Троэнергетики и её современное состояние

Двигатель (машина) Стирлинга (ДС) – наиболее известный 
представитель семейства двигателей внешнего сгорания – работает по 
замкнутому термодинамическому циклу, в котором циклические про-
цессы сжатия и расширения происходят при разных температурах, а 
управление потоком рабочего тела осуществляется путем изменения его 
объема, рис. 7.3.
Рис. 7.3. Одна из возможных схем устройства двигателя Стирлинга
ДС работает за счет теплового расширения газа, за которым сле-
дует его сжатие при охлаждении. Он содержит некоторый постоянный 
объем рабочего газа, который перемещается между «холодной» частью, 

---

187
обычно имеющей температуру окружающей среды, и «горячей» частью, 
которая нагревается за счет сжигания топлива или благодаря внешним 
источникам тепла. В ДС, в отличие от ДВС, процесс горения осуществ-
ляется вне рабочих цилиндров и протекает равновесно; рабочий цикл 
реализуется в замкнутом внутреннем контуре при относительно малых 
скоростях повышения давления в цилиндрах двигателя, плавном харак-
тере теплогидравлических процессов рабочего тела внутреннего конту-
ра и при отсутствии газораспределительного механизма клапанов [8]. 
Выпускаемые за рубежом ДС (фирмы Philips, STM Inс., Daimler 
Benz, United Stirling) мощностью от 5 до 1200 кВт имеют КПД более 
42 %, рабочий ресурс более 40 тыс. часов и удельную массу от 1,2 до 
3,8 кг/кВт, рис. 7.4. По своим техническим характеристикам и потреби-
тельским качествам они превосходят ДВС и ГТД. Для ДС характерны 
низкий уровень шума, почти на два порядка меньшая по сравнению с 
ДВС концентрация вредных веществ в выхлопных газах, большой ре-
сурс, хорошие характеристики крутящего момента. Очень важно, что 
ДС может работать как на традиционных жидких моторных топливах, 
так и на газе любого происхождения, а также на газовом конденсате. ДС 
целесообразно применять в когенерационных установках и системах 
утилизации теплоты отработанных газов, например в мини-ТЭЦ. 
Рис. 7.4. Энергетическая установка с двигателем Стирлинга 
 мощностью до 24 кВт, работающая на газе

---

188
Есть несколько технических проблем, препятствующих широко-
масштабному применению ДС, несмотря на перечисленные достоинства 
и на тот факт, что принцип его работы был предложен еще в 1816 г. 
(шотландским инженером Р. Стирлингом). К ним следует отнести: 
большие сложности в создании отдельных узлов (уплотнений, систем 
регулирования мощности и др.), высокие требования к технологии, не-
обходимость применения жаростойких сплавов и металлов, новых ме-
тодов их сварки и пайки. Обусловлены они прежде всего применением 
для улучшения эксплуатационных характеристик в качестве рабочих 
тел гелия и водорода. У российских разработчиков ДС, кроме техниче-
ских, есть еще финансовые проблемы (отсутствие поддержки государ-
ства и крупного бизнеса), которые препятствуют организации серийно-
го выпуска этих машин. Российская технологическая база и накоплен-
ный научный потенциал в проектировании ДС при благоприятной фи-
нансовой и технической политике могли бы обеспечить стране прочное 
положение в этой перспективной области малой энергетики.