PAPEL #1 TÉCNICO
 
 
COMPREENSÃO DE                             
                            STIRLING MÁQUINAS
 
 
 
 
                                  Por
                             William Beale
 
 
                             Illustrated Por
                            Fred L. Heltsley
 
                          os Revisores Técnicos
                          David M. Berchowitz
                           Michael F. Feeney
                           Robert C. Wagman
                         FRANCIS E. Woodling
 
 
 
 
 
                               VITA
 
                            Published Por
                  VOLUNTEERS EM AJUDA TÉCNICA
     1600 Bulevar de Wilson, Apartamento 500, Arlington, Virgínia 22209 E.U.A.
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          Internet: vita@gmuvax.gmu.edu, Bitnet. vita@gmuvax
 
 
 
                     Understanding Máquinas de Stirling
                         ISBN: 0-86619-200-X
             [C]1984, Voluntários em Ajuda Técnica,
 
 
 
 
 
                           PREFACE
 
 
Este papel é um de uma série publicada por Voluntários dentro
Ajuda técnica para prover uma introdução para específico
tecnologias de estado-de-o-arte de interesse para pessoas desenvolvendo
países. É pretendida que os documentos são usados como diretrizes
ajudar para as pessoas a escolher tecnologias para as que são satisfatórias
as situações deles/delas. Não é pretendida que eles provêem construção
ou detalhes de implementação. São urgidas para as pessoas que contatem
VITA ou uma organização semelhante para informação adicional e
ajuda técnica se eles acham que uma tecnologia particular
parece satisfazer as necessidades deles/delas.
 
Foram escritos os documentos na série, foram revisados, e foram ilustrados
quase completamente por VITA Volunteer os peritos técnicos em
uma base puramente voluntária. Uns 500 voluntários eram envolvidos
na produção dos primeiros 100 títulos emitida, enquanto contribuindo
aproximadamente 5,000 horas do tempo deles/delas. VITA provêem de pessoal
Leslie Gottschalk incluído como editor primário, Julie Berman
typesetting controlando e plano, e Margaret Crouch como
projete o gerente.
 
William Beale, autor deste papel, é o presidente de Sunpower
Incorporada. Ele projetou, desenvolveu, fabricou, e
máquinas de Stirling comercializadas Bangladesh e outro desenvolvendo
países, e publicou amplamente na energia solar
campo. Revisores David M. Berchowitz, Michael F. Feeney,
Robert C. Wagman, e Francis E. Woodling também são os especialistas
na área. Artista Fred Heltsley tem uma engenharia
fundo e é um ilustrador técnico profissional em um
base de consultor.
 
VITA é uma organização privada, sem lucro que apóia
pessoas que trabalham em problemas técnicos em países em desenvolvimento.
VITA oferece informação e ajuda apontadas a ajudar
os indivíduos e grupos para selecionar e    implementam tecnologias
destine às situações deles/delas. VITA mantém um internacional
Serviço de investigação, um centro de documentação especializado,
e uma lista computadorizada de consultores técnicos voluntários;
administra campo a longo prazo projeta; e   publica uma variedade de
manuais técnicos e documentos.
 
 
               STIRLING MÁQUINAS PARA PAÍSES EM DESENVOLVIMENTO
 
                    por VITA William Beale Voluntário
 
 
EU. INTRODUÇÃO
 
Máquinas de Stirling são máquinas de combustão externas que usam ar
ou outros gases como fluido trabalhando. Eles podem queimar qualquer sólido ou
combustível líquido como a fonte de calor deles/delas. Isto os faz mesmo
atraente, particularmente em situações onde convencional
combustíveis são caros e duros obter. Porque alguns tipos de
Máquina de Stirling é tão simples fazer e ainda tão efetivo,
eles são escolhas excelentes para geração de poder desenvolvendo
países.
 
Este papel descreve a máquina de Stirling básica, como também
algumas das variedades modernas mais promissoras. A intenção aqui
é se familiarizar as pessoas em países em desenvolvimento com o
a operação de máquina e gama de aplicações.
 
 
HISTÓRIA
 
A máquina de Stirling foi inventada por Robert Stirling, um escocês
auxilie, em 1816. A máquina de Stirling cedo teve uma história
de serviço bom e vida longa (até 20 anos). Era
usada como um relativamente baixo-poder que água-bombeia máquina do
meio do décimo nono século para aproximadamente 1920, quando o
máquina de combustão interna e o motor elétrico substituíram
isto. A máquina de quente-ar era conhecida por sua facilidade de operação;
sua habilidade para usar qualquer material de burnable como combustível; sua caixa forte,
aquiete, operação moderadamente eficiente; e sua durabilidade e
baixas exigências de manutenção. Era muito grande para seu pequeno
porém, produção de poder e teve um custo de compra alto. Não obstante,
seu baixo custo operacional normalmente justificou escolhendo isto
em cima da máquina a vapor--a única alternativa na ocasião--
que queimou muito mais combustível para o mesmo dê poder a e exigiu
atenção constante para evitar explosões perigosas ou outro
fracassos.
 
A outra desvantagem principal da máquina de quente-ar cedo era
sua tendência para falhar se a cabeça de aquecedor se pusesse muito quente. This  ;as
um resultado da relativamente baixa resistência de calor do elenco
cabeça de aquecedor férrea. O problema foi superado redesenhando o
queimador que impediu para a máquina de aquecer demais. Isto
melhoria resultou em caixa forte, mas até abaixa, operação de poder.
Apesar desta melhoria, não pôde a máquina de Stirling
compita com a combustão interna mais barata, mais poderosa
máquina, e desapareceu da cena comercial.
 
O advento de aços imaculados mais novos e avança dentro o
entendendo do processo termodinâmico complexo da máquina
atenção nova trazida para a máquina durante e depois de Mundo
Guerra II. O desempenho da máquina de quente-ar velha foi melhorado
e seu tamanho e custo estavam reduzidos. Sua simplicidade de
construção e operação, e mais importante, sua habilidade
usar combustíveis ásperos foram retidas. Estes esforços em Stirling
quase foram apontadas exclusivamente máquinas a aplicações difíceis
isso não era apropriado para países em desenvolvimento--isto é,
a máquina automóvel avançada, poder espacial, e
corações artificiais. Quase nenhum esforço foi posto no relativamente
tarefa fácil de projetar uma máquina para usos ordinários.
Os países altamente desenvolvidos em qual a máquina de Stirling
trabalho estava sendo terminado não precise de uma máquina simples, assim lá
era nenhum incentivo econômico para projetar um.
 
Esta situação mudou em 1980, quando a Agência norte-americana para
Desenvolvimento internacional (USAID) fundou o desenvolvimento de um
máquina de Stirling simples especificamente pretendida para fabrica
e usa em países em desenvolvimento. A máquina foi projetada,
construída, testou, e entregou para Bangladesh, e cópias disto
foi construída e pôs lá em operação. Isto demonstrou
a Possibilidade da máquina fabrique em máquina simples
lojas do tipo acharam em muitas regiões de África, Ásia, e
América Latina.
 
Como resultado disto e outros recentes desenvolvimentos, o antigamente
prospectos escuros para a aplicação de máquinas de Stirling
em países em desenvolvimento melhorou enormemente. Planos são
agora em movimento trazer um desígnio novo da máquina de Stirling
em produção comercial em um muito melhorou forma. Isto
versão moderna será muito mais poderosa para seu peso e
muito mais eficiente; ao mesmo tempo, será como quieto,
fácil usar, seguro, e áspero como a máquina original.
Modelos adicionais, capaz de eletricidade geradora, esfriando,
água bombeando, e não servindo de outros modos úteis
possível com a máquina de quente-ar velha, também está vindo em
produção comercial.
 
NECESSIDADES SERVIDAS PELA TECNOLOGIA
 
Embora a máquina de Stirling é uma máquina velha, moderno,
materiais e métodos de desígnio fazem isto muito mais atraente
que já antes de. O manivela-passeio que máquina de Stirling definitivamente é
útil a qualquer um que tem combustível sólido. Este tipo de
Máquina de Stirling pode queimar qualquer combustível local como sua fonte de calor
produzir eletricidade, água de bomba, ou executa tarefas requerendo
poder mecânico como processo de comida.
 
Máquinas muito simples que usam ar atmosférico como fluido trabalhando
pode ser construída de materiais locais como recipientes de metal.
Pessoas que são inclinadas para tentar tais desígnios têm um bem
chance de sucesso.
 
II. PRINCÍPIOS OPERACIONAIS
 
TEORIA BÁSICA DA TECNOLOGIA
 
O ciclo de Stirling é mostrado no diagrama em Figura 1. O

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idéia básica é que quando supre com gás em um cilindro fechado é movida
na parte quente do cilindro, se expande, sua pressão
aumentos, e fazer trabalha. Quando o gás move no
parte fria do cilindro, sua pressão está reduzida. Uma vez o
gás alcança a mais baixa pressão, está de volta comprimido para seu
volume original. O gás executa mais trabalho durante sua expansão
que é exigida ser posta nisto durante sua compressão.
Assim, o ciclo inteiro resulta no positivo líquido
produção de trabalho.
 
Como mostrada em Fase 1 de Figura 1, o pistão está fora (fundo
centro morto), e o displacer está dentro até onde pode ir.
O gás está no espaço frio, e a pressão de gás é baixa.
(Nota que o gás está à mesma pressão a qualquer imediato em
toda parte da máquina, mas que esta pressão está mudando
com time.  Porque a pressão é baixa, o pistão pode ser
se mudada para comprimir o gás à baixa temperatura facilmente.
Ao término deste processo de compressão, tem a máquina
Fase 2 alcançada, como mostrada em Figura 1.
 
Agora está na hora para aumentar a pressão de gás. Isto não é terminado
queimando um combustível dentro do gás como é terminado dentro um interno
máquina de combustão. O gás é movido do espaço frio
por uma série de exchangers de calor que faz isto entrar
o espaço quente a uma temperatura alta. Nota que o gás no
aquecedor, refrigerador, regenerador, e espaços quentes e frios, são
sempre à mesma pressão a qualquer imediato, desde o gás
passagens de fluxo são grandes e não restringem a passagem de
o gás.
 
Como mostrada em Fase 3 de Figura 1, o gás está comprimido, quente,
e a pressão alta. Neste momento está pronto se expandir e
trabalhar no pistão. Como os movimentos de pistão fora do cilindro,
o displacer move com isto para manter como muito
do gás como possível no espaço quente de forma que a pressão
é mantida tão alto quanto possível para fazer a quantia de máximo de trabalho
no pistão. Esta expansão e movimento externo do
pistão resulta no conseguimento de Fase 4, como mostrada dentro
Figure 1.
 
O próximo passo é reduzir a pressão de gás movendo isto de
o espaço quente pelo exchangers de calor para o espaço frio.
Isto é terminado movendo o displacer de sua posição, como
mostrada em Fase 4, atrás para sua posição dentro, como mostrada dentro
Fase 1. O ciclo está agora completo. Note que o pistão
ampliou o gás movendo externo quando o gás estiver quente
e a pressão alta, e comprimiu o gás quando for
frio e a baixa pressão. Assim, o plano original foi
realizado, e o ciclo produziu trabalho líquido para o
fora de.
 
Para este processo de quatro-fase continuar indefinidamente, calor,
deve ser acrescentada continuamente ao exchanger de calor quente de alguns
fora de fonte como um fogo ou um coletor solar, e o resfriado
fim deve ser esfriado continuamente por um fluxo de água ou ar.
 
Você poderia desejar saber agora como os movimentos do pistão e o
displacer são claramente accomplished,  desde they  não pode se mudar
o próprio deles/delas. A resposta é que há dois modos pelo menos para
faça os dois componentes do Stirling máquina movimento simples como
nós desejamos: (1) nós podemos os prender a manivelas por conectar
varas, como é geralmente terminado em máquinas automóvel; ou (2) nós
possa usar forças de gás de um modo cuidadosamente projetado de forma que eles
salte em primaveras de gás, com o displacer sempre à frente do
pistão em seu em-e-fora oscilação. Dos dois métodos, o
uso de manivelas chamado o manivela-passeio, ou kinematic Stirling,
é o mais facilmente método compreendido. O segundo método,
que usa oscilando movimentos do pistão e displacer em
fontes, é chamada o livre-pistão Stirling. O manivela-passeio
Stirling é mais fácil de ainda entender mais duro fazer, enquanto
o livre-pistão Stirling é mais difícil de ainda entender mais fácil
fazer em pelo menos algumas de suas formas.
 
III. PROJETE VARIAÇÕES
 
Esta seção do papel descreve uma variedade de prometer
Máquinas de Stirling. Enfatiza as características físicas deles/delas,
vantagens e desvantagens, aplicações, e combustível
eficiências.
 
TIPOS DE MÁQUINAS DE STIRLING
 
Manivela-dirija Máquina de Stirling
 
Um esquemático do manivela-passeio máquina de Stirling é mostrada dentro
Figure 2, e um manivela-passeio que máquina de Stirling que bombeia água é

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mostrada em Figura 3. Enquanto esta máquina é extraordinariamente grande para

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a quantia pequena de poder (5 quilowatts) produz, é
não obstante muito simples fazer e operar. Não usa nenhum óleo
no cárter; aqui está importante para evitar adquirir óleo
nas partes de funcionamento quentes da máquina, porque pôde
bloqueie o fluxo de ar pelo exchangers de calor e também
cause uma explosão. Qualquer do seguinte três tipos de
podem ser usados portes: portes de rolo lacrados, rolamento de esferas,
ou bushings de unlubricated fizeram de um plástico como Teflon. Se
necessário, a bola e portes de rolo podem ser substituídos por
portes de diário e lacrado em graxa.
Desde que a máquina é pressurizada ligeiramente, até sobre
atmosferas (atm), usa um selo de cabo de manivela simples para manter
o ar em, e uma bomba de ar pequena para manter a pressão
contra vazamento lento além do selo. A bomba de ar como também
todos os outros acessórios que precisam de poder são dirigidos diretamente de
o cabo de máquina giratório.
 
Outros acessórios que requerem poder de cabo. é a alimentação de verruma
o combustível, o soprador de ar de combustão, e a água refrescante
bomba e fã de radiador.. Com estes acessórios, está a máquina
capaz trabalhar sem any  outra fonte de poder, e necessidades
só abasteça para operar.
 
Instruções operacionais típicas são como segue:
 
1. Tenha certeza a máquina está em condição operacional boa e
   que o saltador está cheio de combustível.
 
2. Comece um fogo no queimador com acender (por exemplo, cavacos de madeira,
   secou folhas), e opera o soprador de ar à mão
   até o interior do queimador está suficientemente quente para
   recebem e acendem o combustível do alimento de combustível.
 
3. Mão opera o soprador de ar de combustão e a verruma de combustível
   até a cabeça de aquecedor da máquina alcança um moderado
Temperatura de    (aproximadamente 300[degrees]C). A máquina está agora pronta para
   começam.
 
4. Inverta o flywheel, e a máquina deva começar a correr
   em seu próprio poder imediatamente (começar fácil é um do
   melhores características desta máquina).
 
5. Permita pouco tempo para a máquina se pressurizar e
   para dirigir o queimador até que está a pressão operacional cheia
   e temperatura. Durante este tempo, vai a máquina gradualmente
   crescem mais fortes e mais capazes trabalhar. A carga
   pode ser aumentado como a máquina cresce mais forte. Isto acontece
   automaticamente se a máquina é prendida a cargas tal
   como bombas de água centrífugas ou geradores, mas carrega tal
   como serras e moendo máquinas têm a capacidade para protelar
   a máquina se a carga deles/delas é muito depressa aplicada. Se o
Máquina de    é protelada, pode ser reiniciado imediatamente por
   descarregando isto e virando o flywheel novamente.
 
6. Uma vez a máquina está até poder completo e fazendo seu trabalho,
   o operador só precisa manter o saltador de combustível cheio e
   mantêm uma carga. Se a carga é afastada por qualquer razão,
   para cima o que a máquina acelerará, mas não para um grau prejudicial; isto
   alcançará uma velocidade depressa a qual suas gotas de produção de poder
   para zerar, e continuará correndo.
 
7. Quando está na hora para fechar fora a máquina, simplesmente corte o
   abastecem e a máquina virá lentamente a uma parada. Pode ser
   parou mais depressa qualquer hora a libertando o interno
   pressionam que reduz o poder a um baixo valor.
 
 
Desde então há muito poucos ajustes críticos de combustível, areje,
ou fluxo de água, e há nenhum injector de combustível ou sistema de faísca,
o manivela-passeio máquina de Stirling está extremamente segura e
fácil correr. Mas para alcançar desempenho de máximo isto
é importante para fazer ajustes corretos destes fluxos,
o qual alguém com só uma pouca experiência pode fazer facilmente,
 
Por causa de sua facilidade de operação, durabilidade, manufacturability local,
e a habilidade para usar qualquer combustível local como seu calor
fonte, o moderno manivela-dirija máquina de Stirling é notavelmente
bem servida para geração de poder em países em desenvolvimento.
Planos para esta máquina de Stirling estarão disponíveis de USAID
em 1984 ou 1985. Produção comercial da máquina, ou versões
disto, é esperada que comece em 1984.
 
Máquina de Livre-pistão simples
 
Figure 4 retrata uma máquina de livre-pistão de lento-velocidade que é um

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versão simples da máquina de Stirling. Esta máquina quase é
o último em simplicidade comparada a outra máquina de Stirling
desígnios. É a configuração extenuada denominada dentro
o qual o displacer é flutuado antes de primaveras e é movido espontaneamente
ou para cima ou debaixo da influência do
força mais leve ou perturbação da pressão dentro do
máquina. A grande vantagem deste arranjo é que o
máquina não só está ego-começando (só requerendo que um bem
diferença de temperatura seja estabelecida entre o quente e
espaços frios), mas ajustará a qualquer carga, até mesmo um completo
parando do pistão, e ainda ciclo para cima e para baixo. Assim,
a máquina é mesma. perdoando e fácil operar. Sua especialização
desvantagem é que é muito grande para sua produção de poder pequena;
isto é porque usa ar atmosférico como fluido trabalhando
e opera a uma muito baixa freqüência. Contrabalançando isto
desvantagem é a capacidade de elevador muito alta e eficiência
da bomba de deslocamento positiva simples que a máquina pode
opere.
 
 
Dimensões
 
O displacer e diâmetro de pistão podem ser o mesmo. O
displacer deveriam ser pelo menos contanto que seu diâmetro, com um
comprimento de máximo de três vezes seu diâmetro, e o boné de fim
deva. seja cupulado para permitir um pouco de força contra colapso. O
abra brecha entre o displacer e o cilindro deveria estar aproximadamente
um a dois hundredths do diâmetro, com uma preferência para
a abertura menor. Para manter o displacer centrado, isto
deveria ter elevado inchaços das densidades de abertura que esfregam
ligeiramente contra o cilindro em sua seção fria.
 
O comprimento de seção de aquecedor deveria ser aproximadamente um quarto do
diâmetro de displacer, e o refrigerador sobre o mesmo. Isto
folhas um a metade do displacer agir como um regenerador,
que serve armazenar o calor do ar como vem de
o aquecedor para o refrigerador, e liberta isto ao ar como isto
volta do refrigerador ao aquecedor. Esta ação aumenta
a eficiência de combustível da máquina.
 
O movimento de displacer disponível deveria ser aproximadamente um terço de
seu comprimento.
 
O displacer dirigem vara deveria cobrir 15 por cento aproximadamente do
área do cilindro de displacer. A vara de passeio deveria ajustar
de perto em sua manga mas é livre mover.
 
Materiais
 
O melhor material para o displacer fim quente é qualquer um do
300 série aços imaculados, como 304, 316, ou 321. Estes
também é chamada 18-8 tipo imaculado, o tipo usou cozinhando
panelas. O fim quente do cilindro de displacer deve ser de imaculado
também acere, or  possivelmente cerâmico se pode ser feito hermético.
Claro que, se só experiências a curto prazo são a pontaria,
então folha de aço de carbono ordinária pode ser usada para ambos o displacer
e cabeça de aquecedor.
 
O próprio displacer pode estar bastante magro, contanto que um
válvula de non-retorno é instalada em seu fim frio para permitir o
interior para alcançar a pressão de ciclo de máximo e ficar lá.
Caso contrário, o displacer poderiam se desmoronar debaixo de pressão. É
também importante fazer o displacer descascar grosso bastante para
previna seu colapso debaixo de pressão externa.
 
O resto da máquina pode ser de aço, ferro de elenco, alumínio,
ou tudo que está localmente disponível, desde que não é exposto
calor. Deveria ser tomado cuidado para fazer o displacer como ilumine como
é prático. Caso contrário, responderá para suprir com gás muito lentamente
pressão e não desenvolverá a dianteira em movimento em cima do
pistão necessário realizar o ciclo de Stirling.
 
Produção de energia
 
Uma máquina de livre-pistão simples com um 60-cm displacer de diâmetro,
operando a um ciclo por segundo, pode ser esperada que produza
aproximadamente 500 watts de poder (50 litro-meter/sec) de bombeou
água. Claro que, como com qualquer primeira tentativa, o atual
produção poderia ser muito menos.
 
 
Máquina de livre-cilindro
 
Outro candidato excelente para uso em países em desenvolvimento
é a máquina de livre-cilindro. Compartilha muitas das virtudes de
o manivela-passeio máquina de Stirling e é até mais simples fazer.
Além disso, porque é hermeticamente lacrado, é impérvio
danificar de contaminantes externos. Porém, porque é
basicamente uma máquina de produção reciprocando, tem que ter alguns
tipo de poder-transformar dispositivo como um passeio de catraca e
gearbox para prover movimento rotativo se tal é precisada.   There são
muitos usos para movimento reciprocando simples, como água,
bombeando, e nestes usos está a máquina de livre-cilindro um
escolha excelente.
 
Figure 5 espetáculos que um modelo de uma máquina de livre-cilindro típica usou

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como uma bomba de água. O poder é levado do oscilar
cilindro do qual se muda para reação ao movimento oposto
o pistão pesado dentro de. O displacer é dirigido pelo gás
pressione em sua vara que é prendida ao pistão.
 
A máquina de livre-cilindro, como todas as máquinas de Stirling, lata
opere em qualquer fonte de calor. Uso de umas licenças de passeio de catraca
a alto-freqüência curto-golpe livre-cilindro máquina para dirigir
qualquer carga que requer um cabo giratório, e assim grandemente aumenta
sua utilidade.
 
A máquina de livre-cilindro usou facilmente como uma lata de reciprocator
não só dirija bombas fluidas mas ar ou compressores de gás como
bem. Também pode dirigir bombas de refrigerante para preservação de comida.
 
Começando a máquina de livre-cilindro podem ser automáticos se o
máquina está em uma posição vertical; caso contrário, um jarro leve é
necessário começar os movimentos iniciais depois de qual o
máquina correrá vigorosamente contanto que as temperaturas prescrevessem
para o fim quente e o fim frio do cilindro
é mantida. A temperatura requerida normalmente é de 400
para 700[degrees]C no fim quente e até 100[degrees]C no esfriar
jaqueta.
 
Desde então há só duas partes de mudança dentro do cilindro,
a máquina de livre-cilindro é até mais fácil fazer que o
manivela-dirija máquina de Stirling descrita mais cedo neste papel.
Além disso, Desde que o cilindro é hermeticamente lacrado, o
máquina não precisa de uma bomba de ar ou um selo corrediço para conter
seu gás de funcionamento. Então, a máquina pode operar a um alto
pressione, diz até 15 atm, enquanto fazendo isto muito compacto e barato
para seu poder.
 
Máquina de Stirling dúplex
 
A máquina de Stirling dúplex é uma máquina refrescante calor-dirigida;
quer dizer, leva em calor e produz resfriado sem produzir
qualquer outro efeito externo. É muito simples, quase como   simples
como a bomba de água de livre-cilindro, e é muito combustível-eficiente
se cuidadosamente projetou. Figure 6 espetáculos um corte transversal típico

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da máquina de Stirling dúplex projetada como um calor-dirigida
refrigerador de comida. Figure 7 espetáculos isto em operação.

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A idéia básica atrás da operação do Stirling dúplex
máquina é que quando dirigida, se torna uma bomba de calor. No
Stirling dúplex, uma máquina de Stirling é usada para dirigir um Stirling
bomba de calor. Isto pode ser feita com só três mudança
partes--o displacer quente, o pistão que age como o pistão,
para a máquina de calor e o calor bombeia, e o displacer frio.
Esta combinação de partes faz um simples e efetivo
calor-dirija bomba de calor que pode ser escalada a qualquer tamanho ou
gama de temperatura, de temperaturas muito frias necessário para
liquify arejam a temperaturas moderadas útil para espaço esfriar.
 
A máquina de Stirling dúplex estará comercialmente disponível
dentro dos próximos anos, provavelmente como um portátil, foodstoring
congelador-refrigerador em tamanhos pequenos.
 
 
Máquina de Alternador de livre-pistão
 
Recentes esforços para desenvolver a máquina de alternador de livre-pistão
produziu resultados excelentes. Enquanto a máquina não vai
se torne um artigo comercial tão depressa quanto o manivela-passeio Stirling
máquina, só seguirá com sobre a demora de um ano.
O um a maioria desenvolvida no momento é uma 1-kW máquina de produção
isso tem eficiência de combustível excelente, promete vida longa, e
é muito pó compacto. Porém, esta máquina não é simples e
requer procedimentos industriais altamente sofisticados e
materiais. Por outro lado, porque é hermeticamente
lacrado, não pode ser danificado por qualquer tipo de tratamento áspero,
embora o sistema de controle e outros auxiliares não são assim
invulnerável.
 
A máquina de alternador de livre-pistão é vestida idealmente para o
tarefa de eletricidade em desenvolvimento de energia solar, especialmente,
quando emparelhou a um concentrator de filme de plástico barato do
digite vindo no mercado agora. Tais máquinas estão sendo ativamente
desenvolvida em tamanhos até 10 kW, e poderia estar disponível
em tamanhos até maiores em alguns anos. O um mostrada em Figura 8

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tem uma 10-kW produção.
 
 
USOS DA MÁQUINA DE STIRLING
 
Irrigação com Biomassa
 
Ambos o manivela-passeio máquina de Stirling e o livre-cilindro
máquina é prática para irrigação com biomassa, contanto
aquela ampla biomassa está disponível para combustível como também barato
trabalhe alimentar a máquina com combustível e tender sua operação.
A máquina de manivela-passeio é prática de aproximadamente 500 watts para
tens de quilowatts de poder entregado, mas em poder sobre 3 kW
exigirá para um carro que tem rodas transportar isto. O livre-cilindro
máquina compõe uma bomba de irrigação boa aproximadamente 500
watts. Qualquer máquina pode dirigir bem e profundamente ambos raso
bem bombas, como também baixo-erga bombas de fosso. Também, o elétrico
gerador pistão grátis pode ser prendido um elétrico
bombeie para este serviço.
 
Geração de eletricidade--Tamanhos Pequenos--Combustível Sólido
 
Ambos o manivela-passeio máquina de Stirling e o livre-pistão
máquina de alternador é prática para este uso. O livre-pistão
máquina de alternador tem a vantagem de muito baixo barulho e
vida longa, mas é mais difícil de consertar no campo. O manivela-passeio
Máquina de Stirling é simples, fácil consertar, e mais barato,
e pode ser fabricada em lojas de conserto simples; porém, isto
não é como combustível eficiente.
 
Geração de eletricidade--Poder de Aldeia--Combustível Sólido
 
Aqui novamente, ambos o manivela-passeio máquina de Stirling e o
máquina de alternador de livre-pistão serviria para qualquer poder
aproximadamente 100 kW. Máquinas de Stirling de produção de poder mais alta não são
provável no próximo futuro, embora sempre é possível para
combine unidades menores em uma unidade maior para mais poder.
 
Nesta aplicação, freqüência constante é requerida
assegure a própria operação do alimento de combustível e outros auxiliares.
Subprodutos úteis incluem água quente do esfriar
sistema e cinza do queimador.
 
Grão que Processa--Desperdício de Grão como Combustível
 
Esta é uma aplicação ideal por causa da disponibilidade de
o subproduto de biomassa como combustível para a máquina. Os USAID-fundaram,
máquina de quente-ar simples, referenced mais cedo nisto
empapele como tida desenvolvida para fabrique em Bangladesh,
é um exemplo excelente. Figure 9 espetáculos esta máquina de quente-ar

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arroz de millng. Queima a casca de arroz produzida pelo moinho isto
passeios. Só uma fração da casca produzida pelo moinho é
precisada abastecer a máquina, tão amplas quantias são partidas em cima de para
a máquina para usar enquanto bombeando água de irrigação para o próximo
colheita de arroz. Em deste modo, energia solar, na forma de biomassa,
é usado como a contribuição de energia primária para o arroz-crescimento
processe, e nenhum combustível externo é necessário.
 
Poder solar
 
É importante reconhecer que a máquina de Stirling seja um
alto-temperatura machine.  não pode correr bem no baixo
temperaturas disponível de apartamento simples chapearam os coletores solares.
Tem que usar um concentrando, enquanto sol-localizando o coletor solar.
Este dispositivo acrescenta consideravelmente ao custo e manutenção
exigências do sistema. Também, tal um dispositivo faz
não faça uso do componente difuso de energia solar, só,
o componente direto. Sol tão nebuloso não é bastante nenhum bem. Luminoso,
são precisados de céus claros antes do coletor concentrando
desenvolva a temperatura alta necessário operar o
Máquina de Stirling. Por todas estas razões, sistemas de Stirling
usando concentrando, sol-localizando os coletores solares serão
and  muito mais caro requererão mais cuidado dentro o deles/delas
operação que esses que usam combustível como a fonte de calor deles/delas.
 
Com essas reservas em mente, está certo para mostrar
que há situações em qual tais sistemas solar-dirigidos
é merecedor de consideração: onde intensa luz solar é o
reja onde não há nenhuma biomassa disponível e nenhum derivable
dos efeitos da máquina (como lá seria eventualmente
se a máquina estivesse irrigando um antigamente área de deserto), e
onde o custo da máquina, coletor, perseguidor, monte, e
thereof de manutenção não é proibitivo. Tal uma situação
possa existir onde vários quilowatts de eletricidade são
precisada, e o custo de sistemas de photovoltaic é muito alto. Isto
é provável que um sistema elétrico solar baseado em um livre-pistão
Máquina de Stirling valerá menos consideravelmente por watt
entregada que vá um sistema de photovoltaic no quilowatt
gama de poder.
 
Uma nota de cautionary em sistemas de Stirling solares: embora o
Máquina de Stirling estará comercialmente disponível em um ou dois
anos, os coletores concentrando e os auxiliares deles/delas são
ainda um pouco de distância longe de produção. Para tudo estes
razões, é provável que Stirling máquina sistemas solares sejam muito
mais caro que outros sistemas excluem onde nada mais é
disponível, como poderia ser o caso em zonas de deserto extremas.
 
Freqüentemente, um sistema solar direto é menos prático
que um que usa biomassa crescida com ajuda de irrigação
contanto pela máquina. Por isto significa, terra que vai caso contrário
cresça nada poderia ser feita produzir comida concebivelmente
como também combustível para a bomba irrigando. Simplesmente ponha, um campo
de ervas daninhas, colheu para ser queimada na máquina, é um muito
rota mais fácil para poder solar que um sistema óptico elaborado,
monte, e perseguidor. E ervas daninhas, distinto o sol, não esconda
atrás de nuvens ou vai embora à noite.
 
ABASTEÇA EFICIÊNCIA E PRODUÇÃO DE PODER
 
É provável que a máquina de Stirling queime 10 quilogramas asperamente
(kg) por quilowatt-hora (kWh) de combustível de biomassa, e 6 kg/kWh de
carvão. Isto é menos que a taxa de consumo de combustível de pequeno
máquinas a vapor. Dependendo em como bem um operador guia o
máquina, esta taxa ardente pode variar até 20 facilmente
por cento, para cima ou abaixo; com bem-projetou e muito concorrido
máquinas, poderia ser como muito o menos meio.
 
A produção de poder por unidade de peso grandemente varia com o
desígnio. Geralmente, varia de aproximadamente .04 Kw/Kg para um simples
manivela-dirija modelo a aproximadamente .07 Kw/Kg para um comercial
máquina de alternador de livre-pistão de alta tecnologia.
 
IV. COMPARANDO AS ALTERNATIVAS
 
A máquina de Stirling é capaz de aceitar calor de qualquer
fonte sobre aproximadamente 400[degrees]C e convertendo parte do calor em
trabalho útil. Isto faz isto capaz de uma variedade larga de usos.
O qual deles são práticos e consideração de valor em comparação
com as outras fontes de energia mecânica?
 
Se combustíveis convencionais e máquinas estão disponíveis e satisfatórias,
provavelmente não é prático para considerar substituindo
eles com uma máquina de Stirling. Só quando petrol ou diesel ou
limpe combustíveis gasosos estão escassos, caros, ou caso contrário sem atrativo,
e quando o faísca-ignição combustão interna
máquina ou motor diesel é muito curto vivida ou muito caro
manter ou comprar, é isto sensato considerar o
aplicação da máquina de Stirling. Se você considera introduzindo
a máquina de Stirling, você tem que avaliar cuidadosamente seu
disponibilidade, características de desempenho provadas, e economias,
para que não resultado de decepção.
 
COMPETIDORES DA MÁQUINA DE STIRLING
 
A competição para a máquina de Stirling é a combustão interna
máquina, inclusive a corrida de máquina de faísca-ignição,
em petrol, gás natural, álcool, biogas, ou gás de produtor, e
o motor diesel que corre em combustível de diesel, ou uma mistura de
diesel e outros combustíveis gasosos ou líquidos. O vários solar
dispositivos de cela como também a máquina a vapor também é considerada
ser competição para a máquina de Stirling.
 
 
A máquina de Stirling é provável ser a melhor escolha
onde o poder requerido está entre 100 watts e 20 kW, e
alguns ordenam de biomassa, carvão, ou turfa está disponível como combustível. Se
combustível gasoso ou líquido está prontamente disponível, um corretamente
é provável que máquina de combustão interna adaptada seja mais barata,
pelo menos na corrida curta, embora, dependendo do parente
custo dos combustíveis, a máquina de Stirling poderia ser mais barata
no final das contas, devido a mais baixa manutenção e custos de combustível.
 
Porque a máquina de Stirling só foi reintroduced
recentemente, é difícil de projetar os custos de compra relativos
dos vários tipos de máquinas de Stirling. É provável que
a máquina de Stirling valerá mais que o faísca-ignição
máquina de combustão interna, e asperamente igual a um slowspeed
motor diesel da mesma qualidade. Mas o Stirling
é provável que máquina tenha mais baixa manutenção vale que ou
destes por causa de sua grande simplicidade.
 
A Produtor Máquina de Gás como um Competidor do Stirling
Máquina
 
A máquina de gás de produtor corre em gás por meio de um biomassa-para-gás
convertedor chamada um gerador de gás de produtor. A máquina
usando o gás de produtor podem ser uma máquina de petrol convertida ou um
motor diesel usando gás de produtor principalmente mas também requerendo um
quantia pequena de combustível de diesel como igniter para o gás de produtor.
Desde que esta combinação pode fazer a mesma coisa na realidade como um
Máquina de Stirling--quer dizer, desenvolva poder mecânico de madeira
e outra biomassa--a pessoa é compelida para perguntar se o Stirling
máquina tem alguma vantagem em cima da combinação de produtor
supra com gás gerador e combustão interna convencional
máquina. Em alguns casos, a resposta é sim.
 
A máquina de Stirling tem três vantagens:   (1) pode queimar
combustíveis com conteúdo de cinza alto como arroz descascam que o
sistema de gás de produtor não pode; (2) desde os produtos de combustão
não entre na máquina de Stirling, eles não requerem nenhum cleanup,
em contraste com o gás de produtor máquina de combustão interna;
e (3) a máquina de Stirling, em combinação com um simples
queimador de combustível forjado, é um muito mais simples e mais manutenção-livre
sistema que a combinação de gerador de gás de produtor,
sistema de cleanup, e máquina de combustão interna.
 
A máquina de Stirling colhe o produtor gás máquina sistema
se o combustível a ser usado não é de qualidade alta, como arroz,
cascas, e se o custo de manter o sistema de ignição,
sistema de injeção, lubrificação, e outro relativamente delicado
componentes da máquina de combustão interna e o produtor de gás
é um problema, como é tão freqüentemente.
 
A Máquina A vapor como um Competidor da Máquina de Stirling
 
É lógico para considerar a máquina a vapor como competição natural
para a máquina de Stirling, como era na realidade na ocasião
Rotação. Stirling inventou isto. Naquele momento estava a máquina a vapor
o produtor de poder dominante, considerando que a máquina de Stirling era
mais combustível eficiente, e muito mais seguro desde que é quase impossível
fazer uma máquina de Stirling explodir, e bastante
fácil ver com uma máquina a vapor. Também naquele momento, o grande
desvantagem da máquina de Stirling era a temperatura pobre
resistência do elenco cabeça de aquecedor férrea.
 
Hoje, a situação é diferente. A máquina a vapor tem
entrada em desuso, e o Stirling saltou à frente em desempenho,
vida, e disponibilidade. Com o uso de série 300
aço imaculado, um material geralmente disponível, há nenhum
mais muito tempo o perigo de aquecedor fracasso de cabeça, pelo menos debaixo de
700[degrees]C, o qual um combuster de combustível sólido normal produz em um
máquina de Stirling corrente. E é possível fazer o
cabeça de aquecedor de cerâmico, especialmente em mesma baixo-pressão
máquinas como o livre-pistão simples molham pumper.
 
Então, para aplicações de baixo-poder debaixo de vários tens de
quilowatts, é provável que a máquina de Stirling seja muito mais combustível
eficiente, muito mais fácil operar, muito mais seguro, e requer
muito menos manutenção. Também é provável que valha menos, desde
a máquina de Stirling tem tão poucos separa e tal simples em
comparação para a máquina a vapor. Por exemplo, o Stirling
máquina precisa de nenhuma válvula, considerando que a máquina a vapor requer
muitos em cada um de que tem que trabalhar unfailingly um quente,
ambiente corrosivo.
 
 
 
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