211service.com
Variklis, kuris naudoja garso bangas
Pradedanti įmonė sukūrė naujo tipo variklį, kuris galėtų gaminti elektrą kuro elemento efektyvumu, tačiau kainuoja tik maždaug tiek, kiek vidaus degimo variklis.
Garso barjeras: Šis variklio prototipas naudoja termokustiką, kad šilumą paverstų elektra.
Etalim , įsikūrusi Vankuveryje, Kanadoje, teigia, kad jo variklis, maždaug krepšinio kamuolio dydžio, galėtų pagerinti elektros energijos gamybos ekonomiką, skirtą elektros energijos ir šilumos kogeneracijai namuose ir kaip būdas panaudoti koncentruojamų saulės kolektorių gaminamą šilumą. Bendrovė sukūrė prototipą, tačiau dar nepasiekė tokio efektyvumo (viršijančio 40 procentų), kurį, kaip rodo jos kompiuterių modeliai, galima pasiekti.
Įrenginys turi tam tikrus Stirlingo variklio principus, kuriuose išorinis šilumos šaltinis naudojamas fiksuotam darbinių dujų (dažniausiai helio) kiekiui išplėsti, kuris vėliau susitraukia, kai yra nustumiamas į vėsesnę erdvę. Šis išsiplėtimo-susitraukimo ciklas kartojasi, šilumą paverčiant mechaniniu darbu varant stūmoklį.
„Etalim“ generalinis direktorius Ronas Klopferis teigia, kad pagrindinė Stirlingo variklių problema yra ta, kad norint, kad jie veiktų efektyviai, jie turi veikti esant labai aukštai temperatūrai ir slėgiui, todėl sunku užtikrinti, kad dujos būtų sandariai uždarytos stūmoklį dengiančio cilindro viduje. Esant tokioms temperatūroms, jūs negalite naudoti tradicinių sandarinimo būdų, sako jis. Jūs negalite naudoti gumos, tepalų. Tai turi būti sausas metalas ant metalo, o tai yra labai brangios, didelio tikslumo detalės, dėl kurių kyla didelių sąnaudų.
Multimedija
Pažiūrėkite, kaip veikia variklis.
„Etalim“ įkūrėjas ir vyriausiasis mokslininkas Thomas Steineris pamatė galimybę pašalinti visas besitrinančias dalis ir sandariklius, kurie linkę nusidėvėti ir nutekėti, naudodamas termoakustine konstrukcija, kuri naudoja šilumą garso bangų intensyvumui kontroliuoti sandarioje ertmėje.
Etalim variklio šerdyje yra metalinė plokštė, kuri pakeičia stūmoklio funkciją įprastiniame Stirlingo variklyje. Kai šildomas slėginis helis, esantis viršutinėje metalinės plokštės pusėje, sustiprėja dujomis sklindančios garso bangos, todėl plokštė vibruoja, o apačioje esanti metalinė diafragma (atskirta vėsesniu helio sluoksniu) stumia žemyn veleną. Pašalinama visa mechaninė trintis. Velenas pritvirtintas prie generatoriaus, kuris gamina elektrą.
Plokštės vibracija per ciklą pajudina veleną tik dvi dešimtąsias milimetro, todėl kiekvienu ciklu nepajudinama daug helio. Tačiau variklis pasiekia greitą 500 ciklų per sekundę greitį. Jei pasirinksite aukšto dažnio režimą, galite gauti daugiau galios, sako Gregas Swiftas, termoakustikos ekspertas. Los Alamos nacionalinės laboratorijos kuris pamatė ankstyvą Etalim variklio versiją. Steineris tikrai padarė gerą darbą pasirinkdamas kitą [dizaino] kryptį ir nepadarydamas klaidų.
Įmonė turi ambicingų tikslų. Pirmasis prototipas, baigtas pernai, pademonstravo, kad koncepcija veikia, tačiau buvo naudojama palyginti nedidelė šiluma, todėl jo efektyvumas siekė tik 10 procentų. Antrojo prototipo, kurio tikslas – 20–30 procentų efektyvumas esant 500 °C, tikimasi šį pavasarį.
2012 m. planuojamas komercinis produktas, kurio efektyvumas yra 40 proc., esant 700 °C temperatūrai. Iš pradžių jis bus parduodamas kaip pigesnis ir ilgalaikis kuro elementų, naudojamų gyvenamųjų namų kogeneracijai, konkurentas. Bendrovė mano, kad ji gali pagaminti variklį už mažiau nei 1 USD už vatą, o ilgalaikis tikslas yra 15 centų už vatą, todėl jis būtų pigesnis nei panašaus vidaus degimo variklio.
Viskas, kad pasiektume 40 procentų efektyvumą, atitinka tai, ką iki šiol matėme iš mūsų prototipo, sako Klopferis ir priduria, kad 50 procentų yra ilgalaikis tikslas. Norėdami gauti nuo 40 iki 50 procentų, turime pakelti temperatūrą iki 1000 °C, o tam reikia šiek tiek panaudoti keramiką.
Mike'as Haydenas Simono Fraserio universiteto fizikos profesorius sako, kad Etalimo dizainas yra daug žadantis, tačiau laukia daug inžinerinių darbų, siekiant įrodyti, kad prietaisas gali atlaikyti aukštą temperatūrą ir pasiekti tokį efektyvumą, kad jis išsiskirtų. Tačiau neabejotina, kad šie vaikinai turi kažką įdomaus, sako jis.