Petr Bouř, Lukáš Jandík, Matěj Šebek

Prezentace na téma: "Petr Bouř, Lukáš Jandík, Matěj Šebek"— Transkript prezentace:

1 Petr Bouř, Lukáš Jandík, Matěj Šebek
m s Stirlingův motor Petr Bouř, Lukáš Jandík, Matěj Šebek

2 Obsah Princip Historie Moderní využití Naše měření
Zhodnocení a diskuse

3 Princip Zařízení k převodu tepelné energie na mechanickou
Na principu rozdílu teplot Jedna komora se zahřívá a druhá ochlazuje

4 Princip Typ Alpha Dva kolmé válce s rozdílnou teplotou

5 Princip Cyklus

6 Princip Typ Beta Jenom jeden válec

7 Princip Cyklus

8 Princip Stirlingův cyklus Podobný Carnotovu cyklu
1-2 – isotermická expanze 2-3 – isochorické ochlazení 3-4 – isotermické komprese 4-1 – isochorické oteplení

9 Princip Opravdový P-V diagram

10 Princip Účinnost závisí na konstrukci, rozdílu teplot a výkonu
Nejefektivnější ve vesmíru Naše teoretická účinnost: Zdroj tepla – 7,5% Termická účinnost – 25% Vnitřní účinnost – 72% Mechanická účinnost – 47% Celková účinnost - 0,6%

11 První teplovzdušný motor
Leonardo da Vinci – první nákres jednoduchého

12 Robert Stirling Narodil se 25. října 1790 ve Skotsku
Byl to duchovní a vynálezce Otec Patrika a Jamese Stirlingových Zemřel v roce 1878

13 Nicolas Léonard Sadi Carnot
Narozen v roce 1796 v Paříži Byl to Francouzský vojenský inženýr “ Reflections on the Motive Power of Fire“ Carnotův cyklus "Father of thermodynamics"

14 Stirlingův motor Svoje jméno získal od Dánského inženýra Rolfa Meijera
Označuje veškeré typy motorů s uzavřeným regenerativním cyklem plynu

15 První patent pod názvem “ Heat Economiser“ v roce 1816 (v jeho 26 letech)
1818 první praktické použití motoru – čerpání vody z místního kamenolomu během občanské Monitor, poháněný teplovzdušným války v Americe John Ericsson zkonstruoval bojový člun motorem

16 Stirlingův motor Ericsson se později věnoval výrobě tepelných motorů využívaných zejména jako čerpadla Důvody úspěchu – bezpečnost, nenáročnost výroby a údržby, nízkou cenu Poprvé využil jako pohon sluneční energii S nástupem spalovacího motoru zaniká o tento typ motoru zájem

17 Stirlingův motor Elektrocentrála vyrobená firmou Philips v 50. letech 20. století Kompaktní, malý a tichý stroj pro napájení radiostanic S příchodem tranzistorů prudce klesla spotřeba radiostanic a elektrocentrály ztratili svůj smysl

18 Stirlingův motor V současnosti se hlavně uvažuje o jeho aplikaci při výrobě ekologické energie Náhrada fotovoltaických článků V Čechách firma Tendom

19 Moderní využití Motor MOD1, MOD2 (NASA, Ford, GM) Ponorky
Vesmírný výzkum Chlazení mikroprocesorů Solární energetika

20 EXPERIMENTY

21 CO SE DOZVÍME? I. a II. termodynamický zákon vratné cyklické děje
izochorické a izotermické změny ideální plyn účinnost přeměna tepla termální čerpadlo

22

23 CO LZE MĚŘIT? frekvence otáček změny teploty válců
tlak plynu v chladícím válci objem plynu v chladícím válci

24 CO TÍM ZJISTÍME? práci Stirlingova motoru výkon Stirlingova motoru
účinnost Stirlingova motoru vlastnosti Stirlingova motoru

25 PŘÍPRAVA určení účinnosti hořáku (96% líh) kalibrace senzorů
nastavení osciloskopu přepočtení signálu napětí na veličiny

26 ÚČINNOST HOŘÁKU doba 60 min 10 min 47 min spálený 29 ml 4,6 ml 20,4 ml
objem hustota lihu 0,83 g/ml výhřevnost 25 kJ/g m/t 6,69 mg/s 6,17 mg/s 5,99 mg/s tepelný výkon W 178 W 173 W

27 KALIBRACE TLAKU

28

29 OTÁČKY BEZ ZÁTĚŽE start na T  80K ... 900 ot./min
ustálení teplot a otáček chladič T  70C

30 GENERÁTOR dokáže rozsvítit žárovičku =) otáčky se mění dle zátěže

31 pV DIAGRAM teoreticky

32 pV DIAGRAM prakticky

33 ZJIŠTĚNÍ zatížením vzroste rozdíl tlaků (plocha pV)
nezatížený má maximální otáčky 1000 ot./min zastaví se při cca 250 ot./min teplota chladiče roste při snížení otáček nejvyšší výkon generátoru při cca 600 ot./min tepelná účinnost cca 25 % skutečná celková účinnost školního modelu mnohem nižší

34 IZOTERMICKÁ EXPANZE vykonaná práce

35 IZOCHORICKÉ OCHLAZENÍ

36 IZOTERMICKÉ STLAČENÍ dodaná práce

37 IZOCHORICKÉ OHŘÁTÍ

38 PRINCIP REGENERACE uložení tepelné energie během izochorického ochlazení regenerace během izochorického ohřátí

39 ÚČINNOST TEP. MOTORU Carnot roste s T

40 REÁLNÝ STIRLINGŮV DĚJ konstantní fázový posun válců
žádné ostré úhly v pV diagramu velká rychlost plynu při 1000 ot./min neodpovídá izotermickému ději princip regenerace neplatí 100% část plynu se nedostane ke chladiči pracující válec zcela netěsní velké ztráty tlaku tření mech. částí a proudícího plynu

41 pV DIAGRAM vs. IZOTERMY

42 CELKOVÁ ÚČINNOST ŠKOLNÍHO MODELKU
účinnost hořáku cca 7 % tepelná účinnost cca 25 % mechanická účinnost cca 20 % celkem cca 0,6 %

43 TERMÁLNÍ ČERPADLO děje probíhají v opačném směru...

44 Děkujeme FJFI ČVUT ing.Vojtěchu Svobodovi bc.Tomáši Markovičovi