EL PAPEL #1 TÉCNICO
 
 
LA COMPRENSIÓN DE                             
LOS                             STIRLING ARTEFACTOS
 
 
 
 
                                  Por
                             William Beale
 
 
                             Illustrated Por
                            Fred L. Heltsley
 
                          los Críticos Técnicos
                          David M. Berchowitz
                           Michael F. Feeney
                           Robert C. Wagman
                         FRANCIS E. WOODLING
 
 
 
 
 
                               VITA
 
                            Published Por
                  VOLUNTEERS EN EL SOPORTE TÉCNICA
     1600 Bulevar de Wilson, Colección 500, Arlington, Virginia 22209 EE.UU.
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                     Understanding los motores Stirling
                         ISBN: EL 0-86619-200-X
             [C]1984, Voluntarios en la Ayuda Técnica,
 
 
 
 
 
                           PREFACE
 
 
Este papel es uno de una serie publicado por Voluntarios en
La Ayuda Técnica para proporcionar una introducción a específico
las tecnologías innovadoras de interés a las personas desarrollando
los países. Se piensa que los papeles son usados como las pautas
para ayudar a las personas a escoger tecnologías a que son convenientes
sus situaciones. No se piensa que ellos proporcionan la construcción
o detalles de aplicación. Se instan a las personas que avisen
VITA o una organización similar para la información extensa y
el soporte técnica si ellos encuentran que una tecnología particular
parece satisfacer sus necesidades.
 
Los papeles en las series eran escrito, repasaron, e ilustraron
casi completamente por VITA Volunteer los expertos técnicos en
una base completamente voluntaria. Unos 500 voluntarios estaban envueltos
en la producción de los primeros 100 títulos emitida, mientras contribuyendo
aproximadamente 5,000 horas de su tiempo. VITA proveen de personal
Leslie Gottschalk incluido como el editor primario, Julie Berman
la composición manejando y diseño, y Margaret Crouch como
proyecte a gerente.
 
William Beale, el autor de este papel, es presidente de Sunpower
Incorporado. Él ha diseñado, desarrolló, manufacturado, y
los motores Stirling comercializados en Bangladesh y otro desarrollo
los países, y ha publicado ampliamente en la energía solar
el campo. Críticos David M. Berchowitz, Michael F. Feeney,
Robert C. Wagman, y Francis E. Woodling también son especialistas
en el área. Artista Fred Heltsley tiene una ingeniería
el fondo y es un ilustrador técnico profesional adelante un
la base del consultor.
 
VITA es un privado, empresa no ganancial que apoya
las personas que trabajan en los problemas técnicos en los países en desarrollo.
VITA ofrece la información y ayuda apuntadas a ayudar
los individuos y grupos para seleccionar y    llevan a cabo las tecnologías
apropiado a sus situaciones. VITA mantiene un internacional
el Servicio de la pregunta, un centro de la documentación especializado,
y una lista informatizada de consultores técnicos voluntarios;
maneja los proyectos del campo a largo plazo; y   publica una variedad de
los manuales técnicos y papeles.
 
 
LOS                STIRLING ARTEFACTOS PARA LOS PAÍSES EN DESARROLLO
 
                    por VITA William Beale Voluntario
 
 
YO. LA INTRODUCCIÓN
 
Los motores Stirling son artefactos de la combustión externos que usan el aire
u otros gases como el fluido activo. Ellos pueden quemar cualquier sólido o
el combustible líquido como su fuente de calor. Esto los hace muy
atractivo, particularmente en las situaciones dónde convencional
los combustibles son caros y duros obtener. Porque algunos tipos de
El motor Stirling es tan simple a la hechura y todavía tan eficaz,
ellos son las opciones excelentes para la generación de fuerza desarrollando
los países.
 
Este papel describe el motor Stirling básico, así como
algunas de las variedades modernas más prometedoras. El intento aquí
es familiarizarse a las personas en los países en desarrollo con el
el funcionamiento de artefacto y rango de aplicaciones.
 
 
LA HISTORIA
 
El motor Stirling se inventó por el Robert Stirling, un escocés,
atienda, en 1816. El motor Stirling temprano tenía una historia
de servicio bueno y la vida larga (a a 20 años). Era
usado como un relativamente el artefacto de water-pumping de de baja potencia del
el medio del decimonono siglo a aproximadamente 1920, cuando el
el artefacto de la combustión interna y el motor eléctrico reemplazaron
él. El artefacto de aire caliente era conocido por su facilidad de funcionamiento;
su habilidad dado usar cualquier material del burnable como el combustible; su caja fuerte,
sosegue, el funcionamiento ligeramente eficaz; y su durabilidad y
los requisitos de mantenimiento bajos. Era muy grande para su pequeño
la potencia desarrollada, sin embargo, y tenía un cost de la compra altos. No obstante,
sus cost que opera bajos normalmente justificaron la elección él
encima de la máquina de vapor--la única alternativa en el momento--
qué quemó mucho más combustible para el mismo impulse y exigió
atención constante para evitar las explosiones peligrosas u otro
los fracasos.
 
La otra desventaja mayor del artefacto de aire caliente temprano era
su tendencia a fallar si la cabeza del calentador se pusiera demasiado caliente. This  ;as
un resultado de la estabilidad térmica relativamente baja del lanzamiento
la cabeza del calentador férrica. El problema se superó rediseñando el
quemador que impidió al artefacto acalorar. Esto
la mejora producía la caja fuerte, pero aun baja, funcionamiento de poder.
A pesar de esta mejora, el motor Stirling no pudo
compita con la combustión interna más barata, más poderosa
el artefacto, y desapareció de la escena comercial.
 
El advenimiento de más nuevos aceros inoxidables y adelantos en el
entendiendo del proceso termodinámico complejo del artefacto
la nueva atención traída al artefacto durante y después del Mundo
Guerree el II. La actuación del artefacto de aire caliente viejo fue mejorada
y su tamaño y cost estaban reducidos. Su simplicidad de
la construcción y funcionamiento, y más importante, su habilidad
usar los combustibles ásperos fueron retenidos. Estos esfuerzos en el Stirling
casi se apuntaron exclusivamente los artefactos a las aplicaciones difíciles
eso no era apropiado para los países en desarrollo--a saber,
el motor automóvil avanzado, el poder espacial, y
los corazones artificiales. Casi ningún esfuerzo se puso en el relativamente
la tarea fácil de diseñar un artefacto para los usos ordinarios.
Los países muy desarrollados en que el motor Stirling
el trabajo era estado haciendo no necesite un artefacto simple, así allí
no era ningún incentivo económico para diseñar uno.
 
Esta situación cambió en 1980, cuando la Agencia americana para
El Desarrollo Internacional (USAID) consolidó el desarrollo de un
el motor Stirling simple específicamente pensado para la fabricación
y usa en los países en desarrollo. El artefacto fue diseñado,
construido, probó, y entregado a Bangladesh, y copias de él
se construyó y puso allí en el funcionamiento. Esto demostró
la Posibilidad de la fabricación del artefacto en el machine simple
las tiendas del tipo encontraron en muchas regiones de Africa, Asia, y
América Latina.
 
Como resultado de esto y otros recientes desarrollos, el anteriormente
las perspectivas oscuras para la aplicación de motores Stirling
en los países en desarrollo ha mejorado enormemente. Los Planes son
ahora en el movimiento para traer un nuevo plan del motor Stirling
en la producción comercial en un mucho mejoró la forma. Esto
la versión moderna será mucho más poderosa para su peso y
mucho más eficaz; al mismo tiempo, será como callado,
fácil usar, fiable, y escabroso como el artefacto original.
Los modelos adicionales, capaz de electricidad generadora, refrescando,
el agua bombeando, y no sirviendo de otras maneras útiles
posible con el artefacto de aire caliente viejo, también está viniendo en
la producción comercial.
 
NECESIDADES SERVIDAS POR LA TECNOLOGÍA
 
Aunque el motor Stirling es un machine viejo, moderno,
los materiales y métodos del plan lo hacen mucho más atractivo
que en la vida antes de. El motor Stirling del cigüeñal-paseo es definitivamente
útil a cualquiera que tiene el combustible sólido. Este tipo de
El motor Stirling puede quemar cualquier combustible local como su fuente de calor
producir electricidad, el agua de la bomba, o realiza el tareas requiriendo
la energía mecánica como el proceso de comida.
 
Machines muy simple que usa el aire atmosférico como el fluido activo
puede construirse de los materiales locales como los recipientes metales.
Las personas que son inclinadas para probar los tales planes tienen un bueno
la oportunidad de éxito.
 
II. LOS PRINCIPIOS QUE OPERA
 
LA TEORÍA BÁSICA DE LA TECNOLOGÍA
 
El ciclo del Stirling se muestra en el diagrama en Figura 1. El

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la idea básica es que cuando gasea en un cilindro cerrado se mueve
en la parte caliente del cilindro, extiende, su presión
los aumentos, y hacer funciona. Cuando el gas mueve en el
la parte fría del cilindro, su presión está reducida. Una vez el
los alcances de gas la más bajo presión, regresa comprimido a su
el volumen original. El gas realiza más trabajo durante su expansión
que se exige ser puesto en él durante su condensación.
Así, el ciclo entero produce el positivo neto
el rendimiento de trabajo.
 
Así desplegado en Fase 1 de Figura 1, el pistón está fuera (el fondo
el punto muerto), y el desplazador es en hasta donde puede ir.
El gas está en el espacio frío, y la presión del gas es baja.
(La nota que el gas está en la misma presión a cualquier instante en
cada parte del artefacto, pero que esta presión está cambiando
con time.  Porque la presión es baja, el pistón puede ser
se instalado para comprimir el gas a la temperatura baja fácilmente.
Al final de este proceso de condensación, el artefacto tiene
la Fase 2 alcanzada, así desplegado en Figura 1.
 
Ahora es tiempo para aumentar la presión del gas. Esto no se hace
quemando un combustible dentro del gas como se hace en un interior
el artefacto de la combustión. El gas se mueve del espacio frío
a través de una serie de cambiadores de calor que lo causan para entrar
el espacio caliente a una temperatura alta. La nota que el gas en el
el calentador, el refrigerador, regenerador, y los espacios calientes y fríos, son
siempre a la misma presión a cualquier instante, desde el gas
los pasajes de flujo son grandes y no restringen el pasaje de
el gas.
 
Así desplegado en Fase 3 de Figura 1, el gas está comprimido, caliente,
y a la presión alta. A estas alturas está listo para extender y
para trabajar en el pistón. Como los movimientos del pistón fuera del cilindro,
el desplazador mueve con él para guardar tanto
del gas como posible en el espacio caliente para que la presión
se guarda tan alto como posible para hacer la cantidad máxima de trabajo
en el pistón. Esta expansión y el movimiento exterior del
el pistón produce el logro de Fase 4, así desplegado en
Figure 1.
 
El próximo paso es reducir la presión del gas moviéndolo de
el espacio caliente a través de los cambiadores de calor al espacio frío.
Esto se hace moviendo el desplazador de su posición, como
mostrado en Fase 4, atrás a su posición interior, así desplegado en
Escalone 1. El ciclo está ahora completo. El aviso que el pistón
ha extendido el gas moviendo afuera cuando el gas está caliente
y a la presión alta, y ha comprimido el gas cuando es
frío y a la baja frecuencia. Así, el plan original ha sido
cumplido, y el ciclo ha producido el trabajo neto al
fuera de.
 
Para este proceso de la cuatro-fase continuar indefinidamente, el calor,
debe agregarse continuamente al cambiador de calor caliente de algunos
fuera de la fuente como un fuego o un coleccionista solar, y el frío
el extremo debe refrescarse continuamente por un arroyo de agua o aire.
 
Usted podría preguntarse ahora cómo los movimientos del pistón y el
el desplazador es claramente los accomplished,  desde el they  no puede seguir
su propio. La respuesta es que hay dos maneras por lo menos a
haga los dos componentes del motor Stirling simple mover como
nosotros deseamos: (1) nosotros podemos atarlos a los cigüeñales a través de conectar
las varas, como normalmente se hace en los motores de automóvil; o (2) nosotros
pueda usar las fuerzas de gas de una manera cuidadosamente diseñada para que ellos
haga botar en primaveras de gas, con el desplazador siempre delante del
el pistón en su en-y-fuera la oscilación. De los dos métodos, el
el uso de cigüeñales llamó el cigüeñal-paseo, o Stirling de la cinemática,
es el método fácilmente entendido. El segundo método,
qué usa movimientos oscilantes del pistón y desplazador adelante
primaveras, se llama el Stirling del libre-pistón. El cigüeñal-paseo
El Stirling es más fácil dado entender todavía más difícilmente para hacer, mientras
el Stirling del libre-pistón es más duro entender todavía más fácil
para hacer en por lo menos algunas de sus formas.
 
III. DISEÑE LAS VARIACIONES
 
Esta sección del papel describe una variedad de prometer
Los motores Stirling. Da énfasis a sus características físicas,
las ventajas y desventajas, aplicaciones, y combustible
las eficacias.
 
LOS TIPOS DE ARTEFACTOS DEL STIRLING
 
Cigüeñal-maneje el motor Stirling
 
Un esquemático del motor Stirling del cigüeñal-paseo se muestra en
Figure 2, y un motor Stirling del cigüeñal-paseo que bombea el agua es

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mostrado en Figura 3. Mientras este artefacto es extraordinariamente grande para

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la cantidad pequeña de poder (5 kilovatios) produce, es
no obstante muy simple a la hechura y opera. No usa el aceite
en el cárter de cigüeñal; aquí está importante evitar conseguir el aceite
en las piezas móvil calientes del artefacto, porque pudo
bloquee el flujo de aire a través de los cambiadores de calor y también
cause una explosión. Cualquiera de lo siguiente tres tipos de
pueden usarse los rumbos: los cojinetes de rodillos sellados, los cojinetes de bolas,
o los bujes del unlubricated hicieron de un plástico como el Teflón. Si
necesario, la pelota y cojinetes de rodillos pueden reemplazarse por
los cojinetes de muñequilla y selló en la grasa.
Desde que el artefacto se presuriza ligeramente, a a sobre
las atmósferas (el atm), usa una foca de árbol de cigüeñal simple para guardar
el aire en, y una bomba de aire pequeña para mantener la presión
contra el goteo lento más allá de la foca. La bomba de aire así como
todos los otros accesorios que necesitan el poder se manejan directamente de
el árbol del artefacto rodando.
 
Otros accesorios que requieren el poder del árbol. es el alimento de la barrena
el combustible, el soplador de aire de la combustión, y el agua de refrigeración
la bomba y ventilador de radiador.. Con estos accesorios, el artefacto está
capaz para trabajar sin el any  otra fuente de fuerza, y necesidades
sólo alimente para operar.
 
Las instrucciones de funcionamiento típicas son como sigue:
 
1. Asegúrese el artefacto está en la condición de funcionamiento buena y
   el depósito de alimentación está lleno de combustible.
 
2. Empiece un fuego en el quemador con encender (por ejemplo, afeitados de madera,
   secó salga), y opera el soplador de aire a mano
   hasta el interior del quemador está suficientemente caliente a
   reciben y encienden el combustible de la alimentación de combustible.
 
3. La mano opera el soplador de aire de la combustión y la barrena de combustible
   hasta la cabeza del calentador del artefacto alcanza un moderado
La temperatura de    (aproximadamente 300[degrees]C). El artefacto está ahora listo a
   empiezan.
 
4. Vuélvase el volante encima de, y el artefacto deba empezar a correr
   en su propio poder inmediatamente (el arranque fácil es uno del
   los rasgos buenos de este artefacto).
 
5. Permita un tiempo corto el artefacto para presurizarse y
   para manejar el quemador hasta que esté en la presión de trabajo llena
   y temperatura. Durante este tiempo, el artefacto quiere gradualmente
   crecen más fuertes y más capaces trabajar. La carga
   puede aumentarse como el artefacto crece más fuerte. Esto pasa
   automáticamente si el artefacto se ata a las cargas tal
   como bombas de agua centrífugas o generadores, pero carga tal
   como las sierras y moliendo el machines tienen la capacidad para tener en establo
   el artefacto si su carga es demasiado rápidamente aplicada. Si el
El artefacto de    se tiene en establo, puede reiniciarse inmediatamente por
   descargándolo y volviéndose el volante de nuevo.
 
6. Una vez el artefacto es arriba a la llena potencia y haciendo su trabajo,
   el operador sólo necesita guardar el depósito de alimentación de combustible lleno y
   mantienen una carga. Si la carga está alejada por cualquier razón,
   que el artefacto acelerará arriba, pero no a un grado dañoso; él
   alcanzará una velocidad rápidamente a que sus gotas de la potencia desarrollada
   para poner a cero, y continuará corriendo.
 
7. Cuando es tiempo para cerrar fuera del artefacto, simplemente el cierre de combustible el
   alimentan y el artefacto vendrá despacio a una parada. Puede ser
   detuvo más rápidamente cuando quiera a soltando el interior
   presionan que reduce el poder a un valor bajo.
 
 
Hay subsecuentemente muy pocos ajustes críticos de combustible, airee,
o flujo de agua, y hay ningún inyector del combustible o system de la chispa,
el motor Stirling del cigüeñal-paseo es sumamente fiable y
fácil correr. Pero para lograr la actuación máxima él
es importante hacer ajustes correctos de estos flujos,
qué alguien con sólo un poco la experiencia puede hacer fácilmente,
 
Debido a su facilidad de funcionamiento, durabilidad, el manufacturability local,
y la habilidad dado usar cualquier combustible local como su calor
la fuente, el moderno cigüeñal-maneje el motor Stirling es notablemente
bien satisfecho para la generación de fuerza en los países en desarrollo.
Los Planes para este motor Stirling estarán disponibles de USAID
en 1984 o 1985. La producción comercial del artefacto, o versiones
de él, se espera que empiece en 1984.
 
El Artefacto del Libre-pistón simple
 
Figure 4 retrata un artefacto de libre-pistón de lento-velocidad que es un

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la versión simple del motor Stirling. Este artefacto casi es
el último en simplicidad comparada a otro motor Stirling
los planes. Es la configuración del overdriven llamado en
qué el desplazador se flota por primaveras y moverá espontáneamente
o a o abajo bajo la influencia del
fuerza más ligera o perturbación de la presión dentro del
el artefacto. La gran ventaja de este arreglo es que el
el artefacto no sólo es de arranque automático (sólo requiriendo que un bueno
la diferencia de temperatura se establezca entre el caliente y
los espacios fríos), pero ajustará a cualquier carga, incluso un completo
deteniendo del pistón, y todavía ciclo de arriba abajo. Así,
el artefacto es mismo. perdonando y fácil operar. Su comandante
la desventaja es que es demasiado grande para su potencia desarrollada pequeña;
esto es porque usa el aire atmosférico como el fluido activo
y opera a una muy baja frecuencia. Contrapesando esto
la desventaja es la capacidad de alzamiento subida a-mil y eficacia
de la bomba del desplazamiento positiva simple que el artefacto puede
opere.
 
 
Las dimensiones
 
El desplazador y diámetro del pistón pueden ser el mismo. El
el desplazador debe ser por lo menos con tal de que su diámetro, con un
la longitud máxima de tres veces su diámetro, y el tapón extremo
deba. sea abovedado permitir alguna fuerza contra el derrumbamiento. El
abra boquete en entre el desplazador y el cilindro deba ser sobre
uno a dos centésima del diámetro, con una preferencia para
el hueco menor. En el orden guardar el desplazador centrado, él,
debe de haber levantado choques del espesor del hueco que la friega
ligeramente contra el cilindro en su sección fría.
 
La longitud de sección de calentador debe ser aproximadamente uno cuarto del
el diámetro del desplazador, y el refrigerador sobre el mismo. Esto
hojas uno la mitad del desplazador actuar como un regenerador,
qué sirve guardar el calor del aire como él viene de
el calentador al refrigerador, y descargos él al aire como él
regresa del refrigerador al calentador. Este acción aumenta
la eficacia de combustible del artefacto.
 
El movimiento del desplazador disponible debe ser aproximadamente uno tercero de
su longitud.
 
La vara de paseo de desplazador debe cubrir 15 por ciento aproximadamente del
el área del cilindro del desplazador. La vara del paseo debe encajar
estrechamente en su manga pero es libre mover.
 
Los materiales
 
El material bueno para el desplazador el extremo caliente es cualquier uno del
300 aceros inoxidables de la serie, como 304, 316, o 321. Éstos
también se llama 18-8 tipo limpio, el tipo usó cocinando
las ollas. El extremo caliente del cilindro del desplazador debe ser de limpio
también acere, or  posiblemente cerámico si puede hacerse hermético.
Claro, si sólo experimentos a corto plazo son el objetivo,
entonces la hoja del acero al carbono ordinaria puede usarse para ambos desplazador
y cabeza del calentador.
 
El propio desplazador puede estar bastante delgado, con tal de que un
el valve antirretorno se instala en su extremo frío para permitir el
el interior para alcanzar la presión del ciclo máxima y quedarse allí.
Por otra parte, el desplazador podría derrumbarse bajo la presión. Es
también importante para hacer el desplazador descascarar espeso bastante a
prevenga su derrumbamiento bajo la presión externa.
 
El resto del artefacto puede ser de acero, hierro colado, aluminio,
o cualquier cosa está localmente disponible, desde que no se expone a
el calor. El cuidado debe tenerse para hacer el desplazador tan ligero como
es práctico. Por otra parte, responderá para gasear demasiado despacio
la presión y no desarrollará la primacía en el movimiento encima del
el pistón necesario para lograr el ciclo del Stirling.
 
El Rendimiento de energía
 
Un artefacto del libre-pistón simple con un desplazador de diámetro de 60-centímetro,
operando a un ciclo por segundo, puede esperarse que produzca
aproximadamente 500 vatios de poder (50 litro-meter/sec) de bombeó
el agua. Claro, como con cualquier primer esfuerzo, el real
el rendimiento podría ser mucho menos.
 
 
El Artefacto del libre-cilindro
 
Otro candidato excelente para el uso en los países en desarrollo
es el artefacto del libre-cilindro. Comparte muchas de las virtudes de
el motor Stirling del cigüeñal-paseo y es aun más simple a la hechura.
Es más, porque es sellado herméticamente, es impenetrable
para dañar de los contaminantes externos. Sin embargo, porque es
básicamente un machine del rendimiento reciprocando, debe tener algunos
la clase de poder-transformar el dispositivo como un paseo del trinquete y
la caja de engranajes para proporcionar el movimiento rotatorio si cosas así se necesita.   There son
muchos usos para el movimiento reciprocando simple, como el agua,
bombeando, y en estos usos el artefacto del libre-cilindro está un
la opción excelente.
 
Figure 5 muestras que modelo de un artefacto del libre-cilindro típico usó

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como una bomba de agua. El poder se toma del oscilar
cilindro de que entra la reacción al movimiento opuesto
el pistón pesado dentro de. El desplazador se maneja por el gas
presione en su vara que se ata al pistón.
 
El artefacto del libre-cilindro, como todos los motores Stirling, la lata
opere en cualquier fuente de calor. El uso de un permisos de paseo de trinquete
el artefacto de libre-cilindro de corto-golpe de alta frecuencia para manejar
cualquier carga que requiere un árbol rodando, y así grandemente refuerza
su utilidad.
 
El artefacto del libre-cilindro usó fácilmente como una lata del reciprocator
no sólo maneje bombas fluidas pero aire o compresores de gas como
bien. También puede manejar las bombas del refrigerante para la preservación de comida.
 
Empezando el artefacto del libre-cilindro pueden ser automáticos si el
el artefacto está en una posición vertical; por otra parte, un frasco ligero es
necesario para empezar los movimientos iniciales después de que el
el artefacto correrá vigorosamente con tal de que las temperaturas prescribieran
para el extremo caliente y el extremo frío del cilindro
se mantiene. La temperatura requerida normalmente es de 400
a 700[degrees]C en el extremo caliente y arriba a 100[degrees]C en el refrescar
la chaqueta.
 
Hay sólo dos piezas que mueve subsecuentemente dentro del cilindro,
el artefacto del libre-cilindro es aun más fácil hacer que el
cigüeñal-maneje motor Stirling descrito antes en este papel.
Es más, Desde que el cilindro es sellado herméticamente, el
el artefacto no necesita que una bomba de aire o una foca corrediza contengan
su gas activo. Por consiguiente, el artefacto puede operar a un alto
presione, dice arriba a 15 atm, mientras haciéndolo muy la polvera de bolsillo y barato
para su poder.
 
El motor Stirling doble
 
El motor Stirling doble es un machine refrescante calor-manejado;
es decir, aloja el calor y produce el frío sin producir
cualquier otro efecto externo. Es muy simple, casi como   simple
como la bomba de agua del libre-cilindro, y es muy combustible-eficaz
si cuidadosamente diseñó. Figure 6 muestras una sección transversal típica

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del motor Stirling doble diseñado como un calor-manejado
el refrigerador de comida. Figure 7 muestras él en el funcionamiento.

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La idea básica detrás del funcionamiento del Stirling doble
el artefacto es que cuando manejado, se vuelve una bomba de calor. En el
el Stirling doble, un motor Stirling se usa para manejar un Stirling
la bomba de calor. Esto puede hacerse con sólo tres mudanza
las partes--el desplazador caliente, el pistón que actúa como el pistón,
para el artefacto de calor y el calor bombea, y el desplazador frío.
Esta combinación de hechuras de las partes un simple y eficaz
calor-maneje bomba de calor que puede descascararse a cualquier tamaño o
el límites de temperatura, de las temperaturas muy frías necesario a
los liquify airean a las temperaturas apacibles útil para el espacio refrescar.
 
El motor Stirling doble estará comercialmente disponible
dentro de los próximos años, probablemente como un portátil, foodstoring
el congelador-refrigerador en los tamaños pequeños.
 
 
El Artefacto de Alternador de libre-pistón
 
Los recientes esfuerzos por desarrollar el artefacto de alternador de libre-pistón
ha producido los resultados excelentes. Mientras el artefacto no quiere
vuélvase un artículo comercial tan rápidamente como el Stirling del cigüeñal-paseo
el artefacto, sólo seguirá con sobre el retraso de un año.
El uno la mayoría desarrollado en el momento es un machine de rendimiento de 1-kW
eso tiene la eficacia de combustible excelente, promete la vida larga, y
es muy la polvera de bolsillo. Este machine no es simple, sin embargo, y
requiere los procedimientos industriales muy sofisticados y
los materiales. Por otro lado, porque es herméticamente
sellado, no puede dañarse por cualquier clase de tratamiento áspero,
aunque los system del mando y otros auxiliares no son para que
invulnerable.
 
El artefacto de alternador de libre-pistón se satisface con suerte al
la tarea de desarrollar electricidad de la energía solar, sobre todo,
cuando emparejó a un concentrator de la película plásticos económicos del
teclee viniendo en el mercado ahora. Los tales machines están siendo activamente
desarrollado arriba en los tamaños a 10 kW, y podría estar disponible
en los tamaños aun más grandes por unos años. El uno mostrado en Figura 8

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tiene un rendimiento del 10-kW.
 
 
LOS USOS DEL ARTEFACTO DEL STIRLING
 
La irrigación con la Biomasa
 
El motor Stirling del cigüeñal-paseo y el libre-cilindro
el artefacto es práctico para la irrigación con la biomasa, con tal de que
esa biomasa amplia está disponible para el combustible así como barato
labore a alimente el artefacto con el combustible y cuida su funcionamiento.
El artefacto del cigüeñal-paseo es práctico de aproximadamente 500 vatios a
el tens de kilovatios de poder entregado, pero en el poder anteriormente 3 kW
exigirá a una carreta de ruedas transportarlo. El libre-cilindro
el artefacto hace una bomba de la irrigación buena arriba a aproximadamente 500
los vatios. Cualquier artefacto puede manejar bien y profundamente ambos poco profundo
bien las bombas, así como las bombas de reguera de bajo-alzamiento. También, el eléctrico
el pistón libre del generador puede atarse a un eléctrico
bombee para este servicio.
 
La Generación de electricidad--los Tamaños Pequeños--el combustible sólido
 
El motor Stirling del cigüeñal-paseo y el libre-pistón
el artefacto del alternador es práctico para este uso. El libre-pistón
el artefacto del alternador tiene la ventaja de ruido muy bajo y
la vida larga, pero es más difícil reparar en el campo. El cigüeñal-paseo
El motor Stirling es simple, fácil reparar, y más barato,
y puede fabricarse en los talleres de reparaciones simples; sin embargo, él
no es como el combustible eficaz.
 
La Generación de electricidad--el Pueblo Power--el combustible sólido
 
Aquí de nuevo, el motor Stirling del cigüeñal-paseo y el
el artefacto de alternador de libre-pistón serviría para cualquier poder a a
aproximadamente 100 kW. Los motores Stirling de potencia desarrollada superior no son
probablemente en el futuro cercano, aunque siempre es posible a
combine las unidades menores en una unidad superior para más poder.
 
En esta aplicación, la asistencia constante se requiere a
asegure el funcionamiento apropiado de la alimentación de combustible y otros auxiliares.
Los derivados útiles incluyen el agua caliente del refrescar
el system y ceniza del quemador.
 
Grano que Procesa--el Grano Gasta como el Combustible
 
Ésta es una aplicación ideal debido a la disponibilidad de
el derivado de la biomasa como el combustible para el artefacto. Los USAID-consolidamos,
el artefacto de aire caliente simple, referenced más temprano en esto
empapele como se habido desarrollado para la fabricación en Bangladesh,
es un ejemplo excelente. Figure 9 muestra este artefacto de aire caliente

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arroz del millng. Quema la cáscara del arroz producida por el molino él
los paseos. Sólo un fragmento de la cáscara producido por el molino es
necesitado alimentar el artefacto, las cantidades tan amplias se salen encima de para
el artefacto para usar mientras bombeando el agua de la irrigación para el próximo
la cosecha de arroz. En por aquí, energía solar, en la forma de biomasa,
se usa como la energía primaria entrada para el arroz-crecimiento
procese, y ningún combustible externo es necesario.
 
Power solar
 
Es importante reconocer que el motor Stirling sea un
machine.  a alta temperatura no puede correr bien adelante el bajo
las temperaturas disponible del plato llano simple los coleccionistas solares.
Debe usar un concentrador, mientras sol-rastreando al coleccionista solar.
Este dispositivo agrega considerablemente al cost y mantenimiento
los requisitos del system. También, tal un dispositivo hace
no haga el uso del componente difuso de energía solar, sólo,
el componente directo. Así que el sol aneblado no es bueno bastante. Luminoso,
se necesitan los cielos despejados antes del coleccionista concentrador
desarrolle la temperatura alta necesario operar el
El motor Stirling. Por todas estas razones, systems del Stirling
el concentrador usando, sol-rastreando a los coleccionistas solares serán
los and  mucho más caros requerirán más cuidado en su
el funcionamiento que aquéllos que usan el combustible como su fuente de calor.
 
Con esas reservaciones en la mente, tiene razón señalar
que hay situaciones en que el tal systems solar-manejado
es digno de consideración: donde la intensa luz del sol es el
gobierne dónde no hay ninguna biomasa disponible y ninguno el derivable
de los efectos del artefacto (como allí sería en el futuro
si el artefacto estuviera irrigando un anteriormente el área del desierto), y
donde el cost del artefacto, el coleccionista, el perseguidor, la montaña, y
el mantenimiento no es de eso prohibitivo. Tal una situación
pueda existir donde varios kilovatios de electricidad es
necesitado, y el cost de systems fotovoltaico es demasiado alto. Él
es probable que un system eléctricos solares basaron en un libre-pistón
El motor Stirling manda menos considerablemente al cost por el vatio
entregado que legue un system fotovoltaico en el kilovatio
el rango de poder.
 
Una nota admonitoria en el systems del Stirling solar: aunque el
El motor Stirling estará comercialmente disponible en uno o dos
años, los coleccionistas concentradores y sus auxiliares son
todavía alguna distancia fuera de la producción. Para todos éstos
las razones, es probable que los systems del motor Stirling solares sean mucho
más costoso que otros systems exceptúan dónde nada más es
disponible, como podría ser el caso en las zonas del desierto extremas.
 
La mayoría de las veces, un sistema solar directo es menos práctico
que uno que usa la biomasa crecido con la ayuda de irrigación
con tal de que por el artefacto. Por esto significa, tierra que habría por otra parte
crezca que nada podría hacerse producir la comida plausiblemente
así como el combustible para la bomba irrigando. Simplemente ponga, un campo
de cizañas, segó la mies para ser quemado en el artefacto, es un mucho
más fácil dirija al poder solar que un system ópticos detallados,
monte, y perseguidor. Y cizañas, diferente el sol, no esconda
detrás nubes o se marcha por la noche.
 
ALIMENTE LA POTENCIA DESARROLLADA DE AND DE EFICACIA
 
Es probable que el motor Stirling queme 10 kilogramos aproximadamente
(el kg) por el kilovatio-hora (el kWh) de combustible de la biomasa, y 6 kg/kWh de
el carbón. Esto está menos del rate de consumo de combustible de pequeño
las máquinas de vapor. Dependiendo de qué bien un operador guía el
el machine, este rate ardientes pueden variar tanto fácilmente como 20
el por ciento, a o abajo; con bien-diseñó y bien-asistió
los artefactos, podría ser tan pequeño como medio tanto.
 
La potencia desarrollada por la unidad de peso varía grandemente con el
el plan. Generalmente, va de aproximadamente .04 Kw/Kg para un simple
cigüeñal-maneje a modelo a aproximadamente .07 Kw/Kg para un anuncio
el artefacto de alternador de libre-pistón de alta tecnología.
 
IV. COMPARANDO LAS ALTERNATIVAS
 
El motor Stirling es capaz de aceptar el calor de cualquiera
la fuente sobre aproximadamente 400[degrees]C y convirtiendo parte del calor en
el trabajo útil. Esto lo hace capaz de una variedad ancha de usos.
Qué de ellos es práctico y consideración de valor en la comparación
¿con las otras fuentes de energía mecánica?
 
Si los combustibles convencionales y machines están disponibles y satisfactorios,
probablemente no es práctico considerar reemplazando
ellos con un motor Stirling. Sólo cuando gasolina o diesel o
limpie los combustibles gaseosos son escasos, caros, o por otra parte poco atractivo,
y cuando la combustión interna del chispa-ignición
artefacto o el motor diesel también es calzón vivido o demasiado caro
mantener o comprar, es él sensato considerar el
la aplicación del motor Stirling. Si usted considera introduciendo
el motor Stirling, usted debe evaluar cuidadosamente su
la disponibilidad, las características de la actuación probadas, y economía,
para que no el resultado de desilusión.
 
LOS COMPETIDORES DEL ARTEFACTO DEL STIRLING
 
La competición para el motor Stirling es la combustión interna
el artefacto, incluso el funcionamiento de los motores del chispa-ignición,
en la gasolina, embrague electromagnético, alcohol, biogas, o gas pobre, y
el motor diesel que corre en el combustible del diesel, o una mezcla de
el diesel y otro gaseoso o combustibles líquidos. El varios solar
los dispositivos celulares así como la máquina de vapor también es considerada
para ser la competición para el motor Stirling.
 
 
El motor Stirling el más probablemente es ser la opción buena
donde el requerimiento de energía está entre 100 vatios y 20 kW, y
algunos ordenan de biomasa, el carbón, o la turba está disponible como el combustible. Si
gaseoso o el combustible líquido está prontamente disponible, un propiamente
es probable que el artefacto de la combustión interna adaptado sea más barato,
por lo menos en la carrera corta, aunque, dependiendo del pariente
el cost de los combustibles, el motor Stirling podría ser más barato
a la larga, debido para bajar mantenimiento y coste de combustible.
 
Porque el motor Stirling sólo ha sido el reintroduced
recientemente, es difícil proyectar el coste de la compra relativo
de los varios tipos de machines del Stirling. Es probable que
el motor Stirling lega el cost más del chispa-ignición
el artefacto de la combustión interna, y aproximadamente igual que un slowspeed
el motor diesel de la misma calidad. Pero el Stirling
es probable que el artefacto tenga el más bajo coste de mantenimiento que o
de éstos debido a su gran simplicidad.
 
El Artefacto del gas pobre como un Competidor del Stirling
El artefacto
 
Los funcionamientos de los motores del gas pobre en el gas por medio de un biomasa-a-gas
el conversor llamó un generador del gas pobre. El artefacto
usando el gas pobre pueden ser un motor a gasolina reconstruido o un
el motor diesel usando el gas pobre principalmente pero también requiriendo un
la cantidad pequeña de combustible del diesel como el quemador para el gas pobre.
Desde que esta combinación puede de hecho haga la misma cosa como un
El motor Stirling--es decir, desarrolle la energía mecánica de madera
y otra biomasa--uno se compele para preguntar si el Stirling
el artefacto tiene alguna ventaja encima de la combinación de productor
el generador de gas y la combustión interna convencional
el artefacto. En algunos casos, la respuesta está sí.
 
El motor Stirling tiene tres ventajas:   (1) puede quemar
los combustibles con el contenido en cenizas alto como las cáscaras de arroces que el
los system del gas pobre no pueden; (2) desde los productos de la combustión
no entre en el motor Stirling, ellos no requieren ninguna limpiadura,
en contraste con el artefacto de combustión interna de gas pobre;
y (3) el motor Stirling, en la combinación con un simple
el quemador de combustible forjado, es un muy más simple y más sin mantenimiento
el system que la combinación de generador del gas pobre,
el system de la limpiadura, y artefacto de la combustión interna.
 
El motor Stirling da alcance al system del motor de gas pobre
si el combustible a ser usado no es de veneno, como arroz,
las cáscaras, y si el cost de mantener el system de la ignición,
el system inyección, la lubricación, y otro relativamente delicado
los componentes del artefacto de la combustión interna y el generador de gas
es un problema, como él tan a menudo es.
 
La máquina de vapor como un Competidor del motor Stirling
 
Es lógico considerar la máquina de vapor como la competición natural
para el motor Stirling, como él de hecho estaba en el momento
Rev. El Stirling lo inventó. En ese momento la máquina de vapor estaba
el productor de poder dominante, considerando que el motor Stirling era
más combustible eficaz, y muy más seguro desde que es casi imposible
para causar un motor Stirling para soplar arriba, y más bien
fácil para hacer con una máquina de vapor. También en ese momento, el grande
la desventaja del motor Stirling era la temperatura pobre
la resistencia de la cabeza del calentador hierro colado.
 
Hoy, la situación es diferente. La máquina de vapor tiene
entrado en el desuso, y el Stirling tiene el leapt delante en la actuación,
la vida, y disponibilidad. Con el uso de series 300
el acero inoxidable, un material normalmente disponible, hay no
más mucho tiempo el peligro de calentador el fracaso de cabeza, por lo menos debajo de
700[degrees]C, qué un combuster del combustible sólido normal produce adelante un
el motor Stirling corriente. Y es factible hacer el
la cabeza del calentador de cerámica, sobre todo en muy de baja presión
los artefactos como el libre-pistón simple riegan el bombeador.
 
Por consiguiente, para las aplicaciones del de baja potencia debajo de varios tens de
los kilovatios, es probable que el motor Stirling sea mucho más combustible
eficaz, muy más fácil operar, muy más seguro, y requiere
mucho menos mantenimiento. También es probable al cost menos, desde que
el motor Stirling tiene tan alguno parte y el tal simple en
la comparación a la máquina de vapor. Por ejemplo, el Stirling
el artefacto no necesita ningún valves, considerando que la máquina de vapor requiere
muchos en cada uno de que debe trabajar incansablemente un caliente,
el ambiente corrosivo.
 
 
 
LA BIBLIOGRAFÍA DE                     
    
 
Joshi, Profundo; Seckler, David; y Jain, A.C. " la Silvicultura Social,
Los      Madera Gasificadores e Irrigación de Alzamiento: Las Relaciones sinergéticas
     Entre la Tecnología y recursos naturales en
     India " Rural. El 1983 dado enero, pág. 1-16. (Sacó copias)
 
La Academia nacional de Ciencias. Los motores Stirling ". La energía para
     el Desarrollo Rural. Washington, D.C.,: La Academia nacional
     Press, 1981, el pp. 149-158.
 
La Academia nacional de Ciencias. ' Los Artefactos de la Combustión Externos--
El Rankine de      y motores Stirling como Power En pequeña escala
Las Fuentes de      para los países en desarrollo ". La energía para Rural
El Desarrollo de     . Washington, D.C.,: La Prensa de la Academia nacional,
     1976, Apéndice 4, el pp. 246-269.
 
Ross, los À. Stirling Ciclo Artefactos. El fénix, Arizona, 1977.
 
Urieli, yo., y Berchowitz, D.M. El Artefacto de Ciclo de Stirling
El Análisis de     . Bristol, Inglaterra,: El Adán Hilger, 1984.
 
Alambrista, G. Stirling Ciclo Machines. Oxford, Inglaterra,: Oxford
La      Universidad Prensa, 1973.
 
Alambrista, los motores Stirling de G.. Oxford, Inglaterra,: Oxford
La      Universidad Prensa, 1980.
 
Madera, J. Gary; Chagnot, Bruce J.; y Penswick, Lawrence B.,
     " Design de un Artefacto de Aire de baja frecuencia para el Mundo Tercero
     Use ". El papel presentó a los 17 Intersociety Anuales
La      Energía Conferencia, Los Angeles, California, el 1982 dado agosto.
 
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