كيف يعمل محرك "ستيرلنغ"؟
القس الاسكتلندي روبرت ستيرلنغ لديه في القرن التاسع عشر في القرن التاسع عشر ، تم اختراع هذا المحرك الحراري الذكي ، والذي يحتوي على هواء بسيط كوسيط عمل. ولكن كيف يعمل محرك "ستيرلنغ" الخاص به ولماذا لا يسود؟
روبرت ستيرلنغ - تاريخ اختراعه
- في عام 1816 اخترع رجل الدين الاسكتلندي روبرت ستيرلنغ محركًا حراريًا متقطعًا.
- الشيء المثير للاهتمام في محرك الاحتراق المبكر هذا هو وسيط العمل ، أي الغاز. تم استخدام الهواء في الأصل لهذا الغرض ، ثم تم استخدام الهيدروجين أو الهيليوم لاحقًا.
- من السهل رؤية المبدأ الكامن وراء محرك الأقراص هذا: يتم تسخين وتبريد الغاز كوسط عمل بقوة بالتناوب ، وبالتالي يدفع مكبسين للخلف وللأمام. من وجهة نظر فيزيائية ، يتم تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية طاقة (المكبس) تم تحويله.
- تكريما لمخترعه ، يُطلق على هذا النوع من المحركات اسم محرك ستيرلينغ ، المعروف أيضًا باسم محرك الهواء الساخن ، وفقًا لمبدأه الوظيفي.
محرك "ستيرلنغ" - الفكرة ترسخ الآن فقط
- يتم توليد الحرارة اللازمة للمحرك في الخارج ويسمح مبدئيًا بأي وقود يمكن تصوره.
- ومع ذلك ، فإن محرك "ستيرلنغ" ، على الرغم من أنه كان يعمل بشكل موثوق ، كان قادرًا في وقته على ذلك بسبب محرك "ستيرلنغ" كفاءة منخفضة (3٪ فقط في ذلك الوقت) ليست ضد المحرك البخاري ومحرك الاحتراق الداخلي اللاحق دفع من خلال.
- ومع ذلك ، ظلت الفكرة قيد المناقشة مرة أخرى لعدة سنوات. يتم توليد الحرارة اللازمة للمحرك في الخارج ويسمح مبدئيًا بأي وقود يمكن تخيله. نتيجة لذلك ، يمكن استخدام أنواع وقود أقل ضررًا بيئيًا وطاقات بديلة (مثل الحرارة الشمسية). لذلك ليس بالضرورة أن يكون الوقود منتجًا بتروليًا.
- كما أن هيكلها البسيط يجعل محرك "ستيرلنغ" مثيرًا للاهتمام بالنسبة للبلدان النامية التي لديها القليل من المواد الخام. لذلك يمكن أيضًا استخدام محرك الهواء الساخن لدفع المركبات بكفاءة محسّنة بشكل كبير (ويتم اختباره بالفعل بهذا المعنى).
ضغط Adiabatic - شرح من الفيزياء
لا يزال معظم الناس على دراية بالضغط ، بعبارة أخرى "الضغط". لكن …
هذه هي الطريقة التي يعمل بها محرك الهواء الساخن - دورة فيزيائية
لكن كيف يعمل اختراع القس الاسكتلندي؟
- يوجد وسط العمل "هواء" في دائرة مغلقة في هذا المحرك ولا يتم استهلاكه.
- المبدأ مشابه لما هو مألوف دورة كارنو من ال الفيزياء، حيث يتم تسخين وتبريد وسيط العمل (المثالي) بشكل دوري ، وبالتالي تشغيل مكبس المحرك الحراري.
- في عملية "ستيرلنغ" أيضًا ، تكون الأسطوانة ، التي يتحرك فيها مكبسان ، اثنتان دائمًا تخزين الحرارة (بدرجة حرارة عالية T1 ودرجة حرارة منخفضة T2) يمينًا ويسارًا وصلة. يتم الحفاظ على نطاق درجات الحرارة المرتفعة بواسطة مصدر حرارة خارجي.
- إذا كانت كمية الهواء أو الغاز في الأسطوانة عند T1 قد تراكمت ضغطًا بسبب التسخين الشديد ، فإنها تحرك مكبس العمل. يرتاح الهواء ويبرد.
- يعمل المكبس الثاني ، المسمى أيضًا بمكبس الإزاحة ، بتأخير زمني (بتعبير أدق: تحول الطور بمقدار 90 درجة) مقابل مكبس العمل. كما يوحي الاسم ، فإنه يعمل كمزاح يسمح بتدفق الغاز بالتناوب إلى خزان التخزين الساخن والبارد. يتم ضمان ذلك من خلال عدة ثقوب أو غشاء مسامي.
- أثناء التشغيل ، يتغير ضغط ودرجة حرارة وحجم الهواء المحبوس بين المكابس بشكل دوري.
- يمكن تصنيف جميع الحالات المفترضة أثناء دورة ما كنقاط في ما يسمى ب. تمثيل مخطط حجم الضغط. كما هو الحال مع عملية كارنو ، تصف العملية في هذا الرسم البياني منحنى مغلق يتم تشغيله مرارًا وتكرارًا.
- يتم تحريك المكبس عن طريق تمدد الهواء فقط في قسم واحد. هنا فقط يحدث تحويل الطاقة المطلوب.
إلى أي مدى تجد هذه المقالة مفيدة؟
