Гамма стирлинг: Как работает стирлинг

Содержание

Как работает стирлинг

Итак, что это такое и как это работает.

Скажу сразу, что бы въехать в эту тему понадобится не мало времени, я сам не всё сразу понял, хотя казалось, что сложного ничего и нет. Снаружи всё просто и понятно пока не копнёшь глубже, где и спрятано все интересное. Выход здесь только один, если что то не понятно сразу — читай и смотри дальше, со временем всё прояснится, по крайней мере так было со мной.

Нус приступим, признаться я не могу и не буду описывать всё это хитро-научно-рефератным языком, на мой взгляд это отпугивает людей, всё нужно излагать по простому не выдумывая всяких там формул и мало кому известных понятий. Наличия высшего образования тоже не потребуется всё легко укладывается в школьную программу, а множество схем и простых поясняющих картинок максимально облегчит понимание.

Стирлинг — это устройсво преобразующее тепловую энергию в механическую ну как двигатель, с тем лиш отличием, что эта тепловая энергия приходит к нему из вне, а не производится им непосредственно(как это происходит например в двигателе внутреннего сгорания). Это и есть его самое уникальное и замечательное свойство отличающее его от всех остальных машин. Да, ну и само собой такое название Стирлинг пошло от фамилии человека который всё это первый придумал, кто заинтересуется историей этого вопроса может нарыть в интернете кучу инфы, меня лично это мало волнует.

Понять его устройство можно на примере ряда картинок ниже.

Допустим мы имеем какой то замкнутый объем воздуха в жестком корпусе с эластичной мембраной (или поршнем по другому). Нагревая корпус двигателя воздух внутри расширится и совершит работу, выгибая мембрану наружу. И наоборот охлаждая корпус мембрана вогнется, опять совершив работу. Вот и весь цикл, проще не придумаеш, осталось только «автоматизировать» этот процес.

Для этого внутри корпуса двигателя размещается так называемый поршень вытеснитель(на рисунке он зелёненький с нерусским словом), смысл этого девайса в том что он должен перегонять оставшийся в корпусе воздух от горячей области внизу к охлаждаемой вверху. На рисунке видно что сам поршень вытеснитель занимает собой почти половину объёма внутренней полости двигателя, в виде такого диска, не плотно прилегающего к стенкам. Через этот зазор воздух перетекает из горячей полости в холодную и обратно.Надо сказать что сам этот поршень в идеале должен быть лёгким и плохо проводящим тепло, поскольку он фактически разделяет собой гарячую и холодную области внутри двигателя.

Ну а дальше уже всем знакомая кривошипно-шатунная схема связывает вытеснитель и мембрану(или рабочий поршень) на одной оси вращения,что обеспечит нам цикличность процесса т.е. поднятие и опускание поршней. (внимательно изучайте картинки включайте воображение)

Ещё одна важная деталь на которую нужно обратить внимание заключается в том что рабочий поршень отстаёт от вытеснителя на 90 градусов по ходу вращения двигателя(у нас на рисунке как вы могли заметить вращение происходит против часовой стрелки). Это идеальный вариант соединения для такой схемы. Попытайтесь проиграть каждую картинку по очереди, представить что происходит сдавлением воздуха внутри двигателя и как всё это преобразуется в возвратно-поступательное движение.

Надо ещё признать, что на схеме, а именно на оси , отсутствует одна важная деталь — это маховик, он то и поддерживает весь цикл вращения.

НЕ отчаивайтесь если сразу не всё понятно, я сам помню долго въезжал, в своё время, а некоторые моменты полностью понял только когда собрал свой первый стирлинг. Главное начать, и если не потеряете интерес, то разберётесь, а я на других примерах надеюсь помогу вам, ибо здесь на самом деле масса хитрых моментов.

Более подробно о всех типах стирлингов, принципе их работы и как их можно сделать самому — я изложил в форме серии видеоуроков , которые можно посмотреть ЗДЕСЬ

Вот например таже схемка но уже в движении, теперь я думаю будет несколько понятнее. Причем это фактически разрез реальной рабочей модели, жаль правда что только в одном боковом виде.

А вот еще одна конструкция где видно как рабочий поршень отстаёт от вытеснителя на 90 градусов по ходу вращения двигателя, также присутствует маховик.

Или вот ещё пример.

Всё это были примеры низкотемпературных двигателей, так сказать моделек, игрушек, поясняющих принцип работы. Промышленные стирлинги которые используются в разных целях, от генерации электроэнергии, до говорят, движения подводных лодок выглядят совершенно по другому (будем рассматривать их в других разделах сайта). Но принцип всегда остаётся темже — нагрев и охлаждение замкнутого объема воздуха, а ещё лучше водорода или гелия (короче рабочего тела по другому).

Вообще Стирлинги делят на три типа, альфа, бетта, гамма.

Красным помечена нагреваемая область, синим охлождаемая

 

Ещё пару мультиков для представления работы альфа и бетта стирлингов соответственно.

и ещё бетта тип, кинематика

А вот полная деталировка — всё по полочкам, гамма версия.

а это анимация стирлинга бетта типа

—————————————————————————————————

А вот маленький Стирлинг охлаждает своей работой какой-то чип на материнской плате, интересное применение.

Вот видео его работы http://www.youtube.com/watch?v=LQQMkz6uPs0

http://www.youtube.com/watch?v=OqqeR4ZRx6w&feature=related помоему потресающе

Зато есть принципиальная схема этого девайса

_______________________________________________________

А вот как на практике выглядит бетта тип с ромбическим механизмом, ну очень хитрая штука и самому такую извоять весьма проблематично, но для общего развития нужно иметь представление. Дальше в рубриках по конкретным типам двигателей я буду более подробно останавливаться, а пока просто поверьте, что технических вариантов исполнения этого двигателя просто немеренно, этим он и интересен.

а это его кинематическая модель

———————————————————————————

А такая занятная игрулина вызовет массу приятных эмоций у любого человека не взирая на возраст. Это свободнопоршневой Стирлинг, работает от тепла чашки с горячим чаем, его мы тоже рассмотрим подробнее здесь.

Ну вот и всё вступление, для начала. Дальше в рубриках, по каждому типу двигателей, будет более подробно о них расказано и показано, есть много интересного видео, без просмотра которого невозможно полноценно оценить всю прелесть этих устройств. Не переключайтесь… всё только начинается.

 

Альфа и Гамма типы двигателя Стирлинга — само НЕсовершенство

Я совсем не претендую на роль предсказателя, всезнайки или самого умного. Кстати, интересно, это только в России выражение «…ты чо, самый умный?…» является угрозой и оскорблением? Момент отступления от темы )). Но вот во что я упёрся, пытаясь делать выводы (можете также посмотреть статью Нелинейная зависимость КПД двигателя Стирлинга) . Дело в том, что сама конструкция двигателей типов альфа и гамма не предусматривает возможность «залезть» вытеснителю в цилиндр рабочего поршня (см. здесь).

Для тех кто в очередной раз изобрёл велосипед Круговое движение с переменным радиусом в двигателе Стирлинга

! Рисунок в студию! Вот Альфа тип двигателя Стирлинга.

Схема двигателя Стирлинга Альфа-типа

А вот такой же, только другой )), рисунок двигателя Гамма типа.

Схема двигателя Стирлинга Гамма-типа

Отличие этих двигателей Стирлинга лишь в том, что у Альфы регенератор соединяет верхние части цилиндров вытеснителя и рабочего поршня, а у Гаммы верх рабочего поршня соединён через регенератор с нижней частью вытеснительного цилиндра. Ну и для этого присутствует перегородка (чёрная) снизу вытеснительного цилиндра. К тому же рабочее тело в вытеснительном цилиндре свободно перемещается из верхней зоны в нижнюю. На рисунке Гаммы уплотнительные кольца вытеснителя не прилегают вплотную к стенкам цилиндра (для данной конструкции).

Так вот, когда рабочие поршни в обоих типах двигателей находятся в нижней мёртвой точке (НМТ), для достижения максимальной схожести с идеальным циклом Стирлинга, нужно, чтобы мёртвый объём над рабочим поршнем стремился к нулю! Об этом подробнее в 

Законы движения поршней в идеальном цикле Стирлинга и в На что мы не обращаем внимания или спрятанный мёртвый объём в Стирлингах А этого нет. И не будет! Это связано с конструкционными особенностями данных типов (схем) двигателей. Вот они наши потери, вот оно — несовершенство. Я уверен, что можно поломать голову, покрутить и повертеть и усовершенствовать данные конструкции. Но пока факт остаётся фактом. Кстати, у двойной гаммы тоже идеального движения поршней не выйдет (см.  Конфигурация двигателя Стирлинга: двойная гамма).

А почему про Бета-тип я не говорю? Да потому что в бета схеме изначально заложена возможность приблизиться движению поршней к идеальному движению в период 3-4 в цикле Стирлинга. Смотрим Закон движения поршней в бета-Стирлинге с ромбическим приводом.

Кому интересна данная тематика, советую подписаться на новые статьи (форма справа). При выходе нового поста вам на почту будет падать сообщение.

Конфигурация двигателя Стирлинга: двойная гамма.

Хочу рассказать об одной из конфигураций двигателя Стирлинга. Это «двойная гамма». Просьба не искать сходства с выражением «Стирлинг двойного действия». Вся изюминка заключается в том, что на два вытеснителя приходится один рабочий поршень. Вот как это выглядит.

Схема расположения цилиндров в двойной гамме.

Схема двигателя Стирлинга «двойная гамма».

На рисунке изображено два «горячих» цилиндра, в которых расположены вытеснители. Они работают разнонаправленно со сдвигом фаз в 180°. Для упрощения схемы работы на рисунке не обозначен регенератор. Красными линиями выделены области нагрева цилиндров (нагреватель), синими линиями — места охлаждения (холодильник).

Снизу в центре нарисован рабочий цилиндр с рабочим поршнем. В зависимости от положения вытеснителей он может принимать значения верхней мёртвой точки (ВМТ) или нижней мёртвой точки (НМТ). Чтобы не перегружать схему, умышлено я опустил механику привода. Она может быть выбрана на усмотрение самого разработчика.

Принцип работы двойной гаммы.

При рассмотрении вопроса о том как работает двойная гамма нужно понимать, что оба вытеснителя (дисплейсера) всегда жёстко работают в противофазе. Рабочий поршень работает с разницей от вытеснителей на 90°. Т.е. относительно одного на +90°, а относительно другого на -90°.

  1. Вытеснитель 1 находится в своей верхней мёртвой точке (ВМТ). Всё рабочее тело (рабочий газ) расположено в нижней части цилиндра 1 (т.е. в холодильнике), поэтому газ сжат и имеет минимальный объём. Давления на рабочий поршень сверху отсутствует и «втягивает» рабочий поршень вверх. В этот же момент в цилиндре 2 вытеснитель 2 находится в НМТ. Рабочий газ при этом находится в горячей области цилиндра (вверху) и имеет максимальную температуру и соответственно максимальное давление. При этом давление в рабочем цилиндре максимальное и газ давит на рабочий поршень снизу.
  2. В момент, когда вытеснитель 1 начинает двигаться вниз, газ из холодильника перетекает в нагреватель и тем самым начинает расширяться, повышая давление на рабочий поршень сверху. В этот момент вытеснитель 2 начинает двигаться вверх. Рабочий газ из нагревателя переходит в холодильник и тем самым давление на рабочий поршень снизу ослабевает. Изменения давлений в вытеснительных цилиндрах только начинает изменяться, но до сих пор давление в правом вытеснительном цилиндре выше давления в левом,  а рабочий поршень продолжает ещё двигаться вверх.
  3. На середине пути вытеснитель 1 и вытеснитель 2 уравнивают свои давления на рабочий цилиндр и при пересечении «экватора» давление в горячем цилиндре 1 становится больше давления в горячем цилиндре 2. Это приводит и к тому, что газ в левом цилиндре начинает давить на рабочий поршень с бóльшим усилием, чем газ из правого цилиндра. Рабочий поршень начинает перемещаться вниз.
  4. Когда вытеснитель 1 находится в НМТ, а вытеснитель 2 в своей ВМТ, то давление на рабочий поршень сверху становится максимальным, а давление снизу минимальным. Рабочий поршень при этом будет находиться посередине своего цилиндра и продолжать движение вниз.
  5. В момент, когда вытеснитель 1 начинает двигаться вверх, газ из нагревателя перетекает в холодильник и тем самым начинает сжиматься, понижая давление на рабочий поршень сверху. В этот момент вытеснитель 2 начинает двигаться вниз. Рабочий газ из холодильника переходит в нагреватель и тем самым давление на рабочий поршень снизу усиливается. Изменения давлений в вытеснительных цилиндрах только начинает изменяться, но до сих пор давление в левом вытеснительном цилиндре выше давления в правом,  а рабочий поршень продолжает ещё двигаться вниз.
  6. На середине пути вытеснитель 1 и вытеснитель 2 уравнивают свои давления на рабочий цилиндр и при пересечении «экватора» давление в холодном цилиндре 1 становится меньше давления в холодном цилиндре 2. Это приводит и к тому, что газ в правом цилиндре начинает давить на рабочий поршень с бóльшим усилием, чем газ из левого цилиндра. Рабочий поршень начинает перемещаться вверх.

Достоинства двигателя Стирлинга по схеме двойная гамма.

Основное достоинство двойной гаммы заключается в меньшей суммарной потери мощности на трении. Т.е. рабочий поршень тратит энергию на преодоление силы трения только в половине такта, работая на первый вытеснительный цилиндр, а во второй половине такта тратит энергию, работая на второй вытеснительный цилиндр. В обычной же гамме (см. Альфа и Гамма типы двигателя Стирлинга — само НЕсовершенство), рабочий цилиндр работает только половину такта, а вторую половину происходит холостой ход и поэтому затраты в два раза больше.

Второе небольшое достоинство — лучшая сбалансированность конструкции сдвоенной гаммы. Два вытеснителя всегда движутся в противофазе на 180° и это позволяет заострить внимание только на балансировке рабочего поршня.

Уменьшение материалоёмкости и сложности. По сути на два вытеснителя в обычной компоновке нам бы пришлось использовать два рабочих поршня. Т.е. в 2 раза больше затраты на производство и занимаемый объём. Также вы можете воспользоваться стирлинг-калькулятором для оценки мощности двигателя.

Достоинства двойной гаммы можно использовать не только для двигателей внешнего подвода тепла, но и в холодильниках и тепловых насосах.

А кому интересны данные темы, предлагаю подписаться на новые статьи (в правом сайтбаре).

Двигатель Стирлинга: концепция, конструкция, принцип работы

История двигателя Стирлинга

Изначально, установку разрабатывали с целью заменить машину, работающую за счёт пара. Котлы паровых механизмов взрывались, при превышении допустимых норм давлением. С этой точки зрения Стирлинг намного безопасней, функционирует, используя температурный перепад.

Принцип работы двигателя Стирлинга в поочередной подаче или отборе тепла у вещества, над которым совершается работа. Само вещество заключено в объём закрытого типа. Роль рабочего вещества выполняют газы, либо жидкости. Встречаются вещества, выполняющие роль двух компонентов, газ преобразовывается в жидкость и наоборот. Жидкопоршневой мотор Стирлинга обладает: небольшими габаритами, мощный, вырабатывает большое давление.

Уменьшение и увеличение объёма газа при охлаждении либо нагреве соответственно, подтверждается законом термодинамики, согласно которого все составляющие: степень нагрева, величина занимаемого пространства веществом, сила, действующая на единицу площади, связаны и описываются формулой:

Принцип работы двигателя

Что бы понять, как работает двигатель Стирлинга, разберёмся в устройстве и периодичности явлений агрегата. Механизм преобразует тепло, полученное от нагревателя, находящегося за пределами изделия в действие силы на тело. Весь процесс происходит благодаря температурному перепаду, в рабочем веществе, находящемся в закрытом контуре.

Принцип действия механизма базируется на расширении за счёт тепла. Непосредственно до расширения, вещество в замкнутом контуре нагревается. Соответственно, перед тем, как сжаться, вещество охлаждают. Сам цилиндр (1) окутан водяной рубашкой (3), ко дну подается тепло. Поршень, совершающий работу (4) помещен в гильзу и уплотнён кольцами. Между поршнем и дном находится механизм вытеснения (2), имеющий значительные зазоры и свободно перемещающийся. Вещество, находящееся в замкнутом контуре, двигается по объёму камеры за счёт вытеснителя. Перемещение вещества ограничено двумя направлениями: дно поршня, дно цилиндра. Движение вытеснителя обеспечивает шток (5), который проходит через поршень и функционирует за счет эксцентрика с запаздыванием на 90° в сравнении с приводом поршня.

Поршень расположен в крайнем нижнем положении, вещество охлаждается за счет стенок.

Вытеснитель занимает верхнее положение, перемещаясь, пропускает вещество через торцевые щели ко дну, сам охлаждается. Поршень стоит неподвижно.

Вещество получает тепло, под действием тепла увеличивается в объёме и поднимает расширитель с поршнем вверх. Совершается работа, после чего вытеснитель опускается на дно, выталкивая вещество и охлаждаясь.

Поршень опускается вниз, сжимает охлаждённое вещество, выполняется полезная работа. Маховик служит в конструкции аккумулятором энергии.

Рассмотренная модель без регенератора, поэтому КПД механизма не велико. Тепло вещества после совершения работы отводится в охлаждающую жидкость, используя стенки. Температура не успевает снижаться на нужную величину, поэтому время охлаждения продлевается, скорость мотора маленькая.

Виды двигателей

Конструктивно, есть несколько вариантов, использующих принцип Стирлинга, основными видами считаются:

  • Двигатель «α – Стирлинг»:

Конструкция применяет два разных поршня, помещенных в различные контуры. Первый контур используется для нагрева, второй контур применяется для охлаждения. Соответственно, каждому поршню принадлежит свой регенератор (горячий и холодный). Устройство обладает хорошим соотношением мощности к объёму. Недостаток в том, что температура горячего регенератора создает конструктивные сложности.

  • Двигатель «β – Стирлинг»:

Конструкция использует один замкнутый контур, с разными температурами на концах (холодный, горячий). В полости расположен поршень с вытеснителем. Вытеснитель делит пространство на холодную и горячую зону. Обмен холодом и теплом происходит путём перекачивания вещества через теплообменник. Конструктивно, теплообменник выполняется в двух вариантах: внешний, совмещённый с вытеснителем.

  • Двигатель «γ – Стирлинг»:

Читайте также…  Двигатель Рено К4М — Особенности обслуживания и типичные неисправности

Поршневой механизм предусматривает применение двух замкнутых контуров: холодного и с вытеснителем. Мощность снимается с холодного поршня. Поршень с вытеснителем с одной стороны горячий, с другой стороны холодный. Теплообменник располагается как внутри, так и снаружи конструкции.

Некоторые силовые установки не похожи на основные виды двигателей:

  • Роторный двигатель Стирлинга.

Конструктивно изобретение с двумя роторами на валу. Деталь совершает вращательные движения в замкнутом пространстве цилиндрической формы. Заложен синергетический подход реализации цикла. Корпус содержит радиальные прорези. В углубления вставлены лопасти с определённым профилем. Пластины надеты на ротор и могут двигаться вдоль оси при вращении механизма. Все детали создают меняющиеся объёмы с выполняющимися в них явлениями. Объёмы различных роторов связаны при помощи каналов. Расположение каналов имеют сдвиг в 90° друг к другу. Сдвиг роторов относительно друг друга составляет 180°.

  • Термоакустический двигатель Стирлинга.

Двигатель использует акустический резонанс для проведения процессов. Принцип основан на перемещении вещества между горячей и холодной полостью. Схема уменьшает количество движущихся деталей, сложность в снятии полученной мощности и поддержании резонанса. Конструкция относится к свободнопоршневому виду мотора.

Важные моменты, если вы делаете сами движок

При изготовлении мотора Стирлинга придерживайтесь рекомендаций.

1. Стенки цилиндра, где ходит вытеснитель, должны быть сделаны так, чтобы не проводить тепло.
2. Один край цилиндра – холодный, другой- горячий. Чем больше разница температур – тем выше эффективность работы.
3. Между стенками цилиндра и вытеснителем должен быть зазор (3 мм достаточно), чтобы было куда воздуху просачиваться с холодной камеры в горячую.
4. Не должно быть утечек воздуха (свести их к минимуму). Это одно из основных причин, которые не дают двигателю работать.
5. Убрать все трение по максимуму. Используйте силиконовую смазку – она дает очень хороший результат.
Удачи в техническом творчестве!

Использование гелия

В то же время появилась идея заменить рабочий фактор. До сих пор под лозунгом «рабочий фактор» в двигателях Стирлинга мы понимали обычный атмосферный воздух. В какой-то момент инженеры и ученые задали вопрос, есть ли что-то лучше с точки зрения термодинамических свойств? Да. Более или менее с 1930-х годов этот газ был коммерчески продан в промышленных количествах. Это гелий. Использование гелия в качестве рабочего вещества значительно повышает эффективность двигателей Стирлинга. Однако использование нового фактора вызвало совершенно новые проблемы. Гелий плохо хранится даже при комнатной температуре. То есть. из-за очень малых частиц, он имеет тенденцию проникать в большинство материалов, используемых в технологии со сталью в головке. В 60-х и 70-х годах были изучены гелиевые двигатели. Их характерная особенность, видимая на фотографиях,… прикреплена к двигателю гелиевого цилиндра, используемого для пополнения газа, выходящего из двигателя практически через все его элементы. Проблема была серьезной. Для обеспечения конкурентоспособности с другими двигательными системами (т. Е. В основном двигателями внутреннего сгорания) среднее давление рабочей среды в двигателях Стирлинга составляло 20… 30 бар, а температура горячих частей двигателей (нагреватель) часто превышала 500 градусов по Цельсию (с разностью температур 400 градусов). Проблемы утечки двигателей «на гелие» до сих пор не были решены практически и экономично. Для обеспечения конкурентоспособности с другими двигательными системами (т. Е. В основном двигателями внутреннего сгорания) среднее давление рабочей среды в двигателях Стирлинга составляло 20… 30 бар, а температура горячих частей двигателей (нагреватель) часто превышала 500 градусов по Цельсию (с разностью температур 400 градусов). Проблемы утечки двигателей «на гелие» до сих пор не были решены практически и экономично. Для обеспечения конкурентоспособности с другими двигательными системами (т. Е. В основном двигателями внутреннего сгорания) среднее давление рабочей среды в двигателях Стирлинга составляло 20… 30 бар, а температура горячих частей двигателей (нагреватель) часто превышала 500 градусов по Цельсию (с разностью температур 400 градусов). Проблемы утечки двигателей «на гелие» до сих пор не были решены практически и экономично.

Моторы Стирлинга, их применение в конце 20 века

В конце 20-го века двигатели Стирлинга снова вернулись. Оба НАСА, Государственный департамент США и Европейский союз инвестировали в исследования новых поколений двигателей Стирлинга. Они были в основном предназначены для солнечных систем (т. Е. Источник тепла должен был быть солнечным светом, сфокусированным на обогревателе двигателя большим параболическим зеркалом). Многие из этих двигателей имели неровный дизайн.

Пример проекта двигателя Стирлинга, предложенного г-ном Мацей Жукашем в соответствии с патентом P.389415 . Проект выполнен в рамках магистерской работы на факультете SiMR в Варшавском технологическом университете (руководитель: проф. Вяслав Остапски, PhD, Eng.

Идея этой идеи заключалась в том, что весь двигатель с электрическим генератором должен быть запечатан в герметичном (для гелиевого) несъемного корпуса, считая, что он не может использоваться на протяжении всего срока его службы. Однако на этот раз технология не удалась. Если были получены положительные результаты, они были связаны со слишком высокими издержками. Наилучшим образом, самые распространенные двигатели Стирлинга в двадцатом веке остались в Индии настольные вентиляторы, конструктивно похожие на вышеупомянутые насосы для аквариума…

Пример солнечной системы с электрическим генератором, приводимым в движение двигателем Стирлинга. Источник: Wikimedia Commons , автор: Загружено Skyemoor .

Одной из последних идей использования двигателей Стирлинга было «спуск с параметров». То есть нашли применение для двигателей с низкими характеристиками и существенно более низкой эффективностью, чем двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели. Примерно в начале XXI века с помощью двигателей Стирлинга была обнаружена идея восстановления энергии, утраченной в процессах нагрева, таких как «дымоход» с дымовым газом из СО-печей. Однако экономический расчет по-прежнему был против использования таких решений в больших масштабах.

Конечно, несмотря на все технологические проблемы, двигатели Стирлинга производятся и используются. Однако это очень специфические приложения, которые позволяют оправдать высокие производственные и / или эксплуатационные расходы. В дополнение к военным применениям примерами являются энергетические системы, работающие на биогазе, восстановленном на полигонах.

Коммерчески доступный электрический генератор, приводимый в движение двигателем Стирлинга STM с начала 21 века. Электрическая мощность: около 38 кВт или 65 кВт. Высота корпуса: около 1 м. Источник: Викисклада , автор: В.Т.Чыманский.

СОВРЕМЕННЫЕ КОНФИГУРАЦИИ СТИРЛИНГА

Современная инженерия различает три основных вида подобных двигателей:

  • альфа-стирлинг, отличие которого в двух активных поршнях, расположенных в самостоятельных цилиндрах. Из всех трех вариантов данная модель отличается самой высокой мощностью, обладая самой высокой температурой нагревающегося поршня;
  • бета-стирлинг, базирующийся на одном цилиндре, одна часть которого горячая, а вторая холодная;
  • гамма-стирлинг, имеющий кроме поршня еще и вытеснитель.

Производство электростанции на Стирлинге будет зависеть от выбора модели двигателя, что позволит учесть всю положительные и отрицательные стороны подобного проекта.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Благодаря своим конструктивным особенностям данные двигатели обладают рядом преимуществ, но при этом не лишены недостатков.

Настольная электростанция Стирлинга, купить которую невозможно в магазине, а только у любителей, самостоятельно осуществляющих сбор подобных устройств, относятся:

  • большие размеры, которые вызваны потребностью к постоянному охлаждению работающего поршня;
  • использование высокого давления, что требуется для улучшения характеристик и мощности двигателя;
  • потеря тепла, которая происходит за счет того, что выделяемое тепло передается не на само рабочее тело, а через систему теплообменников, чей нагрев приводит к потере КПД;
  • резкое снижение мощности требует применения особых принципов, отличающихся от традиционных для бензиновых двигателей.

Наряду с недостатками, у электростанций, функционирующих на агрегатах Стирлинга, имеются неоспоримые плюсы:

  • любой вид топлива, поскольку как любые двигатели, использующие энергию тепла, данный двигатель способен функционировать при разнице температур любой среды;
  • экономичность. Данные аппараты могут стать прекрасной заменой паровым агрегатам в случаях необходимости переработки энергии солнца, выдавая КПДна 30% выше;
  • экологическая безопасность. Поскольку настольная электростанция кВт не создает выхлопного момента, то она не производит шума и не выбрасывает в атмосферу вредных веществ. В виде источника получения мощности выступает обычное тепло, а топливо выгорает практически полностью;
  • конструктивная простота. Для своей работы Стирлинг не потребует дополнительных деталей или приспособлений. Он способен самостоятельно запускаться без использования стартера;
  • повышенный ресурс работоспособности. Благодаря своей простоте, двигатель может обеспечить не одну сотню часов беспрерывной эксплуатации.

Дальнейшая разработка горелки

Новая горелка сейчас строится, она будет соответствовать ребристой геометрии головки нагревателя и будет выдавать более высокую теплоотдачу для предполагаемого вывода выходного вала 700 Вт на 1800 оборотов в минуту. Конструкция горелки должна быть готова к тестированию в следующем месяце или чуть позже, и должна быть полностью готова для исследования и раскрытия полного потенциала этого двигателя.

Сейчас нет планов и нет чертежей для этого генератора

У меня нет никаких планов ни производить этот двигатель ни продавать чертежи для изготовления его деталей. Это строго научный проект для демонстрации жизнеспособности данного изделия. Затруднения и издержки в изготовлении некоторых компонентов нивелировались выбором усреднённого хоббийного качества изготовления. Также, существуют компромиссы в использовании для данного двигателя элементов компрессора РВ-2, которые не будут присутствовать в идеальной конструкции. Если так и будет, то для повышения производительности это требует размещение всех термодинамических компонентов на основе собственной разработки —  то есть, спроектированный заново картер, поршни, шатуны и т.д. Только тогда это будет продукт, который сможет иметь определённый рыночный потенциал.

Совсем недавно, полная реконструкция нагревателя, регенератора и холодильника была выполнена и ,были произведены новые компоненты. Этот вариант, SV-2 MKII включает в себя все тонкости, необходимые для достижения поставленных целей. Головка нагревателя сделана из заготовки стали 316 при помощи электроэрозионного процесса. Купол и фланец свариваются в месте. Как внутренние, так и наружные ребра использованы для усиления теплообмена с рабочей жидкостью.


Внешние рёбра нагревателя и сварочный шов

Внутренние рёбра нагревателя и сварочный шов

Регенератор имеет корпус из нержавеющей стали 316 используя оберточную нержавеющую фольгу в виде материала регенератора. Толщина составляет 0,001 дюйма. Эта часть выполнена в виде цилиндрического контейнера. Торцевые экраны держат фольгу на месте.


Корпус регенератора

Охладитель сделан из 6061 Т-6 алюминиевого сплава также при помощи электроэрозионного  процесса. Внешнее кольцо образует обводный канал для охлаждающей жидкости. Нагреватель, регенератор и охладитель между собой объединены в «стек» и герметизированы при помощи кольцеобразных уплотнений. Обратите внимание на 1 кубический сантиметр, расположенный рядом.


Холодильник двигателя стирлинга с водяной рубашкой

Головка цилиндра зоны компрессии изготовлена из алюминиевой заготовки. Соединительный канал сделан из толстостенной медной трубы.


Компрессионный насос двигателя стирлинга

«Стек» укреплён 4-мя несущими болтами диаметром 0,313 на кольцеобразных хомутах. Такая конструкция минимизирует утечку тепла в глубину структуры двигателя.


Кольцевые хомуты на двигателе стирлинга

Новый дизайн и появление MK II

В тот момент я понял, что была необходима большая модернизация для того, чтобы получить хороший и эффективный двигатель. Копаясь в моих технических справочниках и книгах, я внедрил модернизацию во все термодинамические компоненты в газовом контуре. Были переработаны: головка нагревательного цилиндра из нержавеющей стали 316, на которой нанесены рёбра внутренние и внешние, фольга для регенератора, ребристый охладитель, а также новый вытеснитель из нержавейки с тонкими стенками.

Ребристый снаружи и внутри нагреватель двигателя стирлинга из нержавейки

Мой друг и энтузиаст в стирлингостроении Джон Арчибальд, согласился подготовить чертежи из моих эскизов дизайна и используя свои навыки в качестве слесаря-механика, помочь с созданием некоторых из наиболее сложных частей. Потребовалось еще несколько лет, чтобы получить все новые компоненты, но в конце 2012 года, версия MK II двигателя была готова и была собрана.


Кулер с рёбрами для двигателя стирлинга

Вдохновленный MP1002C Philips

В середине 80-х, я имел удовольствие быть свидетелем испытаний генераторной установки MP1002C Philips которая на самом деле реально работала. Опыт произвёл на меня глубокое впечатление, особенно в том, как спокойно Стирлинг завёлся и ожил. Максимум шума исходил от горелки (камеры сгорания), но в конечном итоге от двигателя Philips исходил очень приятный звуковой фон — всё, что нужно было заменить — были шумящие подшипники.

Как говорится в старой поговорке, «Он работал и работал, как швейная машинка Зингер»! В то время, мой опыт общения с двигателями Стирлинга состоял из проектирования нескольких моделек настольного размера, но, увидев и услышав работающий двигатель Philips, я захотел спроектировать, сделать дизайн и собрать двигатель такого же калибра … сделать нечто достаточно большое, что производило бы полезную ощутимую работу.

Схема расположения цилиндров в двойной гамме.

На рисунке изображено два «горячих» цилиндра, в которых расположены вытеснители. Они работают разнонаправленно со сдвигом фаз в 180°. Для упрощения схемы работы на рисунке не обозначен регенератор. Красными линиями выделены области нагрева цилиндров (нагреватель), синими линиями — места охлаждения (холодильник).

Снизу в центре нарисован рабочий цилиндр с рабочим поршнем. В зависимости от положения вытеснителей он может принимать значения верхней мёртвой точки (ВМТ) или нижней мёртвой точки (НМТ). Чтобы не перегружать схему, умышлено я опустил механику привода. Она может быть выбрана на усмотрение самого разработчика.

«Стирлинг» от компании GM

Серьезная работа по усовершенствованию двигателя внешнего сгорания, начавшаяся через 150 лет после его изобретения, уже принесла свои плоды. Предложены различные конструктивные варианты двигателя, работающего по циклу Стирлинга. Есть проекты моторов с наклонной шайбой для регулирования хода поршней, запатентован роторный двигатель, в одной из роторных секций которого происходит сжатие, в другой — расширение, а подвод и отвод тепла осуществляется в соединяющих полости каналах. Максимальное давление в цилиндрах отдельных образцов доходит до 220 кГ/см 2 , а среднее эффективное давление — до 22 и 27 кГ/см 2 и более. Экономичность доведена до 150 г/л.с./час. Наибольшего прогресса достигла компания General Motors, которая в 1970-е годы построила V-образный «стирлинг» с обычным кривошипно-шатунным механизмом. Один цилиндр у него рабочий, другой — компрессионный. В рабочем находится только рабочий поршень, а поршень-вытеснитель — в компрессионном цилиндре. Между цилиндрами расположены подогреватель, регенератор и охладитель. Угол сдвига фаз, иначе говоря угол отставания одного цилиндра от другого, у этого «стирлинга» равен 90°. Скорость одного поршня должна быть максимальной в тот момент, когда скорость другого равна нулю (в верхней и нижней мертвых точках). Смещение фаз в движении поршней достигается расположением цилиндров под углом 90°. Конструктивно это самый простой «стирлинг». Но он уступает двигателю с ромбическим кривошипным механизмом в уравновешенности. Для полного уравновешивания сил инерции в V-образном двигателе число его цилиндров должно быть увеличено с двух до восьми.

Принципиальная схема V-образного «стирлинга»

: 1 — рабочий цилиндр; 2 — рабочий поршень; 3 — подогреватель; 4 — регенератор; 5 — теплоизолирующая муфта; 6 — охладитель; 7 — компрессионный цилиндр.

Рабочий цикл в таком двигателе протекает следующим образом. В рабочем цилиндре 1 газ (водород или гелий) нагрет, в другом, компрессионном 7 — охлажден. При движении поршня в цилиндре 7 вверх газ сжимается — такт сжатия. В это время начинает двигаться вниз поршень 2 в цилиндре 1. Газ из холодного цилиндра 7 перетекает в горячий 1, проходя последовательно через охладитель 6, регенератор 4 и подогреватель 3 — такт нагревания. Горячий газ расширяется в цилиндре 1, совершая работу, — такт расширения. При движении поршня 2 в цилиндре 1 вверх газ перекачивается через регенератор 4 и охладитель 6 в цилиндр 7 — такт охлаждения. Такая схема «стирлинга» наиболее удобна для реверсирования. В объединенном корпусе подогревателя, регенератора и охладителя (об их устройстве речь пойдет позже) для этого сделаны заслонки. Если перевести их из одного крайнего положения в другое, то холодный цилиндр станет горячим, а горячий — холодным, и двигатель будет вращаться в обратную сторону. Подогреватель представляет собой набор трубок из жаростойкой нержавеющей стали, по которым проходит рабочий газ. Трубки нагреваются пламенем горелки, приспособленной для сжигания различных жидких топлив. Тепло от нагретого газа запасается в регенераторе. Этот узел имеет большое значение для получения высокого КПД. Он выполнит свое назначение, если будет передавать примерно в три раза больше тепла, чем в подогревателе, и процесс займет меньше 0,001 секунды. Словом, это быстродействующий аккумулятор тепла, причем скорость теплопередачи между регенератором и газом составляет 30 000 градусов в секунду. Регенератор, КПД которого равен 0,98 единицы, состоит из цилиндрического корпуса, в котором последовательно расположены несколько шайб, изготовленных из проволочной путанки (диаметр проволоки 0,2 мм). Чтобы тепло от него не передавалось холодильнику, между этими агрегатами установлена теплоизолирующая муфта. И наконец, охладитель. Он выполнен в виде водяной рубашки на трубопроводе. Мощность «стирлинга» регулируется изменением давления рабочего газа. Для этой цели двигатель оборудуется газовым баллоном и специальным компрессором.

Возрождение

Эти двигатели снова стали развиваться благодаря компании Philips. В середине двадцатого века с ней заключила договор General Motors. Она вела разработки для применения Стирлингов в космических и подводных устройствах, на судах и автомобилях. Вслед за ними другая компания из Швеции, United Stirling, стала заниматься их развитием, включая и возможное использование на легковых автомобилях.

Сегодня линейный двигатель Стирлинга применяется на установках подводных, космических и солнечных аппаратов. Большой интерес к нему вызван из-за актуальности вопросов ухудшения экологической обстановки, а также борьбы с шумом. В Канаде и США, Германии и Франции, а также Японии идут активные поиски по развитию и совершенствованию его использования.

Цена методичности

Когда узнаешь о старой технической идее, возродившейся в современной технике, сразу же возникает вопрос: что же препятствовало ее осуществлению раньше? В чем состояла та проблема, та «зацепка», без решения которой она не могла проложить себе дорогу в жизнь? И почти всегда выясняется, что своим возрождением старая идея обязана либо новому технологическому методу, либо новой конструкции, до которой не додумались предшественники, либо новому материалу. Двигатель внешнего сгорания можно считать редчайшим исключением. Теоретические расчеты показывают, что к.п.д. «стирлингов» и «эриксонов» могут достигать 70 процентов — больше, чем у любого другого двигателя. А это значит, что неудачи предшественников объяснялись второстепенными, в принципе устранимыми факторами. Правильный выбор параметров и областей применения, скрупулезное исследование работы каждого узла, тщательная обработка и доводка каждой детали позволили реализовать преимущества цикла. Уже первые экспериментальные образцы дали КПД 39 процентов! (к.п.д. бензиновых двигателей и дизелей, которые отрабатывались годами, соответственно 28—30 и 32—35 процентов.) Какие же возможности «просмотрели» в свое время и Стирлинг и Эриксон? той самой емкости, в которой попеременно то запасается, то отдается тепло. Расчет регенератора в те времена был просто невозможен: науки о теплопередаче не существовало. Его размеры принимались на глазок, а как показывают расчеты, КПД двигателей внешнего сгорания очень сильно зависит от качества регенератора. Правда, его плохую работу можно в определенной степени компенсировать повышением давления. Вторая причина неуспеха была в том, что первые установки работали на воздухе при атмосферном давлении: их размеры получались огромными, а мощности — малыми. Доведя к.п.д. регенератора до 98 процентов и заполнив замкнутый контур сжатым до 100 атмосфер водородом или гелием, инженеры наших дней увеличили экономичность и мощность «стирлингов», которые даже в таком виде показали к.п.д. более высокий, чем у двигателей внутреннего сгорания. Уже одного этого было бы достаточно, чтобы говорить об установке двигателей внешнего сгорания на автомобилях. Но только высокой экономичностью отнюдь еще не исчерпываются достоинства этих возрожденных из забвения машин.

Первый тип двигателя. «Альфа»

Первой моделью, которая использовалась, стала «Альфа» Стирлинга. Особенность его конструкции состоит в том, что она имеет два силовых поршня, находящихся в разных в раздельных цилиндрах. Один из них имел достаточно высокую температуру и был горячим, другой, наоборот, холодным. Внутри теплообменника с высокой температурой располагалась горячая пара цилиндр-поршень. Холодная пара находилась внутри теплообменника с низкой температурой.

Основными преимуществами теплового двигателя внешнего сгорания стало то, что они имели высокую мощность и объем. Однако температура горячей пары при этом была слишком велика. Из-за этого возникали некоторые технические трудности в процессе изготовления таких изобретений. Регенератор данного устройства находится между горячей и холодной соединительными трубками.

Второй образец. «Бета»

Вторым образцом стала модель «Бета» Стирлинга. Основное конструктивное отличие заключалось в том, что имелся лишь один цилиндр. Один из его концов выполнял роль горячей пары, а другой конец оставался холодным. Внутри данного цилиндра перемещался поршень, с которого можно снимать мощность. Также внутри имелся вытеснитель, который отвечал за изменение объема горячей рабочей зоны. В данном оборудовании использовался газ, который перекачивался из холодной зоны в горячую через регенератор. Этот вид двигателя внешнего сгорания обладал регенератором в виде внешнего теплообменника или же совмещался с поршнем-вытеснителем.

Двигатель внешнего сгорания Лукьянова

Юрий Лукьянов – это научный сотрудник Псковского политехнического института. Он уже достаточно давно занимается разработкой новых моделей двигателей. Ученый старался сделать так, чтобы в новых моделях отсутствовали такие элементы, как коробка передач, распредвал и выхлопная труба. Основной недостаток устройств Стирлинга заключался в том, что они имели слишком большие габариты. Именно этот недостаток ученому и удалось устранить за счет того, что лопасти были заменены на поршни. Это помогло уменьшить размер всей конструкции в несколько раз. Некоторые говорят о том, что можно сделать двигатель внешнего сгорания своими руками.

Источники

  • https://motoran.ru/dvigatel/dvigatel-stirlinga
  • https://izobreteniya.net/printsip-rabotyi-dvigatelya-stirlinga/
  • https://econet.ru/articles/148660-elektrostantsii-na-dvigatele-stirlinga-prostota-ekonomichnost-i-ekologicheskaya-bezopasnost
  • https://domolov.ru/moshhnyj-generator-700-vt-na-dvigatele-stirlinga.html
  • https://texnotoys.ru/drugoe/dvigatel-stirlinga-svoimi-rukami.html
  • https://www.syl.ru/article/378828/dvigatel-vneshnego-sgoraniya-vidyi-printsip-rabotyi-osobennosti

[свернуть]

Двигатель Стирлинга. Виды и конструкции. Устройство и работа

Современная автомобильная промышленность достигла такого уровня, что без серьезных исследований невозможно добиться кардинальной модернизации в конструкции двигателей внутреннего сгорания. Это способствовало тому, что конструкторы стали обращать внимание на альтернативные разработки силовых установок, таких как двигатель Стирлинга.

Одни автоконцерны сконцентрировали свои силы на разработке и подготовке к выпуску в серию электрических и гибридных автомобилей, другие инженерные центры затрачивают финансовые средства в проектирование двигателей на альтернативном топливе, изготовленном из возобновляемых источников. Существуют другие различные разработки двигателей, которые в будущем могут стать новым двигателем для различных средств транспорта.

Таким возможным источником энергии механического движения для автомобильного транспорта будущего может стать двигатель внешнего сгорания, изобретенный в 19 веке ученым Стирлингом.

Устройство и принцип работы

Двигатель Стирлинга выполняет преобразование тепловой энергии, получаемой из внешнего источника, в механическое движение благодаря изменению температуры жидкости, циркулирующей в закрытом объеме.

В первое время после изобретения такой двигатель существовал в виде машины, действующей на принципе теплового расширения.

В цилиндре тепловой машины воздух перед расширением нагревался, перед сжатием охлаждался. Вверху цилиндра 1 находится водяная рубашка 3, дно цилиндра непрерывно нагревается огнем. В цилиндре расположен рабочий поршень 4, имеющий уплотнительные кольца. Между поршнем и дном цилиндра расположен вытеснитель 2, передвигающийся в цилиндре со значительным зазором.

Воздух, находящийся в цилиндре, перекачивается вытеснителем 2 к дну поршня или цилиндра. Вытеснитель движется под действием штока 5, проходящего через уплотнение поршня. Шток в свою очередь приводится в действие эксцентриковым устройством, вращающимся с запаздыванием на 90 градусов от привода поршня.

В позиции «а» поршень расположен в нижней точке, а воздух находится между поршнем и вытеснителем, охлаждается стенками цилиндра.

В следующей позиции «б» вытеснитель перемещается вверх, а поршень остается на месте. Воздух, находящийся между ними, выталкивается ко дну цилиндра, охлаждаясь.

Позиция «в» — рабочая. В ней воздух нагревается дном цилиндра, расширяется и поднимает два поршня к верхней мертвой точке. После выполнения рабочего хода вытеснитель опускается ко дну цилиндра, выталкивая воздух под поршень, и охлаждаясь.

В позиции «г» охлажденный воздух готов к сжатию, и поршень перемещается от верхней точки к нижней. Так как работа сжатия охлажденного воздуха меньше, чем работа расширения нагретого воздуха, то образуется полезная работа. Маховик при этом служит своеобразным аккумулятором энергии.

В рассмотренном варианте двигатель Стирлинга обладает малым КПД, так как теплота воздуха после рабочего хода должна отводиться через стенки цилиндра в охлаждающую жидкость. Воздух за один ход не успевает снизить температуру на необходимую величину, поэтому необходимо было продлить время охлаждения. Из-за этого скорость мотора была маленькой. Термический КПД был также незначительным. Тепло отработанного воздуха уходило в охлаждающую воду и терялось.

Разные конструкции

Существуют различные варианты устройства силовых агрегатов, действующих по принципу Стирлинга.

Конструкция исполнения «Альфа»

Этот двигатель включает в себя два отдельных рабочих поршня. Каждый поршень расположен в отдельном цилиндре. Холодный цилиндр находится в теплообменнике, а горячий нагревается.

Конструкция исполнения «Бета»

Цилиндр с поршнем охлаждается с одной стороны, и нагревается с противоположной стороны. В цилиндре перемещается силовой поршень и вытеснитель, служащий для уменьшения и увеличения объема рабочего газа. Регенератор выполняет обратное перемещение остывшего газа в нагретое пространство двигателя.

Конструкция исполнения «Гамма»

Вся система состоит из двух цилиндров. Первый цилиндр весь холодный. В нем перемещается рабочий поршень, Второй цилиндр с одной стороны нагретый, а с другой – холодный, и предназначен для передвижения вытеснителя. Регенератор для перекачки охлажденного газа может являться общим для двух цилиндров, либо может быть включен в устройство вытеснителя.

Преимущества
  • Как и множество двигателей внешнего сгорания, двигатель Стирлинга способен функционировать на разном топливе, так как для него важно наличие перепада температуры. При этом не важно, каким топливом он вызван.
  • Двигатель имеет простое устройство, и не нуждается во вспомогательных системах и навесных устройствах (коробка передач, ремень ГРМ, стартер и т.д.).
  • Особенности конструкции обеспечивают длительную эксплуатацию: больше 100 тысяч часов постоянной работы.
  • Работа двигателя Стирлинга не создает большого шума, так как внутри двигателя не происходит детонация топлива, и отсутствует выпуск отработанных газов.
  • Исполнение «Бета», снабженное кривошипно-шатунным устройством в виде ромба, является наиболее сбалансированным механизмом, который при функционировании не создает вибрацию.

  • В цилиндрах мотора не возникают процессы, оказывающие вредное воздействие на природную среду. При подборе оптимального источника тепла мотор Стирлинга может стать экологически чистым устройством.
Недостатки
  • При значительных положительных характеристиках быстрое серийное производство двигателей Стирлинга нереально по некоторым причинам. Основной вопрос в материалоемкости устройства. Чтобы охлаждать рабочее тело, необходим большой радиатор, что значительно увеличивает габариты и вес оборудования.
  • Сегодняшний уровень технологий дает возможность двигателю Стирлинга конкурировать по свойствам с новыми бензиновыми двигателями за счет использования сложных типов рабочего тела (водород или гелий), находящихся под очень большим давлением. Это значительно повышает опасность использования таких двигателей.
  • Серьезная проблема эксплуатации связана с проблемами температурной стойкости стальных сплавов и их теплопроводности. Тепло подходит к рабочему пространству с помощью теплообменников. Это приводит к значительным потерям тепла. Также теплообменник должен производиться из термоустойчивых сплавов, которые также должны быть устойчивы к повышенному давлению. Соответствующие этим условиям материалы очень сложны в обработке и имеют высокую стоимость.
  • Принципы перехода двигателя Стирлинга на другие режимы функционирования также существенно отличаются от привычных принципов. Для этого необходимо создание специальных устройств управления. Например, для изменения мощности нужно менять угол фаз между силовым поршнем и вытеснителем, давление в цилиндрах, либо изменить емкость рабочего объема.
Двигатель Стирлинга и его использование
При необходимости создания преобразователя тепла компактных размеров можно вполне использовать мотор Стирлинга. При этом эффективность других аналогичных двигателей значительно ниже.
  • Универсальные источники электричества. Моторы Стирлинга могут преобразовывать тепло в электричество. Существуют проекты солнечных электроустановок с применением таких двигателей. Их используют как автономные электростанции для туристов. Некоторые производители изготавливают генераторы, действующие от газовой конфорки. Существуют также проекты генераторов, которые работают от радиоизотопных источников тепла.
  • Насосы. Если в контуре системы отопления установлен насос, то эффективность отопления значительно возрастает. В системах охлаждения также устанавливают насосы. Электрический насос может выйти из строя, к тому же, он потребляет электрическую энергию. Насос, действующий по принципу Стирлинга, решает этот вопрос. Двигатель Стирлинга для перекачивания жидкостей будет проще обычной схемы, так как вместо поршня может применяться сама перекачиваемая жидкость, служащая также для охлаждения.
  • Холодильное оборудование. В конструкции всех холодильников используется принцип тепловых насосов. Некоторые производители холодильников планируют устанавливать на свои изделия двигатель Стирлинга, которые будут очень экономичны. Рабочим телом будет выступать воздух.

  • Сверхнизкие температуры. Для сжижения газов такие моторы очень эффективны. Их использование более выгодное, чем турбинные устройства. Также двигатель Стирлинга применяется в устройствах для охлаждения датчиков точных приборов.
  • Солнечные электростанции. Электрическую энергию можно получать путем преобразования энергии солнца. Для этого могут применяться двигатели Стирлинга, которые устанавливают в фокус зеркала так, чтобы место нагрева непрерывно освещалось лучами солнца. Отражатель управляется по мере перемещения солнца, энергия которого концентрируется на малой площади. При этом происходит отражение излучения зеркалами около 92%. Рабочим телом двигателя служит чаще всего гелий или водород.
  • Аккумуляторы тепла. С помощью устройства Стирлинга можно резервировать тепловую энергию, используя теплоаккумуляторы на основе расплавов солей. Такие устройства имеют запас энергии, превосходящий химические аккумуляторы, и имеют меньшую стоимость. Применяя для регулировки мощности увеличение и уменьшение угла фазы между двумя поршнями, можно накапливать механическую энергию, осуществляя торможение двигателя. При этом двигатель служит тепловым насосом.
  • Автомобилестроение. Несмотря на сложности, существуют действующие модели мотора Стирлинга, использующиеся для автомобилей. Заинтересованность в таком двигателе, подходящем для автомобиля, возникла еще в прошлом веке. Разработки в этом направлении проводили английские и немецкие автоконцерны. В Швеции также был разработан двигатель Стирлинга, в котором применялись унифицированные серийные агрегаты и узлы. В результате получился 4-цилиндровый мотор, параметры которого сравнимы с характеристиками небольшого дизельного двигателя. Этот двигатель был успешно испытан в качестве силового агрегата для многотонного грузовика.

Сегодня исследования установок Стирлинга для подводных, космических и других установок, а также проектирование основных двигателей проводятся во многих зарубежных странах. Такой высокий интерес к моторам Стирлинга стал итогом интереса общественности в борьбе с загрязнением атмосферы, шумом и сохранением природных энергетических источников.

Похожие темы:

Конфигурации двигателя Стирлинга Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

КОНФИГУРАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА Бойназаров Б.Б.1, Рахимов Д.В.2, Журабоев Н.И.3, Мелибоев А.А.4, Усмонов Б.М.5 Email: [email protected]

1Бойназаров Бекзод Бахтиёрович — ассистент,

кафедра электроэнергетики; 2Рахимов Достонбек Вохиджон угли — студент; 3Журабоев Нодирбек Ихтиёржон угли — студент; 4Мелибоев Авазхон Алижон угли — студент; 5Усмонов Бобуржон Мухиддин угли — студент, специальность: электроэнергетика, энергетический факультет, Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан

Аннотация: есть три общих типа двигателя Стирлинга. Это альфа-бета и гамма. Другие виды обрабатываются на основе этих видов. Среди них двигатель Stirling бета-двигателя очень эффективен. В статье приводятся сведения о трех типах двигателей Stirling. Стирлинговые двигатели широко используются для производства электроэнергии в современной энергетической системе. Двигатель Stirling использует солнечную энергию, а не возобновляемое топливо. Это будет оставаться одной из самых сложных задач, когда потребление энергии растет. Одним из перспективных направлений является участие двигателей Стирлинга в ряде областей в создании современных энергетических систем.

Ключевые слова: Стирлинговый двигатель, тип двигателя, характеристики, Гамма или Бета, период.

STIRLING ENGINE CONFIGURATIONS Boynazarov B.B.1, Rakhimov D.V.2, Juraboev N.I.3, Meliboev A.A.4,

Usmonov B.M.5

1Boynazarov Bekzod Bakhtiyorovich — Assistant,

DEPARTMENT OF ELECTRIC POWER; 2Rakhimov Dostonbek Vohijon ugli — Student; 3Juraboev Nodirbek Ikhtiyorzhon ugli — Student; 4Meliboev Avazhon Alijon ugli — Student; 5Usmonov Boburjon Muhiddin ugli — Student, SPECIALTY: ELECTRIC POWER INDUSTRY, FACULTY OF ENERGY, FERGHANA POLYTECHNIC INSTITUTE, FERGANA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN

Abstract: there are three common types of Stirling engines. These are alpha beta and gamma. Other species are processed based on these species. Among them, the Sterling beta engine is very efficient. This article provides information on three types of Sterling engines. Stirling engines are widely used to produce electricity in a modern energy system. The Sterling engine uses solar energy rather than renewable fuels. This will remain one of the most difficult tasks when energy consumption rises. One of the promising areas is the participation of sterling engines in a number of areas in the creation of modern energy systems.

Keywords: Stirling engine, engine type, characteristics, Gamma or Beta, period.

УДК 621.415

Существуют, по существу, три типа двигателей Стерлинга, которые отличаются тем, как рабочая жидкость перемещается между горячей и холодной областями двигателя. Альфа-конфигурация Стирлинга состоит из двух силовых поршней, один в горячем цилиндре, а другой в холодном цилиндре; газообразная рабочая жидкость движется между двумя цилиндрами с помощью движущихся поршней. Горячий и холодный цилиндры двигателя альфа-Стирлинга обычно имеют форму, в которой силовые поршни соединены в одной точке коленчатого вала и выровнены под углом 90 градусов относительно друг друга. Бета-конфигурация Стирлинга имеет один цилиндр с горячим концом и холодным концом, содержащий силовой поршень и поршень вытеснителя, который приводит газ между этими двумя областями. Обычно он используется с ромбическим приводом для достижения разности фаз между вытеснителем и силовыми поршнями, но поршни могут быть соединены на 90 градусов в противофазе на коленчатом валу. Наконец, гамма-конфигурация имеет два цилиндра: один содержит вытеснитель с горячим и холодным концом, а другой — с силовым поршнем. Поршни соединены в одно пространство с одинаковым давлением в обоих цилиндрах; поршни, как правило, параллельны и соединены на 90 градусов в противофазе на коленчатом валу [1].

Как указывалось ранее, альфа-Стирлинг содержит два силовых поршня и два цилиндра (горячий и холодный), соединенные через регенератор.., 2012). Высокие температуры могут привести к расширению поршня и увеличению внутренних сил трения между поршнем и стенками цилиндра. Этапы цикла альфа-Стирлинга показаны на рисунке 1. Первоначально рабочая жидкость нагревается высокотемпературным теплообменником, и расширение газа толкает горячий поршень до самой нижней точки его хода вниз. Поршень горячего цилиндра затем перемещает большую часть нагретого газа в холодный цилиндр; на этом этапе воздух начинает охлаждаться, а давление уменьшается. Холодный поршень, приводимый в движение импульсом маховика, сжимает газ в холодном цилиндре, и тепло отводится через низкотемпературный теплообменник. Рабочая жидкость выталкивается обратно в горячий цилиндр поршнем холодного цилиндра, подвергается расширению при нагреве и снова приводит поршень горячего цилиндра в рабочий ход (Jadhao & Mahantare, 2013).

Рис. 1. Работа альфа-сконфигурированного двигателя Стирлинга слева направо

Термодинамика бета-двигателя Стирлинга аналогична термодинамике альфа-двигателя, но физическая конфигурация компонентов двигателя совершенно иная. В отличие от двухцилиндрового двигателя Стирлинга с альфа-конфигурацией, бета-двигатель относительно компактен и состоит только из одного цилиндра с нагреваемым концом и охлаждаемым концом. Силовой поршень расположен в цилиндре соосно вместе с вытеснителем. Поршень вытеснителя не извлекает никакой

мощности из расширяющегося газа, а служит только для перемещения рабочего газа назад и вперед между горячим и холодным концами. Назначение силового поршня состоит в том, чтобы генерировать энергию, в то время как целью вытеснителя является перемещение рабочей жидкости вперед и назад через нагретую область, регенератор и охлаждаемую область. В результате, сила выталкивания, испытываемая вытеснителем, очень мала по сравнению с силой поршня. Как и в альфа-двигателе, циклические движения поршней разнесены на 90 градусов при движении поршня вытеснителя, ведущего силовой поршень на четверть оборота коленчатого вала.

Силовой поршень, вытеснитель и стержень вытеснителя в бета-двигателе уплотнены вокруг своих зазоров, чтобы предотвратить утечку рабочего газа. Уплотнение для вытеснителя размещается на конце, ближайшем к пространству сжатия, чтобы избежать прямого контакта с горячим рабочим газом (в пространстве расширения). В результате этого уплотнение не должно быть термостойким. Уплотнения штока поршня и силового поршня также не должны быть термостойкими, поскольку они постоянно подвергаются воздействию низких температур двигателя. Это связано с их физической близостью к месту сжатия (Electropaedia, 2015). Рисунок 2 иллюстрирует бета-сконфигурированный двигатель Стирлинга и циклические движения вытеснителя и силового поршня.

1Я1 !|-|.Р — —- *П*

Рис. 2. Работа бета-сконфигурированного двигателя Стирлинга

Недостаток бета-двигателя состоит в том, что может быть трудно минимизировать мертвый (зазор) объем в пространстве расширения и сжатия, учитывая, что должен быть достаточный зазор, чтобы позволить рабочему газу беспрепятственно протекать из горячей области и холодной области [1-2].

Наконец, гамма-конфигурация Стирлинга — это просто бета-двигатель Стирлинга, в котором силовой поршень установлен не соосно с поршнем вытеснителя, а в отдельном цилиндре. Это позволяет избежать осложнений, связанных с прохождением поршневой тяги через силовой поршень. В цилиндрах поддерживается фиксированное количество рабочей жидкости с помощью поршней, которые образуют газонепроницаемое уплотнение со стенками цилиндров. Поплавок свободно входит в горячий цилиндр, позволяя газу проходить по сторонам при его движении вверх и вниз. Как и в других двигателях Стирлинга, газ поочередно нагревается и охлаждается, заставляя его расширяться и сжиматься, когда он перемещается между горячим и холодным цилиндрами, передавая свою энергию силовому поршню в холодном цилиндре. Недостаток гамма-двигателя состоит в том, что он неизбежно вводит мертвый объем в пространство сжатия из-за физического разделения иона вытеснителя и силового поршня. На рисунке 3 показана схема гамма-настроенного двигателя Стирлинга.

Рис. 3. Гамма-настроенный двигатель Стирлинга

Три основных типа двигателей Стирлинга, описанные ранее, могут использовать широкий ассортимент механизмов с кривошипно-шатунным приводом или вообще не использовать их, как в двигателях Стирлинга со свободным поршнем. Основными требованиями для успешной работы являются высокая механическая эффективность и простота, а также другие важные соображения, включая хороший динамический баланс, способность работать с минимальной смазкой и компактность[1-10].

Список литературы /References

1. Nathan C., Beau D., David E., Edward G., Andrew H., Andrew L., Mikhail M., Mario R. GREEN STIRLING ENGINE POWER PLANT // April 30, 2015.

2. Бойназаров Б.Б., Турсунов И.М., Рахмонов М.Д., Умаров И.А., Махкамов А.Б. Generating electricity using sterling engines at condensing heat stations // «International scientific review of the problems and prospects of modern science and education» (Boston. USA. October 22-23, 2019). Р. 39-42.

3. Исмоилов И.К., Туйчиев З.З., Байназаров Б.Б., Турсунов Д.А., Эралиев Х.А., Аппаков Д.Ш. Повышение коэффициента полезного действия в результате изменения магнитодвижущей силы обмоток машин переменного тока // «Проблемы современной науки и образования», 2019. № 11 (144). Часть 1. Ст. 54-58.

4. Туйчиев З.З., Исмоилов И.К., Турсунов Д.А., Бойназаров Б.Б. Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения // Проблемы науки. Москва. № 10 (46), 2019. Ст. 15-18.

5. Узбеков М.О., Туйчиев З.З, Бойназаров Б.Б., Турсунов Д.А., Халилова Ф.А. Исследование термического сопротивления солнечного воздухонагревателя с металлической стружкой // Научно-технический журнал «Энергосбережение и водоподготовка», 2019. № 4. С. 29-33 (05.00.00 № 97. РИНЦ 2018, IF:0,32).

6. Халилова Ф.А., Бойназаров Б.Б. Характеристика дугогасящих реакторов, применяемых для компенсации емкостных токов замыкания // Проблемы науки. Москва. № 10 (46), 2019. Ст. 11-15.

7. Жабборов Т.К., Насретдинова Ф.Н., Назиржонова Ш.С., Хомиджонов З.М., Рахимов М.Ф., Бойназаров Б.Б. Использованж систeмы аскуэ для повышeния энepгeтичeской эффeктивности пpоцeссов анализа потpeблeния элeктpоэнepгии // Вестник науки и образования, 2019. № 19 (73).Часть 2. С. 13-16.

8. Жабборов Т.К., Насретдинова Ф.Н., Бойназаров Б.Б., Эргашев К.Р. Электрические цепи содержащие нелинейные элементы и методы их расчёта // Вестник науки и образования, 2019. № 19 (73).Часть 2. С. 10-13.

9. Бойназаров Б.Б., Шерматов Б.А., Неъматов Ш.М.Методы расчета потерь мощности в электрических сетях // Проблемы современной науки и образования, 2019. № 12 (145). Часть 2. Ст. 76-80.

10. Эралиев Х.А., Латипова М.И., Бойназаров Б.Б., Абдуллаев А.А., Ахмаджонов А.Э. Восстановление разреженного состояния в сравнении с обобщенной оценкой максимального правдоподобия энергосистемы // Проблемы современной науки и образования, 2019. № 12 (145). Часть 2. Ст. 80-85.

Как построить эффективный тепловой насос Стирлинга?

Двигатели или тепловые насосы Стирлинга — это системы, которые могут работать при невероятно малой разности температур. Некоторым вариантам двигателей Стирлинга для работы достаточно даже тепла человеческого тела. В статье мы рассматриваем динамику этой интересной машины, которую можно построить в домашних условиях, и показываем, как создать её модель в COMSOL Multiphysics.

Современные применения старой идеи

Сначала немного истории двигателя Стирлинга. Разработанный два века назад в 1816 году Робертом Стирлингом двигатель в то время называли «двигателем будущего». Хотя эта технология так и не стала действительно популярной, двигатели Стирлинга широко используются во многих современных прикладных задачах. Например, солнечный вариант двигателя Стирлинга непосредственно преобразует солнечное тепло в механическую энергию, которая в свою очередь приводит в движение генератор и производит электричество. Кроме того, этот же подход используется для получения энергии из геотермальных источников и тепловых сбросов промышленных предприятий. Вероятно, самая удивительная область, в которой нашли свое применение двигатели Стирлинга — это шведские подводные лодки; в них двигатели Стирлинга обеспечивают тягу даже без доступа к воздуху.

От тепловой энергии к механической работе

Мы рассказали о некоторых применениях двигателей Стирлинга, но каков же принцип работы этого устройства? В двигателе Стирлинга тепловая энергия преобразуется в механическую работу в ходе циклического процесса. Детали реализации могут отличаться, но основной принцип остается неизменным. Рабочее тело проходит через четыре процесса: охлаждение, сжатие, нагрев и расширение. Теплота переносится газом от горячей стороны двигателя к холодной. КПД двигателя не превосходит КПД цикла Карно.

В отличие от обычных двигателей, двигатели Стирлинга не требуют для своей работы высоких температур. Некоторые двигатели успешно работают при небольшой разности температур между горячей и холодной сторонами. Кроме того, для них характерен очень низкий уровень шума и соответствующих потерь энергии, поскольку в рабочем процессе не происходят взрывы и не выделяются выхлопные газы. В то же время двигатели Стирлинга лучше всего подходят для прикладных задач, в которых требуется обеспечить постоянную мощность, поскольку динамически регулировать их мощность чрезвычайно сложно. Это, вероятно, самая главная причина, по которой мы до сих пор не управляем автомобилями с двигателями Стирлинга.


Двигатель Стирлинга, работающий от тепла человеческой ладони. (Изображение «Двигатель Стирлинга, который работает только от разности температур между окружающим воздухом и ладонью». Собственная работа участника Arsdell. Доступно по лицензии Creative Commons «Атрибуция — На тех же условиях» 3.0 на Викискладе).

Как построить свой собственный двигатель Стирлинга

Если у вас есть опыт ручной работы, вы можете сами собрать двигатель Стирлинга в домашних условиях даже без профессиональных инструментов и соответствующего опыта. На YouTube вы можете найти несколько видеоуроков и пошаговых руководств по сборке двигателя. Самый простой вариант можно собрать из банки из-под колы и других ненужных в хозяйстве вещей.

Конечно, КПД такого двигателя Стирлинга вряд ли будет оптимальным. Более подходящим решением является создание численной модели двигателя.

Моделирование теплового насоса Стирлинга в COMSOL Multiphysics

С помощью численной модели двигателя Стирлинга мы можем подобрать и испытать различные сочетания материалов и настройки параметров. Процесс описывается уравнениями теплопередачи и гидродинамики, а для упрощенного описания механической составляющей процесса достаточно решить дополнительное обыкновенное дифференциальное уравнение — уравнение движения.

Двухмерная осесимметричная модель состоит из основного цилиндра, который содержит рабочее тело (воздух) и поршень. В малом цилиндре вверху расположен приводной поршень. Оба поршня соединены параллельно и двигаются на коленчатом валу, на котором они разнесены по фазе на 90°. Коленчатый вал в модель не включен. Такой вид двигателя Стирлинга называется гамма-конфигурацией.


Модель теплового насоса Стирлинга.

Здесь задача теплопередачи в рабочем газе уже решена. Механическая сторона процесса реализуется с помощью подвижной сетки (ALE). Вытеснитель и приводной поршень могут свободно двигаться в направлении z. Установленное смещение соответствует режиму теплового насоса. При этом механическая работа используется для передачи тепловой энергии в направлении, противоположном направлению самопроизвольной передачи теплоты. Обратный процесс — собственно работу двигателя Стирлинга — можно моделировать, используя источник тепла и рассчитывая конечные силы давления на приводной поршень и вытеснитель. В любом случае, система проходит цепочку процессов, которые соответствуют четырем стадиям цикла Карно:


Термодинамические процессы, действующие на рабочее тело.

КПД такого цикла далек от цикла Карно, но полученный график зависимости давления от объема, который вы видите ниже, совпадает с экспериментальными данными.


График зависимости давления от объема в цикле Стирлинга.

Основное преимущество модели заключается в том, что мы можем изучать физические явления в тепловом насосе. Например, представленное ниже анимированное изображение показывает распределение скоростей во время работы теплового насоса.

Распределение скоростей во время работы теплового насоса.

Поршень передает механическую энергию, требуемую для перекачки тепла, а значит, мы можем изучить динамическое распределение температуры во время работы теплового насоса.

Анимация, показывающая распределение температуры.

Увеличение КПД

Чтобы увеличить КПД двигателя Стирлинга, необходимо максимизировать площадь замкнутой области на графике «давление-объем» (pV-диаграмме). Эта площадь соответствует работе, совершенной двигателем. Общий КПД двигателя можно увеличить несколькими способами. Выбор в качестве рабочего тела газа с высокой удельной газовой постоянной (например, с малой молярной массой) максимизирует работу, которую может произвести двигатель в процессе изотермического расширения. Поэтому в качестве рабочего газа обычно используют водород или гелий. Кроме этого, можно максимизировать передачу тепла через вытеснитель, используя пористый вытеснитель-регенератор (см. эту статью).

Как стилизовать диапазон типов ввода в Chrome, Firefox и IE

Синтаксис отличается от поставщика к поставщику, но во всех случаях у вас есть два компонента, которые необходимо стилизовать. Дорожка — это длинный кусок, представляющий диапазон, а ползунок — это выступ, который вы перемещаете, чтобы выбрать значение.

можно применять стили непосредственно к входу [type = range] , но вы можете столкнуться с проблемами кроссбраузерности. Лучше всего максимально использовать преимущества селекторов дорожек и ползунков, специфичных для конкретных производителей.Мы будем использовать их для воссоздания этого настраиваемого ползунка диапазона.

Браузеры на основе Webkit (Chrome, Safari, Opera)

В браузерах на основе webkit для дорожки используется специальный псевдоселектор :: - webkit-slider-runnable-track , а для большого пальца — :: webkit-slider-thumb .

Пользовательские стили фокуса также можно применить к ползунку и дорожке. Если вы пойдете по этому пути, вам придется удалить стили фокуса по умолчанию для самого ввода.

Попался

Вам нужно указать webkit, что вы не хотите иметь ничего общего с их стилями по умолчанию, включив -webkit-appearance: none; на входе и на большом пальце.

  input [type = range] {
    -webkit-appearance: нет;
}

input [type = range] :: - webkit-slider-runnable-track {
    ширина: 300 пикселей;
    высота: 5 пикселей;
    фон: #ddd;
    граница: нет;
    радиус границы: 3 пикселя;
}

input [type = range] :: - webkit-slider-thumb {
    -webkit-appearance: нет;
    граница: нет;
    высота: 16 пикселей;
    ширина: 16 пикселей;
    радиус границы: 50%;
    фон: золотарник;
    маржа сверху: -4px;
}

input [type = range]: focus {
    наброски: нет;
}

input [type = range]: focus :: - webkit-slider-runnable-track {
    фон: #ccc;
}
  

Firefox

В Firefox для дорожки используется стиль псевдоселектора :: - moz-range-track , а для ползунка — :: - moz-range-thumb .

Попался

В настоящее время в Firefox есть небольшая ошибка, из-за которой контур : нет. не удаляет стили фокуса. Если у вас сплошной цвет фона, вы можете исправить это, спрятав контур под рамкой.

Вам также необходимо указать input [type = range] той же ширины, что и ваша дорожка. Он не будет расширяться, чтобы содержать трек сам по себе.

  input [type = range] {
    / * исправлена ​​ошибка, из-за которой FF не мог применить стиль фокуса * /
    граница: сплошной белый 1px;

    / * требуется для правильного определения размера дорожки в FF * /
    ширина: 300 пикселей;
}

input [type = range] :: - moz-range-track {
    ширина: 300 пикселей;
    высота: 5 пикселей;
    фон: #ddd;
    граница: нет;
    радиус границы: 3 пикселя;
}

input [type = range] :: - moz-range-thumb {
    граница: нет;
    высота: 16 пикселей;
    ширина: 16 пикселей;
    радиус границы: 50%;
    фон: золотарник;
}

/ * скрыть контур за рамкой * /
input [type = range]: - moz-focusring {
    контур: сплошной белый 1px;
    контур-смещение: -1px;
}

input [type = range]: focus :: - moz-range-track {
    фон: #ccc;
}
  

Internet Explorer 10 +

Диапазон типов ввода поддерживается в IE10 и выше.Мы можем стилизовать ползунок с помощью псевдо :: - ms-thumb , а дорожку — с помощью :: - ms-track .

Попался

IE не позволит большому пальцу выходить за пределы дорожки, так что вам придется довольствоваться более высокой дорожкой, по крайней мере такой же большой, как большой палец.

Обновление , 15.10.2014 : Большой палец все еще не может переполнить дорожку, но Грэм Фаулер указал на умный обходной путь. Мы можем имитировать достаточно широкую дорожку, добавив толстую прозрачную рамку сверху и снизу дорожки.Мы также переместим большинство наших стилей в :: - ms-fill-lower и :: - ms-fill-upper вместо :: ms-track , чтобы убедиться, что такие вещи, как border-radius рендерить правильно.

Чтобы удалить отметки по умолчанию, вам нужно установить на дорожке цвет: прозрачный .

Бонус

Вы также можете использовать :: - ms-fill-lower и :: - ms-fill-upper для дальнейшей настройки внешнего вида дорожки для любого размера бегунка.Здесь мы улучшили пользовательский интерфейс, придав нижней части более тёмно-серый цвет.

  input [type = range] :: - ms-track {
    ширина: 300 пикселей;
    высота: 5 пикселей;
    
    / * убираем цвет bg с дорожки, вместо этого будем использовать ms-fill-lower и ms-fill-upper * /
    фон: прозрачный;
    
    / * оставляем место для большого пальца, чтобы он мог переполняться прозрачной рамкой * /
    цвет границы: прозрачный;
    ширина границы: 6 пикселей 0;

    / * убираем метки по умолчанию * /
    цвет: прозрачный;
}
input [type = range] :: - ms-fill-lower {
    фон: # 777;
    радиус границы: 10 пикселей;
}
input [type = range] :: - ms-fill-upper {
    фон: #ddd;
    радиус границы: 10 пикселей;
}
input [type = range] :: - ms-thumb {
    граница: нет;
    высота: 16 пикселей;
    ширина: 16 пикселей;
    радиус границы: 50%;
    фон: золотарник;
}
input [type = range]: focus :: - ms-fill-lower {
    фон: # 888;
}
input [type = range]: focus :: - ms-fill-upper {
    фон: #ccc;
}
  

Вот полный фрагмент кроссбраузерного кода и результат.

продуктов для укладки волос и способы их применения

Укладка волос может быть одной из лучших составляющих любого режима красоты. Нет ничего лучше, чем выйти из дома, зная, что вы великолепно выглядите и что вы добились этого сами.

Хотя освоение фирменного стиля может занять время, оно стоит затраченных усилий и может быть легко достигнуто с помощью потрясающего ассортимента товаров, имеющихся сегодня на полках.

Средства для укладки волос являются неотъемлемой частью любой прически и могут иметь значение, будет ли ваша прическа держаться весь день и ночь, или же она будет шлепаться до того, как вы выйдете за дверь!

Чтобы ухаживать за волосами и чтобы прическа всегда выглядела (и держалась) наилучшим образом, попробуйте эти советы.


Средства для укладки волос

  • Продукты, содержащие силикон, временно разгладят ваши пряди и придадут волосам блеск.
  • Берите воск для укладки теплыми руками, чтобы упростить управление и использование продукта.
  • Наиболее важными продуктами для волос являются шампунь, кондиционер, термозащитное средство и средство для отделки волос.
  • Используйте сыворотки, блески и воски для светлых волос всякий раз, когда необходимы средства для укладки, поскольку они не тускнеют, как средства с матовым эффектом.
  • Используйте средство, подходящее для вашего типа волос. Для получения дополнительной информации см. Нашу статью по уходу за волосами Лучшие средства для волос для ваших волос .
  • Если у вас сухие или поврежденные волосы, старайтесь избегать любых средств для укладки волос на спиртовой основе, поскольку они могут вызвать дальнейшую сухость.
  • Для блеска без толщины сыворотки используйте блеск для блеска. Он распыляется на волосы так же, как лак для волос, и придаст вам блестящие пряди без утяжеления.
  • Для естественного вида используйте легкие средства для укладки волос, которые распыляются, вместо средств, которые требуют покрытия прядей.

Нанесение средств для волос

  • Если у вас тонкие или жирные волосы, не забудьте добавить силиконовые продукты только на кончики, чтобы избежать перегрузки маслом.
  • Если вы наносите средства для укладки после мытья головы, всегда следите за тем, чтобы волосы были слегка влажными, чтобы воспользоваться всеми преимуществами средств.
  • При нанесении средств для укладки волос всегда следует начинать с минимально возможного количества, а затем при необходимости добавлять больше.
  • Воск можно использовать для придания блеска волосам, если нанести его равномерно и легко.
  • Чтобы не испортить ваш стиль из-за слишком большого количества продукта, начните с того места, где у вас больше всего волос, на затылке, а затем переходите к передней части волос.

Помощь при укладке волос

  • Чтобы избежать статического электричества в прядях, сбрызните щетку лаком для волос, а затем расчешите прядки.
  • Использование кондиционера для ухода за волосами — отличный способ позаботиться о ваших локонах и превратить их в управляемые локоны. Просто нанесите на влажные волосы и закрутите локоны.
  • Всегда подбирайте средства для укладки в соответствии с вашей прической. Если вы хотите получить супер прямые пряди, используйте крем для выпрямления волос. После массы локонов или фактурных волн? Попробуйте средства для уменьшения вьющихся волос и усилители локонов.
  • Используйте воск и гель для причесок, требующих четкости.Они отлично подходят для скручивания локонов, создания дредов или создания изменчивого вида, соединяя прямые пряди волос вместе.
  • Чтобы сохранить стиль, держите баллончик с лаком для волос на расстоянии вытянутой руки и затем трижды обведите волосы по 10 секунд за раз.
  • Постарайтесь уложить очень вьющиеся волосы, когда они влажные, для лучшего результата, но убедитесь, что ваши волосы не мокрые (аккуратно промокните полотенцем, чтобы удалить излишки воды), чтобы средства для укладки плотно закрепились.
  • Никогда не наносите гель, а затем сушите волосы феном, иначе у вас останутся шелушащиеся остатки.

Независимо от того, полон ли ваш шкаф в ванной комнате новейших и лучших товаров, или вы только начали создавать коллекцию, эти советы о конкретных продуктах для волос, о том, как использовать их в волосах, и что лучше всего подходит для определенных причесок обязательно помогут вам!

Чтобы помочь вам разобраться в лабиринте продуктов для укладки, THS составила глоссарий продуктов для укладки, которые вам понадобятся для создания любого великолепного образа.

Мусс


Описание: пенистый легкий продукт.
Сила удержания: 6 из 10.
Применение: придает волосам объем, упругость и объем. Уменьшает статическое электричество.
Отлично подходит для: вьющихся волос, тонких волос и ослабленных волос, требующих подтяжки.
Идеально для: создания тела, движения и подчеркивания локонов.

Советы:

  • Небольшое количество при сушке феном придает волосам объем и мягкую фиксацию.
  • Распределите мусс в руках перед нанесением на волосы.
  • Мусс может сделать волосы липкими и хрустящими, если не сушить феном или использовать слишком много.

Обеспечивает более мягкую, более естественную фиксацию, чем гель.

Размещение продукта: можно использовать по всей длине волос для придания прядям объема и объема. Можно наносить на свежевымытые, влажные или сухие волосы. Мусс для влажных волос избавит от завитков, а для сухих — изменит прическу, не добавляя ощущения «липкости».Мусс придаст объем тонким волосам и сделает их более густыми. Нанесите непосредственно на корни влажных волос, чтобы придать им объем и подтяжку.

лари

Описание: прозрачное, тяжелое, похожее на комок вещество.
Сила фиксации: 10 из 10.
Применение: отлично подходит для создания беспорядка по текстуре волос, удержания колючих волос на месте и удержания коротких волос распущенными.
Отлично подходит для: моделирования коротких волос и укладки расплетающихся прядей.Гель придаст выразительности коротким локонам и не рекомендуется для тонких или плоских волос, так как он утяжеляет их.
Идеально подходит для: ирокезов, завитков и гладкой спинки.

Советы:

  • Использование слишком большого количества геля может быть смертельным для вашего образа, а слишком маленькое — менее эффективным.
  • Примерно столовая ложка продукта — это все, что нужно. Чтобы гель снова стал активным, смочите волосы небольшим количеством воды и снова растрите.
  • Большинство гелей имеют разную силу, чтобы обеспечить более жесткую или более слабую фиксацию в зависимости от вашего типа волос и стиля, который вы хотите достичь.

Сильнее лака для волос, но слабее воска. Гель укрепит ваши волосы и придаст им влажный вид.

Размещение продукта: нанесите небольшое количество геля на корни волос для дополнительного объема. Нанесение геля на кончики волос утяжелит волосы.

Гель-воск


Описание: Выглядит как гель, но выглядит как воск.
Сила удержания: 5 из 10.
Применение: придает волосам мягкий и растрепанный вид, не делая их жесткими.
Отлично подходит для: более коротких волос и подойдет для более длинных стилей, которые требуют объема, пышности и стойкости без утяжеления.
Идеально подходит для: коротких и вьющихся причесок. Волнистые и остроконечные прически.

Советы:

  • Чтобы добиться максимального эффекта от гелевого воска, согрейте его в руках перед нанесением и убедитесь, что он равномерно распределен.
  • Используйте небольшое количество гелевого воска для создания полувлажного эффекта.

Обеспечивает более сухой и жесткий финиш, чем гель.

Размещение продукта: Гель-воск может быть нанесен на определенные участки ваших волос для создания вашего образа, например, на кончики для создания взмахов и шипов.

Гель-спрей


Описание: очень похож на лак для волос, но имеет меньшую стойкость.
Сила фиксации: 8 из 10.
Применение: гель-спрей удерживает волосы на месте, не оставляя белых следов или твердого покрытия.
Отлично подходит для: укладки, так как при этом волосы будут двигаться по всей длине. Более короткие и небрежные фасоны хорошо держатся с гелевым спреем, не будут выглядеть мокрыми и не утяжеляющими.
Идеально для: завитков и фиксации.

Советы:

  • Слегка распылите на волосы в качестве завершающего инструмента после завершения укладки.
  • Гель-спрей не утяжеляет волосы и не создает мокрый вид.

Позволяет нанести на волосы более легкое и равномерное прикосновение геля.

Размещение продукта: брызг на весь ваш стиль для удержания.

Воск


Описание: смолистая субстанция, которая превращается в пасту.
Сила фиксации: 2 из 10.
Применение: воск лучше всего подходит для растрепанных волос и отлично подходит для создания взмахов и определения многослойных волос.
Отлично подходит для: разглаживания и закручивания коротких прядей и разделения прядей.
Идеально подходит для: уменьшения завитков и создания скульптурных образов.

Советы:

  • Потрите воск между ладонями, чтобы согреть его, и с ним будет легче работать.
  • Согрейте особо твердые продукты с помощью фена.
  • Воск может выглядеть жирным на длинных прическах, так что не торопитесь.

Обеспечивает очень сильную фиксацию, особенно для вьющихся волос. Отлично подходит для текстурирования.

Размещение продукта: используйте по всей длине волос экономно — небольшое количество имеет большое значение.Используйте на концах для дополнительной текстуры и четкости. Используйте, чтобы держать челку ровно и ровно.

Лосьон Sculpture


Описание: прозрачный гель с жидкой текстурой.
Сила фиксации: 5,5 из 10.
Применение: можно использовать как альтернативу муссу для вьющихся волос или как средство для укладки при сушке феном.
Отлично подходит для: добавления волнистости прямым волосам.
Идеально подходит для: создания небрежного образа и добавления объема волосам при сушке феном.

Советы:

  • Столовая ложка лосьона для скульптуры достаточна, чтобы при сушке феном создать мягкий естественный локон или тело тонких волос.
  • Нанесите лосьон для скульптуры на равномерно влажные волосы. Слишком влажные волосы разбавляются, а слишком сухие волосы препятствуют равномерному распределению.

Укрепляет густые волосы и придает им пышность.

Размещение продукта: равномерно нанесите лосьон для скульптуры на волосы для достижения наилучших результатов.

Разглаживающий блеск


Описание: маслянистая жидкая субстанция, которая в основном используется для придания блеска.
Сила фиксации: 1 из 10.
Применение: можно использовать для любого типа волос для придания блеска. Уменьшает статическое электричество.
Отлично подходит для: любого типа и стиля волос, но особенно хорош для разглаживания вьющихся волос.
Идеально для: прямых фасонов.

Советы:

  • Требуется совсем небольшое количество, так как слишком большое количество продукта приведет к образованию маслянистых остатков и сделает волосы не вымытыми.
  • Разглаживающий блеск — отличный завершающий продукт, и его следует наносить на корни только после того, как вы нанесли большую часть продукта на концы, чтобы избежать «жирного» вида.

Придает сияющий блеск прядям и контролирует расплывающиеся пряди и вьющиеся волосы.

Размещение продукта: лучше всего использовать через середину и концы. Избыток сыворотки у корней сделает волосы жирными.

Лак для волос


Описание: поставляется в баллончике и распыляется прямо на волосы для фиксации.
Сила фиксации: 10 из 10.
Использование: может использоваться как альтернатива гелевому спрею и сохраняет прочную фиксацию в течение всего дня.
Отлично подходит для: вьющихся волос, прически, взлохмаченных и взъерошенных волос.
Идеально для: Upstyles.

Советы:

  • Распылите лак для волос на расстоянии вытянутой руки и не используйте слишком много, иначе у вас останутся белые шелушащиеся остатки, похожие на перхоть.
  • Распылите лак для волос на руки, а затем нанесите на пряди для естественного и стойкого вида.

Отлично подходит для создания фиксации, объема и пышности, а также для контроля расплывающихся прядей.

Размещение продукта: использовать на сухих прическах в качестве завершающего продукта для сохранения и сохранения формы. Не концентрируйте спрей в одной конкретной области, иначе вы получите одну жесткую, искусственно выглядящую секцию.

Спрей для текстуры волос


Описание: спрей с текстурой без соли, придающий вам всю сексуальность пляжных волос, без сухой, зернистой и хрустящей текстуры, часто используемой при помощи спреев для серфинга.Без повреждающей влаги соли.
Использование: создает текстуру для мягких и пышных волнистых волос.
Отлично подходит для: всех трипов для волос.
Идеально подходит для: пляжных волос.

Советы:

  • разбрызгивание туда и сюда придает прядям сухую текстуру.
  • , чтобы придать волнам больше объема, используйте щипцы для завивки или утюжок.

Отлично подходит для создания мягких пляжных волос в жаркие и влажные дни.

Нанесение продукта: Нанесите на влажные или сухие волосы и продолжайте наносить слой до тех пор, пока не получите текстурированный вид.

Увлажняющий крем для волос


Описание: кремообразной или маслянистой текстуры.
Применение: укрощает завитки, разглаживает пряди и увлажняет сухие пряди.
Отлично подходит для: вьющихся и волнистых волос или волос, склонных к сухости.
Идеально подходит для: вьющихся и вьющихся волос.

Советы:

  • Наносите после мытья, кондиционирования и сушки волос для дополнительного увлажнения.
  • Используйте во время укладки, чтобы пряди оставались гладкими и питательными.
  • Не наносите слишком много, иначе вы рискуете перегрузить волосы и утяжелить их.

Борется с завиванием и контролирует сухость.

Размещение продукта: нанесите на волосы.

Лак для волос


Описание: спрей, который сильнее лака для волос.
Сила удержания: 10 из 10.
Применение: можно использовать с любым типом волос, обеспечивая прочную фиксацию.
Отлично подходит для: стилей, которым требуется очень прочная фиксация.
Идеально для: стилей.

Советы:

  • Требуется совсем небольшое количество лака, его следует распылять на расстоянии вытянутой руки.
  • В отличие от лака для волос, лак для волос придает волосам блеск и фиксацию.
  • В отличие от лака для волос, лак для волос придает волосам блеск и фиксацию.

Дает более плотную и прочную фиксацию, чем лак для волос.

Размещение продукта: распылите на всю готовую салфетку для надежной фиксации. Распыляйте прямо на корни для создания объема.

Крем для литья под давлением


Описание: альтернатива воску с менее глянцевой поверхностью.
Сила фиксации: 2 из 10.
Применение: Формовочный крем идеально подходит для создания мягких локонов, взмахов, волн и мягких укладок вверх, не утяжеляя волосы.
Отлично подходит для: определения слоев и длины волос.
Идеально Для: текстурирования, особенно коротких причесок.

Советы:

  • Для получения ровного покрытия средства для укладки лучше всего работают, если их слегка согреть руками перед нанесением на волосы.

Позволяет скручивать, лепить и придавать волосам различный вид.

Размещение продукта: нанесите на сухие волосы для идеального результата.Используйте на влажных волосах для текстуры.

Сухой шампунь в порошке


Описание: порошок, который впитывает излишки масла в волосах.
Применение: мгновенно создает тело, достойное Бардо, продлевает срок службы сильно поношенной прически, заплетает косы и помогает удерживать прически.
Отлично подходит для: увеличения челки, подтягивания корней и поддержания прически.
Идеально для: для увеличения объема тонких волос и сохранения локонов.

Советы:

  • Нанесите сначала на руки, а затем вотрите в сухие волосы.
  • высушите его феном с помощью плоской кисти, чтобы создать объем.

Чаще всего используется для поддержания выпрямленных прядей как можно дольше между стирками.

Размещение продукта : приподнимите волосы, надуйте их и помассируйте.

Термозащитное средство


Описание: пенистый легкий продукт.
Применение: Независимо от того, есть ли у вас вьющиеся волосы или прямые волосы, густые или тонкие волосы, добавление формы тепловой защиты к вашему режиму может предотвратить секущиеся кончики, остановить ломкость и сгладить вылетание, которое обычно возникает из-за недостатка влаги при постоянном воздействии. тепловая укладка феном.
Отлично подходит для: предотвращения секущихся концов и остановки поломки.
Идеально Для: сглаживания разносов, которые обычно возникают в результате тепловой укладки с помощью фена.

Советы:

  • укладывайте феном и расческой или уложите волосы и дайте им высохнуть естественным образом перед укладкой.

Ваш стиль будет длиться весь день, не чувствуя себя хрустящим или жестким.

Размещение продукта : равномерно распределите по влажным волосам.При нанесении продукта на слегка влажные волосы термозащитное средство лучше закрывает кутикулу и помогает удерживать влагу перед сушкой феном.

Лифт, объемный спрей


Описание: спрей.
Применение: Этот спрей для подъема корней помогает волосяным фолликулам приподнять корень, приподнять конский хвост или добавить немного «крахмала» для фиксации формы при тепловой укладке.
Отлично подходит для: фиксации формы прически при тепловой укладке.
Идеально для: создания объема.

Советы:

  • Распылите на кисть, расческу или руки, чтобы подкрасить в любое время.

Ваш стиль будет гладким и невесомым, не повредив прическу или скульптуру

Размещение продукта : Распылите волосы, приподнимите и нагрейте, затем разгладьте щеткой.

Бальзам для волос


Описание: жидкое средство для укладки, например кондиционер для волос.
Применение: Бальзам для волос ухаживает за кожей и наносит его на волосы: он приходит на помощь в случае чрезмерной обработки.
Отлично подходит для: тонких, волнистых или вьющихся волос, которые непослушны и непослушны.
Идеально для: локонов.

Советы:

  • Больше волос, больше Бальзама.
  • Используйте на сухих волосах, чтобы исправить завитки и расплывчатые волосы.

Отлично подходит для выпрямления и придания блеска.

Размещение продукта : обработайте влажные волосы пальцами или расческой и дайте высохнуть на воздухе.

Выпрямляющий бальзам


Описание: жидкое, часто прозрачное средство для укладки.
Применение: подготавливает волосы к прямой укладке с помощью инструментов для укладки и помогает улучшить естественно прямые волосы.
Отлично подходит для: , чтобы волосы оставались гладкими и не завивались во время выпрямления с помощью утюга или фена. Также поможет сократить время укладки при использовании инструментов для укладки с подогревом, чтобы получить прямой вид.
Идеально Для: прямых гладких стилей.

Советы:

  • Начните с небольшого количества продукта и добавляйте больше только при необходимости.
  • Обработайте им нижнюю и концевые части волос, там, где продукт, скорее всего, нужен больше всего.
  • Используйте выпрямляющий бальзам, который также выполняет функции тепловой защиты, чтобы ухаживать за волосами при использовании нагревательных инструментов.

Отлично подходит для выпрямления и придания блеска.

Размещение продукта : бегите по всей длине, прежде чем выпрямить волосы феном или утюжком для выпрямления, чтобы получить прямые и гладкие пряди с меньшими затратами времени и усилий.

Нужна прическа, чтобы попробовать эти изделия? Взгляните на библиотеку TheHairStyler.com. У нас есть 1000 или причесок на ваш выбор, в том числе прямые, волнистые, вьющиеся, короткие, длинные, прически, средней длины, мужские, салонные и стили знаменитостей!

html — Как задать стиль input type = «range»

На этот вопрос уже есть ответы :

Закрыт в прошлом году.

Я пытаюсь стилизовать этот элемент. Я никогда не делал этого раньше и не могу найти решение своей проблемы.

Я просто хочу добавить border-radius к краям, добавить box-shadow к этой точке, которая является перетаскиваемой, и основная причина, по которой я спрашиваю, заключается в том, как добавить эту более низкую непрозрачность сбоку, которая еще не выбрано.

Я не знаю, нужно ли это делать с помощью Javascript, или я могу просто сделать это с помощью css, но моя проблема:

Так теперь выглядит мой ассортимент

Моя цель — это

Поскольку я никогда раньше не стилизовал этот элемент, весь этот CSS взят из нескольких статей, которые я нашел в Google.Есть ли что-нибудь для этого, например, фон: активный и фон: неактивный ?

Спасибо.

  .container {
  цвет фона: красный;
  ширина: 30%;
  заполнение: 1em;
  выравнивание текста: центр;
}

input [type = "range"] {
    ширина: 100%;
}

input [type = range] {
    -webkit-appearance: нет;
}

input [type = range] :: - webkit-slider-runnable-track {
    высота: 0,35 мм;
    фон: белый;
    граница: нет;
    радиус границы: 3 пикселя;
}

input [type = range] :: - webkit-slider-thumb {
    -webkit-appearance: нет;
    граница: нет;
    высота: 1.1em;
    ширина: 1.1em;
    радиус границы: 50%;
    фон: белый;
    маржа сверху: -4px;
}

input [type = range]: focus {
    наброски: нет;
}  
  

ВЫСОТА

ВЕС

html — Проблемный ползунок ввода диапазона стилей

html — Проблемный ползунок ввода диапазона стилей — qaru

Спросил

Просмотрено 7к раз

Я пытаюсь сделать базовый стиль во вводе диапазона html следующим образом:

HTML

  
  

CSS

  input [type = range] :: - webkit-slider-thumb {
  -webkit-appearance: нет;
  фон: красный;
  высота: 20 пикселей;
  ширина: 20 пикселей;
}
  

Я также сделал Codepen, который вы можете посмотреть.

Вы заметите, что если вы закомментируете стили background, , height, и width, , большой палец исчезнет. Значит, что-то работает. Но с примененными стилями я ожидал, что это будет красный квадрат 20px X 20px . Но, увы, я просто вижу стиль большого пальца по умолчанию.

4

Пожалуйста, сверьтесь с ответом ниже

  input [type = range] {
   -webkit-appearance: нет;
}
input [type = range] :: - webkit-slider-runnable-track {
   ширина: 300 пикселей;
   высота: 5 пикселей;
   фон: #ddd;
   граница: нет;
   радиус границы: 3 пикселя;
}
input [type = range] :: - webkit-slider-thumb {
   -webkit-appearance: нет;
   граница: нет;
   высота: 16 пикселей;
   ширина: 16 пикселей;
   радиус границы: 50%;
   фон: золотарник;
   маржа сверху: -4px;
}
input [type = range]: focus {
   наброски: нет;
}
 input [type = range]: focus :: - webkit-slider-runnable-track {
   фон: #ccc;
}
input [type = range] {
   / * исправлена ​​ошибка, из-за которой FF не мог применить стиль фокуса * /
   граница: сплошной белый 1px;
   / * требуется для правильного определения размера дорожки в FF * /
   ширина: 300 пикселей;
}
 input [type = range] :: - moz-range-track {
   ширина: 300 пикселей;
   высота: 5 пикселей;
   фон: #ddd;
   граница: нет;
   радиус границы: 3 пикселя;
}
 input [type = range] :: - moz-range-thumb {
   граница: нет;
   высота: 16 пикселей;
   ширина: 16 пикселей;
   радиус границы: 50%;
   фон: золотарник;
}

/ * скрыть контур за рамкой * /
input [type = range]: - moz-focusring {
   контур: сплошной белый 1px;
   контур-смещение: -1px;
}
 input [type = range]: focus :: - moz-range-track {
   фон: #ccc;
}

/ * для ie * /

input [type = range] :: - ms-track {
   ширина: 300 пикселей;
   высота: 5 пикселей;

/ * убираем цвет bg с дорожки, вместо этого будем использовать ms-fill-lower и ms-fill-upper * /
   фон: прозрачный;

/ * оставляем место для большого пальца, чтобы он мог переполняться прозрачной рамкой * /
   цвет границы: прозрачный;
   ширина границы: 6 пикселей 0;

/ * убираем метки по умолчанию * /
   цвет: прозрачный;
}
input [type = range] :: - ms-fill-lower {
   фон: # 777;
   радиус границы: 10 пикселей;
}
input [type = range] :: - ms-fill-upper {
   фон: #ddd;
   радиус границы: 10 пикселей;
}
input [type = range] :: - ms-thumb {
   граница: нет;
   высота: 16 пикселей;
   ширина: 16 пикселей;
   радиус границы: 50%;
   фон: золотарник;
}
input [type = range]: focus :: - ms-fill-lower {
   фон: # 888;
}
input [type = range]: focus :: - ms-fill-upper {
   фон: #ccc;
}  
    

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *