روش ساخت موتور استرلینگ (Stirling Engine)
چکیده مقاله
انفجار در دیگهای موتور بخار به علت وجود فشار خیلی زیاد، همواره یکی از بزرگترین تهدیدهایی بوده که وجود داشته است؛ از این رو برای رفع این مشکل، موتور استرلینگ اختراع شد که در این مقاله به روش ساخت موتور استرلینگ (Stirling Engine) خواهیم پرداخت.
فهرست مطالب این مقاله
آکادمی نیک درس امیدوار است که مشتاقانه به مطالعه این مقاله بپردازید.
موتور استرلینگ (Stirling Engine) چیست؟
یک موتور رفت و برگشتی است که در سال ۱۸۱۶ میلادی بوسیله یک اسکاتلندی به نام «رابرت استرلینگ» برای جایگزینی موتور بخار اختراع شد. در این موتور انرژی مکانیکی از تبدیل انرژی حرارتی سوخت بدست میآید که با گرم و سرد شدن سیال حبس شده در سیلندر اتفاق میافتد.
انواع موتور استرلینگ
• موتور استرلینگ آلفا
• موتور استرلینگ بتا
• موتور استرلینگ گاما
• موتور استرلینگ چرخشی
• موتور استرلینگ دوطرفه
نحوه کارکرد موتور استرلینگ
برای یادگیری روش ساخت موتور استرلینگ نیاز است که با عملکرد این موتور آشنا باشیم؛ موتور استرلینگی که خواهیم ساخت از چند بخش مهم تشکیل شده است:
فلایول: با حفظ حرکت خود، موتور را به مرحله بعدی میبرد، در ضمن چرخ طیار نام دیگر فلایول میباشد.
• پیستون جابجایی: گرم یا خنک کردن موتور با جابجا نمودن هوا وظیفه این بخش است.
• پیستون قدرت: جذب انقباض و انبساط سیال کار (عامل) در این قسمت روی میدهد.
فرآیند تولید انرژی مکانیکی در موتور استرلینگ طی ۴ مرحله صورت میپذیرد:
1. در گام نخست با بالا رفتن پیستون جابجایی، هوا به سمتی که گرم است هدایت میشود که این کار سبب گرم شدن هوا میگردد.
2. در مرحله دوم با انبساط هوایی که گرم است موجب فشار به پیستون به سمت بیرون میشود که نتیجه آن چرخش چرخ خواهد بود.
3. در گام بعدی با پایین آمدن پیستون، هوا به طرفی که خنکتر است حرکت میکند.
4. و در گام آخر انقباض هوای سرد و خنک سبب میشود پیستون به داخل بیاید و علاوه بر چرخش چرخ، موجب تکرار شدن این چرخه گردد.
حال که با موتور استرلینگ، انواع آن و همچنین نحوه عملکردش آشنا شدیم به سراغ روش ساخت موتور استرلینگ خواهیم رفت.
روش ساخت موتور استرلینگ به زبان ساده
موتور استرلینگی که در این آموزش قصد ساخت آن را داریم از نوع جابجا شونده میباشد که از چند عنصر اصلی تشکیل شده است:
• منبع گرما
• گرماگیر
• گاز
• مبدل گرما
• پیستون
مواد مورد نیاز برای ساخت موتور استرلینگ
1. بطری پلاستیکی (تقریبا ۲ لیتری)
2. قوطی آلومینیومی
3. سیم فولادی از جنس گالوانیزه (۱۶ گیج)
4. چوب درخت بالسا (تقریبا به اندازه ۱/۱۶ اینچ یعنی حدود ۱.۶ سانتیمتر)
5. چاپستیک یکبار مصرف (چوب غذاخوری چینی یکبار مصرف)
6. چسب دوقلو
7. لوله مسی (۳/۴ اینچ)
8. چسب قطرهای
9. چسب سفید
10. نوار شفاف
11. ۲ بچ اپوکسی از نوع دلخواه (به عنوان گرمازا)
12. درپوش چسب ماتیکی یا چیزی مشابه آن
13. لوله برنجی با قطر داخلی ۱/۱۶ اینچ
14. لوله برنجی با قطر خارجی ۱/۱۶ اینچ
15. سیدی یا دیویدی
16. روغن یا گریس
17. تعدادی مقوا
ابزارهایی که برای ساخت موتور استرلینگ مورد نیاز است:
• قیچی
• چاقو
• اره
• انبردست
• سیمچین
• خطکش و گونیا
• کاغذ ماسه یا پشم فولادی
در گام بعدی از روش ساخت موتور استرلینگ به سراغ آماده کردن قطعات میرویم.
آماده سازی قطعات
1. ابتدا یک نوار باریک ۱/۲ اینچی از بطری پلاستیکی را برش دهید.
2. با قوطی آلومینیومی که داریم یک ورق آلومینیومی ایجاد کنید. (بالا و پایین قوطی را برش داده سپس از وسط قوطی مجدد عمل برش را انجام دهید)
3. پاکسازی و شفاف کردن ورق آلومینیومی بوسیله پشم فولادی یا کاغذ ماسه گام بعدی خواهد بود.
4. روی ورق آلومینیومی دو دایره کشیده و آنها را برش دهید. (از بطری پلاستیکی برای کشیدن دایره میتوانید استفاده کنید)
5. از چوب بالسایی که دارید دو مربع به اندازههای ۱ * ۱ اینچ برش دهید.
6. بر روی مرکز سیدی یا دیویدی که دارید یکی از چوبهای مربعی که در بالا ایجاد کردید را با چسب بچسبانید؛ سپس در مرکز سیدی یا دیویدی که چوب مربعی شکل قرار گرفته یک سوراخ ۱/۱۶ اینچی ایجاد نمایید.
7. در این مرحله چوب مربعی دیگر را به سمت دیگر سیدی یا دیویدی که چوب ندارد بوسیله چسب بچسبانید.
8. مانند مرحله ۷ مرکز سیدی یا دیویدی را مشخص کرده و مربعی که سالم است را به اندازه ۱/۱۶ اینچ سوراخ کنید.
9. به اندازه ۲ اینچ از لوله را با اره برش داده و بوسیله پشم فولادی یا کاغذ ماسه آن را صیقل دهید.
10. بوسیله بطری پلاستیکی ۲ دایره روی مقوا کشیده و برش دهید، سپس آنها را با چسب به هم چسبانده و مرکز دایره را مشخص نمایید.
11. درپوش چسب ماتیکی را با چسب نواری بپیچانید به صورتی که هوا در لوله مسی قرار بگیرد. (باید به نحوی این کار انجام گیرد که با مقدار کمی روغن، جاذبه بتواند لوله ۲ اینچی را حرکت دهد)
12. یک تکه ۳ اینچی از سیم فولادی را برش دهید، و یک حلقه دایره شکل در وسط آن ایجاد کنید؛ و انتهای سیمها را به طرف داخل برای لنگر انداختن در اپوکسی خم کنید.
13. درپوش چسب ماتیکی را با مخلوطی از ۲ بچ اپوکسی که داریم پر کنید، سپس حلقه سیمی که در مرحله قبل ساختید را از پایههای آن داخل مخلوط اپوکسی قرار دهید.(حدود ۱/۴ اینچ حلقه باید از سطح درپوش بیرون بماند، با یک خلال دندان سیم را ثابت نگه دارید تا اپوکسی سفت شود)
14. یک قطعه ۱/۴ اینچی از لوله برنجی با قطر داخلی ۱/۱۶ و یک تکه ۴ اینچی از لوله با قطر خارجی ۱/۱۶ برش دهید.
در ادامه مقاله روش ساخت موتور استرلینگ به سراغ درست کردن بدنه موتور میرویم.
آکادمی نیک درس امیدوار است که مشتاقانه به مطالعه ادامه این مقاله بپردازید.
مراحل ساخت بدنه موتور استرلینگ
1. یک طرف نوار پلاستیکی را با ورق آلومینیومی دایرهای که قبلا ساختید با چسب دوقلو بچسبانید.
2. در مرکز ورق آلومینیومی دیگر یک سوراخ برای لوله ۱/۱۶ اینچی درست کرده و لوله را با چسب در سوراخ ورق بچسبانید.(لوله هم سطح ورق باشد)
3. در گام بعدی یک سوراخ ۱/۱۶ اینچی در مرکز مقوای دایرهای ایجاد کنید، سپس با مقداری زیادی چسب، لوله ۱/۱۶ اینچی را به سوراخ ایجاد شده بچسبانید؛ این بخش پیستون جابجایی نام دارد. (در ضمن دقت داشته باشید که لوله بر مقوا عمود بوده و همچنین چسب در داخل لوله باشد که آن را مسدود کند).
4. پس از خشک شدن چسب، روی ورق آلومینیومی که لوله به آن چسبیده یک سوراخ ۳/۴ اینچی مابین مرکز دایره و لبه ورق ایجاد کنید؛ سپس لولهای که در مرحله قبلی به مقوا چسباندیم (پیستون جابجایی) را بوسیله لوله با قطر داخلی ۱/۱۶ اینچی از بالا خارج کرده و ۱/۴ قسمت بالایی لوله را ۹۰ درجه خم کنید.
5. با چسب دوقلو کف ورق آلومینیومی را به سمت دیگر بطری پلاستیکی و لوله مسی ۳/۴ اینچی را بر روی سوراخ ورق آلومینیومی بچسبانید.
6. ۴ عدد چاپستیک به اندازه قطر ورق آلومینیومی و ۲ عدد به اندازه شعاع ورق برش دهید؛ سپس چاپیستیکهای بزرگتر را طوری روی ورق آلومینیومی بچسبانید تا لوله مابین این دو چاپستیک و عمود بر لوله مسی قرار بگیرند.
در این مرحله چوبهای کوچکتر را عمود بر اولین چوب بزرگتر و در دو طرف لوله مسی بچسبانید.
7. دو چوب بستنی تهیه کرده و در انتهای یکی از آنها (۱/۴ اینچ از بالا) یک سوراخ ۱/۱۶ اینچی ایجاد نمایید و طرف دیگر را برش دهید، آنگاه با چسب دوقلو آنها را به دو طرف محفظه و در برابر هم بچسبانید. (با لولههای ۳/۴ و ۱/۱۶ اینچی در یک راستا باشند)
در ادامه مقاله روش ساخت موتور استرلینگ به سراغ درست کردن بدنه موتور میرویم.
آکادمی نیک درس امیدوار است که مشتاقانه به مطالعه ادامه این مقاله بپردازید.
پیادهسازی قطعههای پیچیده موتور استرلینگ
1. یک تکه سیم ۸ اینچی را برش داده و آن را از سوراخ چوب بستنی عبور دهید.
2. پیستون درپوشی که ایجاد کردید را تا قسمت پایین به لوله مسی ۳/۴ چسبانده، و سپس با اندازهگیری فاصله بین سیم معلق و حلقه روی پیستون درپوشی، یک سیم ۱ اینچی را برش داده و با ایجاد یک حلقه در یک سمت آن، طرف دیگر را اطراف پیستون حلقه کنید.
3. یک سیم ۴ اینچی دیگر آماده کرده، و با ایجاد یک حلقه در دو بخش انتهای سیم، آن را مانند شکل S حالت دهید؛ پس از آن یک طرف حلقه سیم S شکل را به میله پیستون جابجایی قلاب کرده و پیستون را حدودا تا نیمه به سمت بالا بیاورید.
4. با مشخص کردن مرکز پیستون بر روی سیم، از هر دو سمت ۱/۸ اینچ را علامت زده و سپس چوب بستنی را بیرون بیاورید. بعد از آن سیم را به اندازه ۹۰ درجه بر روی دو خط ۱/۸ اینچی خم کرده تا شبیه حرف J گردد؛ سپس با اندازه گیری ۱/۴ اینچ از خم به طرف بالا، مجدد آنرا ۹۰ درجه خم کرده تا یک بادامک فراهم شود. (بادامک وسیلهای است مکانیکی برای تبدیل حرکت چرخشی به خطی)
5. با برگرداندن سیم به چوب بستنی، بادامک را بر روی لوله مسی بگذارید؛ پس از آن نقطه را بر روی میله جابجایی و به اندازه ۱/۸ اینچ در دو سمت سیم نشانهگذاری کنید.مجدد سیم را خارج نموده و نشانههای ۱/۸ اینچی را ۹۰ درجه خم نمایید، طوریکه بر بادامک اول عمود باشد؛ پس از آن ۱/۲ اینچ را اندازه گرفته و در یک بادامک دوم خم کنید.همچنین قبل از قرار دادن میل بادامک درون نگهدارنده، اتصالات روی بادامکها را لغزانده و حلقهها را محکم کنید، سپس میتوانید محور را به سوراخهای چوب بستنی بازگردانید.
6. در آخر هم با متصل کردن فلایول به انتهای میله از طریق کشیدن محور از سوراخهای چوب بالسا، سیم را ۹۰ درجه خم نمایید. (برای چسباندن آن به فلایول از چسب بهره ببرید)، در ضمن به سیمی که از چوب بستنی خارج شده یا چیزی اضافه کنید یا آن را خم نمایید.
در این مرحله چوبهای کوچکتر را عمود بر اولین چوب بزرگتر و در دو طرف لوله مسی بچسبانید.
در آخرین گام روش ساخت موتور استرلینگ برای گرم کردن قسمت پایین موتور میتوان از شمع یا آب جوش بهره برد، پس از گرم شدن، فلایول را بچرخانید. درضمن میتوانید با خنک کردن بخش بالایی موتور، عملکرد دستگاه را بهتر نمایید.
منابع:
1. https://www.instructables.com/A-Beginners-Guide-to-Sterling-Engines/
جمع بندی
در این مقاله منتشر شده در آکادمی نیک درس سعی بر این بوده که تمامی نکات مربوط به روش ساخت موتور استرلینگ بهطور کامل برای شما بیان شود. اگر علاقهمند به دانستن این گونه مقالات هستید حتماً مقالات ما در این آکادمی را مطالعه نمایید.
آکادمی نیک درس امیدوار است که بتواند گامی کوچک در کمک به شما عزیزان برای به دست آوردن مهارت در حرفههای مختلف داشته باشد. قدر تکتک لحظهها را بدانید و شادباشید.
- همه دوره ها
- دانشگاهی
دیدگاهتان را بنویسید