отходов. Общий процесс может быть эффективным и рентабельным.
Inspirit Energy, британская компания, имеет газовую когенерационную установку под названием Inspirit Charger, которая поступит в продажу в 2016 году. Напольная установка вырабатывает 3 кВт электрической и 15 кВт тепловой энергии. [23] [24]
WhisperGen, новозеландская фирма с офисами в Крайстчерче , разработала циклный двигатель Стирлинга "AC Micro Combined Heat and Power". Эти блоки microCHP представляют собой газовые котлы центрального отопления, которые продают неиспользованную электроэнергию обратно в электросеть . WhisperGen объявил в 2004 году, что они производят 80 000 единиц для жилищного рынка Соединенного Королевства . В 2006 году в Германии было проведено испытание на 20 единиц. [25]
Производство солнечной энергии
Помещенный в фокус параболического зеркала, двигатель Стирлинга может преобразовывать солнечную энергию в электричество с более высокой эффективностью, чем неконцентрированные фотоэлектрические элементы , и сравнимыми с концентрированными фотоэлектрическими элементами . 11 августа 2005 г. компания Southern California Edison объявила о соглашении со Stirling Energy Systems (SES) на покупку электроэнергии, произведенной с использованием более 30 000 двигателей Стирлинга на солнечной энергии в течение двадцати лет, достаточных для выработки 850 МВт электроэнергии. Эти системы, на 8000 акров (19 км 2 ) солнечной ферме будут использовать зеркало , чтобы направлять и концентрировать солнечный свет на двигатели , которые будут в своей очереди , генераторы привода. «В январе 2010 года, через четыре месяца после начала строительства, компания-партнер Stirling Energy Tessara Solar завершила строительство электростанции Maricopa Solar мощностью 1,5 МВт в Пеории, штат Аризона , недалеко от Феникса. Электростанция состоит из 60 SES SunCatcher». [26] SunCatcher описывается как «большой, отслеживающий, концентрирующий солнечный коллектор солнечной энергии (CSP), который вырабатывает 25 киловатт (кВт) электроэнергии на полном солнце. Каждый из коллекторов диаметром 38 футов содержит более 300 изогнутых зеркал ( гелиостаты ), которые фокусируют солнечный свет на блоке преобразования энергии, который содержит двигатель Стирлинга. В антенне используется двухосное отслеживание, чтобы точно следовать за солнцем, когда оно движется по небу ». [26] Были споры по проекту [27] из-за опасений воздействия окружающей среды на животных, живущих на участке. Солнечная электростанция Марикопа закрыта. [28]
Атомная энергия
Есть потенциал для ядерных двигателей Стирлинга на электростанциях. Замена паровых турбин атомных электростанций двигателями Стирлинга может упростить установку, повысить эффективность и уменьшить количество радиоактивных побочных продуктов. В ряде конструкций реакторов-размножителей в качестве теплоносителя используется жидкий натрий. Если тепло будет использоваться в паровой установке, потребуется теплообменник вода / натрий, что вызывает определенные опасения в случае возникновения утечки, поскольку натрий бурно реагирует с водой. Двигатель Стирлинга устраняет потребность в воде в любом месте цикла. Это будет иметь преимущества для ядерных установок в засушливых регионах.
В правительственных лабораториях США разработана современная конструкция двигателя Стирлинга, известная как радиоизотопный генератор Стирлинга, для использования в исследованиях космоса. Он предназначен для выработки электроэнергии для зондов дальнего космоса во время миссий на десятилетия. В двигателе используется единственный вытеснитель для уменьшения количества движущихся частей и используется акустика высокой энергии для передачи энергии. Источником тепла является сухая пробка твердого ядерного топлива, а теплоотводом - излучение в свободное пространство.
Отопление и охлаждение
При наличии механической энергии двигатель Стирлинга может работать в обратном направлении как тепловой насос для обогрева или охлаждения. В конце 1930-х годов голландская корпорация Philips успешно использовала цикл Стирлинга в криогенных приложениях. [29] Во время программы Space Shuttle , NASA успешно сечения охладителя цикла Стирлинга в форме «сходной по размеру и форме мелких домашних единицам часто используются в общежитиях колледжа» для использования в научной лаборатории жизни. [30] Дальнейшие исследования этого устройства для домашнего использования привели к увеличению коэффициента полезного действия Карно в три раза и снижению веса устройства на 1 кг. [31] Были проведены эксперименты с использованием энергии ветра, приводящей в действие тепловой насос цикла Стирлинга для отопления и кондиционирования воздуха. [ необходима цитата ]
Криохладители Стирлинга
Любой двигатель Стирлинга также будет работать в обратном направлении как тепловой насос : при приложении механической энергии к валу между резервуарами возникает разница температур. Основные механические компоненты криокулера Стирлинга идентичны двигателю Стирлинга. И в двигателе, и в тепловом насосе тепло течет из пространства расширения в пространство сжатия; однако требуется входная работа для того, чтобы тепло текло «вверх» против теплового градиента, особенно когда пространство сжатия горячее, чем пространство расширения. Внешняя сторона теплообменника пространства расширения может быть размещена внутри теплоизолированного отделения, такого как вакуумная колба. Фактически тепло откачивается из этого отсека через рабочий газ криохладителя в компрессионное пространство. Температура в пространстве сжатия будет выше температуры окружающей среды, поэтому тепло будет уходить в окружающую среду.
Одно из их современных применений - криогеника и, в меньшей степени, охлаждение . При типичных температурах охлаждения охладители Стирлинга, как правило, экономически не конкурентоспособны с менее дорогими основными системами охлаждения Ранкина , поскольку они менее энергоэффективны. Однако при температуре ниже -40 ...- 30 ° C охлаждение Ренкина неэффективно, поскольку нет подходящих хладагентов с такой низкой температурой кипения. Криохладители Стирлинга способны «поднимать» тепло до -200 ° C (73 K), что достаточно для сжижения воздуха (в частности, основных составляющих газов кислорода , азота и аргона ). Для одноступенчатых машин они могут достигать 40–60 К, в зависимости от конкретной конструкции. Двухступенчатые криохладители Стирлинга могут достигать температуры 20 К, достаточной для сжижения водорода и неона. [32] Криокулеры для этой цели более или менее конкурентоспособны с другими технологиями криокулеров. Коэффициент полезного действия при криогенных температурах обычно составляет 0,04–0,05 (соответствует КПД 4–5%). Опытным путем устройства показывают линейную тенденцию, обычно с COP = 0,0015 T c - 0,065 , где T c - криогенная температура. При таких температурах твердые материалы имеют более низкие значения удельной теплоемкости, поэтому регенератор должен быть изготовлен из неожиданных материалов, например из хлопка . [ необходима цитата ]
Первый криокулер с циклом Стирлинга был разработан в Philips в 1950-х годах и реализован на таких предприятиях, как заводы по производству жидкого воздуха . Бизнес Philips Cryogenics развивался до тех пор, пока в 1990 году он не был разделен на Stirling Cryogenics BV, Нидерланды. Эта компания до сих пор занимается разработкой и производством криокулеров Стирлинга и криогенных систем охлаждения.
Для решения таких задач, как охлаждение электронных датчиков, а иногда и микропроцессоров , коммерчески доступно большое количество небольших криокулеров Стирлинга . Для этого применения криокулеры Стирлинга представляют собой самую высокопроизводительную из доступных технологий благодаря их способности эффективно отводить тепло при очень низких температурах. Они бесшумны, не подвержены вибрации, могут быть уменьшены до небольших размеров, имеют очень высокую надежность и низкие эксплуатационные расходы. По состоянию на 2009 год криокулеры считались единственными широко применяемыми коммерчески успешными устройствами Стирлинга. [ необходима цитата ]
Тепловые насосы
Тепловой насос Стирлинга очень похож на криоохладитель Стирлинга, главное отличие состоит в том, что он обычно работает при комнатной температуре. В настоящее время его основное применение - перекачка тепла с внешней стороны здания внутрь, таким образом, обогревая его с меньшими затратами на электроэнергию.
Как и в любом другом устройстве Стирлинга, тепловой поток идет из пространства расширения в пространство сжатия. Однако, в отличие от двигателя Стирлинга , пространство расширения имеет более низкую температуру, чем пространство сжатия, поэтому вместо создания работы системе требуется ввод механической работы (чтобы удовлетворить второму закону термодинамики ). Подвод механической энергии может осуществляться, например, электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания. Когда механическую работу теплового насоса обеспечивает второй двигатель Стирлинга, вся система называется «тепловым насосом с тепловым приводом».
Сторона расширения теплового насоса термически связана с источником тепла, которым часто является внешняя среда. Сторона сжатия устройства Стирлинга помещается в обогреваемую среду, например, в здание, и в нее «закачивается» тепло. Обычно между двумя сторонами будет теплоизоляция, поэтому внутри изолированного пространства будет повышаться температура.
Тепловые насосы на сегодняшний день являются наиболее энергоэффективными типами систем отопления, поскольку они «собирают» тепло из окружающей среды, а не просто превращают входящую энергию в тепло. В соответствии со вторым законом термодинамики тепловым насосам всегда требуется дополнительный ввод некоторой внешней энергии для «перекачки» накопленного тепла «вверх» против перепада температур.
По сравнению с обычными тепловыми насосами, тепловые насосы Стирлинга часто имеют более высокий коэффициент полезного действия [ необходима цитата ] . Системы Стирлинга получили ограниченное коммерческое использование; однако ожидается, что их использование будет расти вместе с рыночным спросом на энергосбережение, и внедрение, вероятно, будет ускорено за счет технологических усовершенствований.
Портативное холодильное оборудование
Охладитель Стирлинга со свободным поршнем (FPSC) представляет собой полностью герметичную систему теплопередачи, которая имеет только две движущиеся части (поршень и вытеснитель) и которая может использовать гелий в качестве рабочей жидкости . Поршень обычно приводится в движение колеблющимся магнитным полем, которое является источником энергии, необходимой для запуска цикла охлаждения. Магнитный привод позволяет поршню приводиться в движение, не требуя каких-либо уплотнений, прокладок, уплотнительных колец или других компромиссов для герметичной системы. [33] Заявленные преимущества системы включают повышенную эффективность и охлаждающую способность, меньший вес, меньший размер и лучшую управляемость. [34]
FPSC был изобретен в 1964 году Уильямом Билом (1928-2016), профессором машиностроения в Университете Огайо в Афинах, штат Огайо . Он основал Sunpower Inc. [35], которая исследует и разрабатывает системы FPSC для военных, аэрокосмических, промышленных и коммерческих приложений. Кулер FPSC производства Sunpower использовался НАСА для охлаждения приборов на спутниках . [36] Фирма была продана семьей Бил в 2015 году и стала подразделением Ametek . [37]
Другие поставщики технологии FPSC включают Twinbird Corporation в Японии [34] и Global Cooling из Нидерландов, у которой (как и у Sunpower) есть исследовательский центр в Афинах, штат Огайо. [38]
В течение нескольких лет, начиная примерно с 2004 года, компания Coleman продавала версию Twinbird «SC-C925 Portable Freezer Cooler 25L» под своей собственной торговой маркой [39] [40], но с тех пор прекратила выпуск этого продукта. Портативный охладитель может проработать более суток, поддерживая температуру ниже нуля при питании от автомобильного аккумулятора . [41] Этот кулер все еще находится в производстве, и Global Cooling теперь координирует распространение в Северной Америке и Европе. [42] Другие варианты, предлагаемые Twinbird, включают портативный морозильник (до −80 ° C), складные холодильники и модель для транспортировки крови и вакцины . [43]
Двигатели с низким перепадом температур
А разницу низкой температуре ( LTD или Low Delta T (LDT) ) двигатель Стирлинга будет работать на любой низкой разности температур, например, различие между ладонью руки и комнатной температуре, или при комнатной температуре и кубиком льда. Рекордный перепад температур всего 0,5 ° C был достигнут в 1990 году. [44] Обычно они проектируются в гамма-конфигурации [45] для простоты и без регенератора, хотя некоторые из них имеют прорези в вытеснителях, обычно сделанные из пены для частичной регенерации. . Обычно они не находятся под давлением и работают под давлением, близким к 1 атмосфере . Вырабатываемая мощность составляет менее 1 Вт, и они предназначены только для демонстрационных целей. Они продаются как игрушки и обучающие модели.
Однако для перекачивания воды под прямыми солнечными лучами с минимальным увеличением или без увеличения были построены более крупные низкотемпературные двигатели (обычно площадью 1 м²). [46]
Другие приложения
Акустический тепловой двигатель Стирлинга
Национальная лаборатория Лос-Аламоса разработала «Акустический тепловой двигатель Стирлинга» [47] без движущихся частей. Он преобразует тепло в мощную акустическую мощность, которая (указанная в данном источнике) «может использоваться непосредственно в акустических холодильниках или холодильниках с импульсными трубками для обеспечения охлаждения с тепловым приводом без движущихся частей, или ... для выработки электроэнергии с помощью линейного генератора переменного тока или другой электроакустический преобразователь мощности ».
МикроТЧП
Новозеландская компания WhisperGen (банкротство 2012 [48] ) разработала двигатели Стирлинга, которые могут работать на природном газе или дизельном топливе. Было подписано соглашение с испанской фирмой Mondragon Corporación Cooperativa о производстве микроТЭЦ WhisperGen (комбинированное производство тепла и электроэнергии) и их поставке на внутренний рынок Европы. Некоторое время назад E.ON UK объявила об аналогичной инициативе для Великобритании. Отечественные двигатели Стирлинга будут снабжать клиента горячей водой, отоплением помещений и избыточной электроэнергией, которую можно будет вернуть в электрическую сеть.
В соответствии с опубликованными компаниями эксплуатационными характеристиками автономная дизельная установка вырабатывает комбинированную тепловую (5,5 кВт тепла) и электрическую (800 Вт электрическую) мощность, используя 0,75 литра автомобильного дизельного топлива в час. Установки Whispergen, как утверждается, работают как комбинированные когенерационные установки, достигая КПД ~ 80%.
Тем не менее, предварительные результаты обзора эффективности блоков WhisperGen microCHP, проведенного Фондом энергосбережения, показали, что их преимущества в лучшем случае в большинстве домов незначительны. [49] Однако другой автор показывает, что микрогенерация двигателя Стирлинга является наиболее рентабельной из различных технологий микрогенерации с точки зрения сокращения выбросов CO 2 . [25]
Чип охлаждение
Компания MSI (Тайвань) разработала миниатюрную систему охлаждения двигателя Стирлинга для микросхем персональных компьютеров, которая использует отходящее тепло чипа для вращения вентилятора. [50]
Опреснение
На всех тепловых электростанциях должен быть отвод отработанного тепла . Однако нет никаких причин, по которым отходящее тепло не может быть отведено для работы двигателей Стирлинга для перекачивания морской воды через узлы обратного осмоса, за исключением того, что любое дополнительное использование тепла повышает эффективную температуру радиатора для тепловой электростанции, что приводит к некоторой потере эффективности преобразования энергии. . На типичной атомной электростанции две трети тепловой энергии, производимой реактором, составляет отходящее тепло. В установке Стирлинга отходящее тепло может быть использовано в качестве дополнительного источника электроэнергии. [ необходима цитата ]
Рекомендации
- ^ Уокер, Грэм (1980). Двигатели Стирлинга . Clarenden Press. п. 1. ISBN 9780198562092.
Двигатель Стирлинга - это механическое устройство, которое работает по * замкнутому * регенеративному термодинамическому циклу с циклическим сжатием и расширением рабочего тела на разных уровнях температуры.
- ^ Мартини, Уильям Р. (1983). "Руководство по проектированию двигателя Стирлинга" (17,9 МБ PDF) (второе изд.). Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ а б JingwenLubYut, ChunfengSong; КаКитамураб (2015). «Исследование COP охладителя Стирлинга со свободным поршнем (FPSC) в процессе антисублимационного улавливания CO2» . Возобновляемая энергия . 74 : 948–954. DOI : 10.1016 / j.renene.2014.08.071 . ЛВП : 2241/00123026 .
- ^ "Технология двигателей Стирлинга со свободным поршнем Sunpower" . Солнечная сила. Архивировано из оригинального 10 сентября 2018 года . Проверено 9 сентября 2018 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Хаши, Джеймс (14 июля 2008 г.). «Модифицированный двигатель Стирлинга с большей удельной мощностью» . Создайте конкурс дизайна будущего . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства и SolidWorks. Архивировано из оригинала 6 января 2009 года . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Наука: представление Стирлинга» . Время . 9 сентября 1974 . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ а б Линдсли, EF (январь 1983 г.). «Двигатель Стирлинга - большой прогресс, но ...» Научно-популярный . 222 (1): 50–53 . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Корзеневский, Джереми (8 июля 2009 г.). «Взрыв из прошлого: НАСА AMC Spirit с двигателем Стирлинга» . green.autoblog.com . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Энергетические технологии: материалы конференции по энергетическим технологиям, Том 8 . Правительственные институты. 1981. с. 659. ISBN. 978-0-86587-008-6.
- ^ Американское общество контроля качества (1983). Ежегодный конгресс и выставка качества ASQC, Том 37 . Общество ASQC. п. 308 . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ а б в Эванс, Роберт Л. (1987). Альтернативы автомобильным двигателям . Пленум Пресс. п. 6. ISBN 9780306425493.
- ^ Ходжетс, Филип Дж. (2010). Движение среди игрушек . Vantage Press. п. 64. ISBN 978-0-533-16224-6. Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Соловей, Ноэль П. (октябрь 1986 г.). «Отчет о проектировании автомобильного двигателя Стирлинга Mod II» (PDF) . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства и Министерство энергетики США . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Эрнст, Уильям Д .; Шалтенс, Ричард К. (февраль 1997 г.). «Проект развития автомобильного двигателя Стирлинга» (PDF) . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства и Министерство энергетики США. Архивировано из оригинального (PDF) августа 2006 года . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Технология транспортных средств на твердом биотопливе» (PDF) . Precer Group . Проверено 19 января 2009 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ а б Уикхэм, СК (2008). «Восстание Камена» . Лидер Союза. Архивировано из оригинального 22 мая 2011 года . Проверено 19 января 2009 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Макконаги, Роберт (1986). «Дизайн двигателя Стирлинга для авиамоделирования». IECEC : 490–493 .
- ^ а б МакКонаги, Роберт (февраль 1996 г.). «Горячий авиадвигатель». Модельный инженер . 176 (4009).
- ^ «Система Kockums Stirling AIP - проверенная в эксплуатации» (PDF) . Kockums . Проверено 7 июня 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ a b Kockums (а)
- ^ «Первая улучшенная лодка класса Oyashio выходит на воду» . IHS. 12 июня 2007 года. Архивировано 7 июня 2011 года . Проверено 3 июня 2011 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Использование СТ-5» . Технология Стирлинга. Архивировано из оригинального 19 декабря 2012 года . Проверено 6 апреля 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2016-01-27 . Проверено 26 января 2016 . CS1 maint: не рекомендуется параметр ( ссылка ) CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ «Yorkshire Business Insider, декабрь 2015 года» .
- ^ а б «Что такое микрогенерация? И что является наиболее экономически эффективным с точки зрения сокращения выбросов CO2» . Claverton-energy.com . 2008-11-06 . Проверено 24 июля 2009 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ а б Уилсон, Алекс (29 апреля 2010 г.). «Продукт недели в области зеленого строительства» . Stirling SunCatcher с технологией "Тепловой двигатель" . Строительство Green.com. Архивировано из оригинала 8 июля 2011 года . Проверено 3 марта 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Вуди, Тодд (2009-08-05). «Битва нарастает над гигантской солнечной фермой в пустыне» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 21 января 2010 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Марикопа Солар» . YouTube (в комментариях) . Проверено 19 июля 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ CM Hargreaves (1991). Двигатель Стирлинга Philips . Elsevier Science. ISBN 0-444-88463-7.
- ^ Кайрелли, Дж. Э. "Обзор проекта NASA по развитию передовых технологий холодильников / морозильников" (PDF) . Технический меморандум НАСА 106309: НАСА.
8-я Международная конференция по криокулерам, спонсируемая Конференционным комитетом ICC, Вейл, Колорадо, 28-30 июня 1994 г.
CS1 maint: location ( ссылка ) - ^ Берховиц, Дэвид М. (1998). "Максимальная производительность холодильников цикла Стирлинга" . Осло, Норвегия - 3-й ежегодный: IIF-IIR Международный конгресс по холодильному оборудованию . Проверено 12 февраля 2021 года .CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ «Цикл Стирлинга» (PDF) . Криогеника Стирлинга . Архивировано 3 июля 2015 года из оригинального (PDF) . Проверено 30 июня 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Компания Twinbird. "Добро пожаловать в комнату часто задаваемых вопросов доктора Кула!" . Twinbird. Архивировано из оригинала на 2012-04-14 . Проверено 6 апреля 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ а б Компания Twinbird. «О ФПСК» . Twinbird. Архивировано из оригинала на 2012-04-14 . Проверено 6 апреля 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Цикл Стирлинга» . Солнечная сила. Архивировано из оригинала на 2013-07-22 . Проверено 12 апреля 2013 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Криокулеры» . Солнечная сила . Проверено 6 апреля 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «О Солнце - История» .
- ^ Global Cooling NV. «О» . Глобальное похолодание. Архивировано из оригинала на 2012-01-21 . Проверено 6 апреля 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Луи, Чи-Тянь. «Охладитель Стирлинга со свободным поршнем Coleman 2004 г. [демонтаж фотографий]» . CTL Electronics. Архивировано из оригинального 26 августа 2011 года . Проверено 6 апреля 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Компания Coleman (17 мая 2004 г.). «Руководство по эксплуатации модели 5726-750 (кулер мощностью 26 кварт)» (PDF) . Коулман. Архивировано из оригинального (PDF) 21 августа 2010 года . Проверено 6 апреля 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «SC-C925 (-18 ° C) [спецификация]» . Глобальное похолодание. Архивировано из оригинала на 2012-01-21 . Проверено 6 апреля 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Глобальное похолодание. "[Домашняя страница]" . Глобальное похолодание . Проверено 6 апреля 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Прикладные продукты FPSC» . Twinbird. Архивировано из оригинала на 30 марта 2010 года . Проверено 6 апреля 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Сенфт, Джеймс Р. (1996). Введение в низкотемпературные дифференциальные двигатели Стирлинга . Мория Пресс.
- ^ "Низкотемпературный дифференциальный двигатель Стирлинга" . animatedengines.com . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Солнечный электрический генератор» . Sunvention International . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Бакхаус, Скотт; Свифт, Грег (2003). «Акустический тепловой двигатель Стирлинга: более эффективен, чем другие тепловые двигатели с неподвижными частями» . Лос-Аламосская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала на 1 августа 2008 года . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ "Hersteller des WhisperGen muss Insolvenz anmelden | BHKW-Infothek" .
- ^ «Ускоритель Микро ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) - Заключительный отчет» . Carbon Trust. Март 2011. Архивировано из оригинала 28 марта 2014 года . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Уилмот, Кэмерон (29 февраля 2008 г.). «MSI использует теорию двигателя Стирлинга» . tweaktown.com . Проверено 2 ноября 2014 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )