První kolo šestého ročníku

Menší polovina soutěžících má své první vystoupení za sebou a věřím, že nelitují. Některým se do toho nechce – předvádět se před ostatními a příčinou bývá nejistota. A raději si hrají se svým motorkem sami. Život nás však vede k sebeprezentaci a ta zase ke spolehlivosti a zodpovědnosti. Tak vidíte, čemu všemu se učíme.A ta radost, když jsou na nás (na náš stroj) upřeny zraky všech přítomných a ono se to pěkně točí !

Ve středu 4.4. se v naší laboratoři v Betlémské sešly čtyři průmyslové školy – z Chrudimi, Rakovníka (poprvé :-), z Hradce Králového a Prahy. Jako vždy v prvním kole šlo pouze o otáčky a tu a tam někomu o pouhý rozběh.

Jasný respekt si hned v prvním startu prvního rozběhu vynutil JAN VINCENCI z Chrudimi se svým jednoduchým a od pohledu přesně vyrobeným motorkem a otáčkami 714 za minutu.

Soutěže se zúčastnilo pasivně ještě nejméně pět studentů, kteří svůj motor nestačili dokončit.

Letošní první kolo bylo vyjímečné tím, že se po jeho skončení konala přednáška.

V její první části jsem nejprve apeloval na některé nešvary, kterými se šidíte a přiděláváte práci.

Opakuji heslovitě: nelepit komoru k zákl. desce, ale zabrousit, vyrobit si kluzná ložiska z mosazných trubiček, vyvažovat magnety (jak jednoduché). A doporučení – nástřik pístu grafitovým sprejem (dotěsní píst a sníží tření, netřeba téměř mazat), vyrobit si vstupní trubičku

(dural D/d – 6/3 mm) pro případné měření tlaku či vstříknutí Helia.

Následně jsem představil pro naši soutěž speciálně upravený (= rozměr konzervy) Stirling Beta,

který má, na rozdíl od našich běžných (Stirling Gama) v jedné ose píst pracovní i přeháněcí, tudíž pístní tyč přehaněče prochází osou pístu. Pro zajímavost se podívejte na jeho 3D výkres.

Komora – svařovaný plech 1mm zabroušený, přehaněč z plechovky od bonbónu, pístní tyč – mosaz, prochází skrz, pájená stříbrem z obou stran, regenerátor = nádobka s děrovanými čely vyplněná duralovými šponami, pístní tyč prochází trubičkou s vůlí. Pracovní píst – dural s vodítkem ze šedé litiny, ojnice uchycená excentricky naším běžným způsobem. Vložka válce je vysoustružena z grafitové trubky, dotěsněno grafitovým sprejem. Vložena je do kusu lešenářské trubky. Chladič koupený – viz Alchladice.cz . Kliková hřídel dělená – klika přehaněče je šroubem připevněna na klikovém čepu pístu. Kliky jsou letmo uložené na hřídeli se dvěma valivými ložisky.

Jako setrvačník je použit disk gramofonu uložen na kuželi a osově přitažen.

Od motoru nečekám vysoké otáčky, ale díky regenerátoru větší kroutící moment.

Přednáška Ing. Jana Novotného z ČVUT byla vyvrcholením středečního stirlingového dopoledne:

Ing. Novotný se soustředil na několik pro nás aktuálních témat: Největší problém našich Stirlingových motorů je dostat teplo dovnitř a maximálně ho využít. Z podání Ing. Novotného jasně vyplynulo, že navrhnout dobrý Stirlingův motor znamená počítat přestup tepla. Nusseltovo kriterium a další naznačené výpočty ukázaly složitost problému, s jakými se bude většina soutěžících za pár let potýkat na vysokých školách. A zároveň vyplynula i řešitelnost věci.

K využití tepla je vynikající regenerátor, který je zabudován i v představeném Stirlingu Beta.

Horký vzduch přes něj proudí a předává mu část svého tepla (ochlazuje se). Při zpětném zdvihu přes něj proudí ochlazený vzduch a ohřívá se. (tudíž nemusí být tolik ohříván plamenem. U mne byl regenerátor realizován duralovými šponami, v prezentaci Ing. Novotného jsme viděli několik příkladů. Jednoduchý teoretický výpočet využití tepla

znají všichni průmyslováci 3. ročníku :

– to by v případě představeného Stirlingu Beta bylo:

Q = 0,025 kg x 913 J/kg.K x 1 K = asi 23 J – kdyby se teplota regenerátoru změnila o 1 stupeň. Tak veliká změna určitě nenastane, ale energetický přínos tu rozhodně je.

Do jednoho motorku jsem zabudoval dva vstupy – mezi žebry chladiče. Měřil jsem průběh tlaku při rozběhu motoru i při chodu a to i tlakoměrem od Vernieru. Jaké bylo moje překvapení, když při otevření jedné z trubiček atmosférickému tlaku se otáčky motoru (místo aby klesly na nulu) zvýšily asi o třetinu. A to opakovaně, pouze při dostatečně zahřátém motoru. Když jsem otevřel obě trubičmy, motor se rychle zastavil. Trubička má vnitřní průměr 3mm.

Osobně si jev vysvětluji tím, že motor přisává studený vzduch, který způsobí smrštění vzduchu v komoře a toto smrštění má větší efekt než ztráta tlaku při expanzi. Možná tento jev souvisí s optimalizazí průběhu tlaku při chodu motoru, o níž hovořil Ing. Novotný.

V žádném případě však nemůžeme říci, že by tudíž neměly vadit vůle pracovního pístu, či pístní tyče přehaněče.

Zvýšení otáček se projevilo pouze až při zahřátém a naplno běžícím motoru. Zbývá prozkoumat jak velký otvor by byl optimální a kdy ho otevřít a pak by se tento jev dal využít při soutěži.

Dalším tématem Ing. Novotného bylo použití Helia, jako pracovního plynu.

JT