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Das Prinzip des Wärmeaustausches - Wege der Wärmenutzung

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Der Stirlingmotor ist nach der Dampfmaschine die 2. älteste Wämekraftmaschine



Prototyp des 2 x doppelt wirkenden  a - Typ Stirlingmotors: STMOT21

Nun zum Prototyp.
Ein paar Bauteile:

Links die 90-Grad Bogen je 4 davon mit Durchführung für die Kolbenstangen. In der Mitte die 8 senkrecht stehenden Arbeitszylinder und die el. Heizstäbe. Rechts oben die horizontalen Zylinder; Davor 3 Pumpen. Der Bogen mit 2 Flanschen und Durchführung ganz rechts stammt noch von einer zuvor gebauten Teststrecke mit der Wärmeübergangsmessungen gemacht wurden.
Es galt zunächst das Funktionsprinzip der hier beschriebenen Maschine nachzuweisen. Des weiteren sollte in dem Prototyp die Leistungsregelung auf einfachste Weise über die Variation der Pumpendrehzahl erfolgen. Dazu wurden alle 8 Pumpen gemeinsam über einen Regeltrafo angeschlossen. Aus Kostengründen wurden einfache Umwälzpumpen aus der Heizungsbranche genommen. Das hatte allerdings zur Folge, dass die Maschine maximal nur mit 120 Grad C heissem Wasser betrieben werden konnte. Eingeschränkt war daraufhin auch der Betriebsdruck in der Maschine. Druckspitzen sollten maximal 8 Bar nicht überschreiten. Kolben- und Kolbenstangendichtungen (Memory Manschetten aus PTFE der Fa. elring-Klinger) jedoch sind auch bis 200 Grad C und 20 Bar einsatzfähig.
Aus Kostengrüden wurde die Maschine elektrisch beheizt. Gekühlt wurde sie mit Wasser von ca 15 - 20 Grad C.

Während des Aufbaues: Man erkennt in der Mitte die senkrecht stehenden 4 heissen Arbeitszylinder, die auf die 90 Grad-Bogen geschweisst sind. Im waagerechten Teil des "U-Rohres" sind die Zylinder mit Kolben und Kolbenstange. Die Zylinderköpfe sind montiert; Parallel zu den Arbeitszylindern die el. Heizer mit Zuleitungen und Pumpen.
Um es vorwegzunehmen, Die Maschine läuft einwandfrei selbststartend aus jeder Kurbelwellenstellung an, die Regelung mittels Regeltrafo für die Pumpendrehzahl hat sich bewährt. Die Drehzahl war erwartungsgemäss gering 60 - 120 UpM. Eine Wirkungsgradbestimmung und eine Leistungsmessung konnte nicht durchgeführt werden. Das war auch nicht die Absicht; denn mit 120 Grad C maximale Vorlauftemperatur und einem Ruhedruck von 3 Bar kann auch keine grössere Leistung erwartet werden; bei der Bauweise dieses Prototyps musste auch auf eine Isolation der heissen Teile verzichtet werden, somit sind die Wärmaverluste beträtlich und nicht erfassbar für eine Wirkungsgradbestimmung; eine Leistungsmessung war nicht sinnvoll. Die hier gewonnenen Erfahrungen ermutigen aber, diesen Stirlingmotor weiter zu entwickel. Ein 2. Prototyp sollte Leistungsmessung und Wirkungsgradbestimmung möglich machen. Es gilt aber auch noch weitere Parameter zu untersuchen wie den Wärmeübergang, Einfluss des Kurbelradius u.a.


Sehen Sie sich auch ein kurzes Video der arbeitenden der Maschine an (als .wmv file Download ca 1,3 MByte.
Die Daten für den Betriebszustand dieses Laufes der Maschine sind:
P0=2,5 Bar Ruhedruck, TE = 120 Grad C, TK = 20 Grad C.

Mit Ruhedruck ist der Gasdruck in der kalten Maschine definiert bei entspanntem Kurbeltrieb. In diesem Zustand haben alle Zylinder das gleiche Gasvolumen; alle 4 Kolben stehen in der Mitte der horizontalen Zylinder.
Sehen Sie hier noch mal den animierten Bewegungsablauf der Maschine.




Eine Gesamtansicht der Maschine
zur Originalseite ==>>

Dipl.-Ing. Peter Fette
Am Schäferloch 16, 75045 Walzbachtal / Germany


Zu Besonderheiten des 2 mal doppelt wirkenden a - Typ Stirlingmotors zur Nutzung von Nieder- bis Mitteltemperaturwärme.

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