В Китае создали термоакустический генератор на основе двигателя Стирлинга

Об успехе сообщил Технический институт физики и химии Китайской академии наук. А успех, надо сказать, с историей. В основе лежит двигатель Стирлинга, придуманный шотландцем Робертом Стирлингом ещё в 1816 году. Это двигатель внешнего сгорания, и его главные козыри — почти бесшумная работа и фантастический для тепловых машин КПД, который в теории может достигать 45-60%. Почему же мы до сих пор не ездим на таких? Потому что на пути от красивой идеи до рабочего металла всегда встают суровые законы физики и инженерные головоломки. На их решение ушло полтора века: лишь к 1960-м годам «Стирлинги» нашли своё первое практическое применение.

Термоакустический генератор

А теперь представьте себе идеальный двигатель Стирлинга. В нём почти нет движущихся частей, которые могут износиться или сломаться. Рабочее тело — газ — помещено в особую трубу-резонатор. Один её конец нагревается, другой охлаждается. Из-за перепада температур в газе рождаются мощные звуковые волны (да-да, это буквально «тепло в звук»). Резонатор их усиливает, как гитарный корпус, и эти колебания толкают поршень или мембрану, вырабатывая электричество. Элегантно, правда?

Китайский прототип — это цилиндр длиной около двух метров и диаметром чуть больше полуметра. Внутреннее устройство держат в секрете, но известно главное: внутри двух резонаторов находится сжатый гелий под чудовищным давлением в 150 атмосфер. А между ними — поршень, который парит на магнитной подушке, не касаясь стенок. Его движение и генерирует ток.

«На данный момент эффективность преобразования тепла в электричество составляет около 28%, — поясняет профессор Ху Цзяньин. — Но если использовать теплоноситель с температурой 600°C, КПД можно поднять до 34%». Это уже больше, чем у традиционных паровых турбин! А тишина работы и отсутствие трущихся деталей сулят срок службы в десятилетия. «Он может использовать любое тепло: солнечное, промышленные выбросы, энергию биомассы», — добавляет профессор Луо Эрканг.

Подводные лодки и не только

Кому же такая тихая и эффективная машина нужнее всего? Конечно, подводникам. Ещё в 60-х шведы с верфи Kockums начали ставить двигатели Стирлинга на подлодки. Они работают на жидком кислороде, почти не шумят и, что парадоксально, в процессе вырабатывают чистый кислород для экипажа. Сейчас такие установки стоят на субмаринах Швеции, Японии, Китая.

Термоакустический генератор — это следующий логичный шаг. Ещё тише, ещё надежнее. Но военные — лишь первые клиенты. В перспективе эта технология может перевернуть и гражданскую энергетику, и автомобилестроение, и даже космические миссии, где надёжность и автономность значат всё. Ведь по сути это вечный двигатель — не в смысле нарушения законов физики, а в смысле невероятной живучести. Разве не об этом мечтают инженеры?