Temperatura pracy modeli silników Stirlinga: Różnice pomiędzy wersjami

Wersja z 12:36, 6 cze 2017

Zapewne osoby zainteresowane budową modeli silników Stirlinga zadają sobie pytanie o rzeczywiste temperatury ich pracy. Dlaczego chociaż powinny się tym zainteresować? Ponieważ od tego zależą materiały jakich należy użyć oraz technologia budowy modelu. Temperatura pracy będzie miała wpływ również na wyniki obliczeń termodynamicznych, o ile oczywiście ktoś je przeprowadzi.

Oczywiście prowadzone przez nas pomiary termowizyjne są pobieżne. Modele nie zostały należycie przygotowane do testów. Tzn. Aby pomiary były w pełni miarodajne, należało by badane modele polakierować czarną matową farbą. Zapewniło by to prawidłowe warunki wypromieniowywania ciepła oraz zapobiegło odbiciom obrazu w błyszczących elementach maszyn. Mimo to wykonane zdjęcia termowizyjne wystarczają aby się zorientować w warunkach pracy modeli.

Weźmy na początek nasz ulubiony model. Silniki tej serii były przez nas dość dobrze dopracowane. A nawet przebadane. Tzn. w swoim czasie, trochę "dla jaj", zbadaliśmy nawet przebiegi ciśnienia wewnątrz silnika i wykonaliśmy wykres indykatorowy. Stąd wiemy, że model osiągał moc indykatorową ok. 2,5W :)

Ale co z temperaturą pracy?

Chwilę po podpaleniu palnika wygląda to tak:

Widać, że palnik jeszcze jeszcze się nie rozpalił. 30 sekund później, gdy silnik może już pracować, jest już tak:

Warto zwrócić uwagę, że temperatura części gorącego denka przekracza 150 st.C. Górnej granicy temperatury (rozżarzone włókna knota palnika) niestety się nie dowiemy, ponieważ w zastosowanym trybie pracy kamera termowizyjna kończyła zakres swojej pracy na 360 st.C. Na kolejnym zdjęciu wykonanym parę minut później, efekt już nie występuje. Widać, że knot się wypalił:

Popatrzmy co się dzieje w górnej części modelu:

Niewiele. Niestety obudowa płaszcza wodnego (pustego) utrudnia nam obserwację cylindra wyporowego. Spójrzmy zatem pod innym kątem:

Oczywiście górne denko nie ma temperatury 20 st.C. Jaka panuje tam temperatura informują nas króćce. Trzeba przyznać, że jest tam dość chłodno. Widać też, że temperatura czynnika roboczego przy wlocie do rurki łączącej cylindry wynosi ok. 30 st.C. Popatrzmy na całą rurkę:

Czyli temperatura czynnika roboczego wzdłuż rurki spada i tłok roboczy pracuje w zasadzie w temperaturze pokojowej. Warto zwrócić uwagę na duży gradient temperatury obudowy płaszcza wodnego. Spowodowany jest on brakiem wody. Oczywiście nie można przyjąć, że płaszcz wodny (lub inny radiator) jest niepotrzebny. Pamiętajmy, że silnik pracował dopiero paręnaście minut. Po paru godzinach pracy na pewno jego temperatura była by znacznie wyższa. Na niektórych imprezach edukacyjnych nasze modele pracowały nawet po 6 godzin non-stop zachowując sprawność techniczną. Oczywiście w płaszczu wodnym z wodą ;) Co się stanie po napełnieniu płaszcza wodą? Temperatura części zimnej trwale się ustabilizuje: