Jak funguje Stirlingův motor?

Robert Stirling - historie jeho vynálezu

• V roce 1816 skotský duchovní Robert Stirling vynalezl přerušovaný tepelný motor.
• Zajímavostí tohoto raného spalovacího motoru je pracovní médium, a to plyn. Původně k tomu sloužil vzduch, později se používal také vodík nebo helium.
• Princip tohoto pohonu je dobře vidět: Plyn jako pracovní médium je střídavě silně zahříván a ochlazován, a tím tlačí dva písty tam a zpět. Z fyzikálního hlediska se tepelná energie přeměňuje na energii mechanickou energie (píst) převeden.
• Na počest svého vynálezce se tento typ pohonu nazývá Stirlingův motor, známý také jako horkovzdušný motor, podle svého funkčního principu.

Stirlingův motor - myšlenka se prosazuje až nyní

• Teplo potřebné pro motor je generováno venku a v zásadě umožňuje jakékoli myslitelné palivo.
instagram viewer


Adiabatická komprese - vysvětlení z fyziky

Většina lidí stále zná kompresi, jinými slovy „mačkání“. Ale …

• Stirlingův motor, přestože fungoval spolehlivě, ve své době mohl kvůli svému nízká účinnost (v té době pouze 3%) ne proti parnímu motoru a pozdějšímu spalovacímu motoru prosadit.
• O této myšlence se však znovu diskutuje již několik let. Teplo potřebné pro motor je generováno venku a v zásadě umožňuje jakékoli představitelné palivo. V důsledku toho lze používat méně ekologicky škodlivá paliva a alternativní energie (například sluneční teplo). Palivem tedy nemusí být nutně ropný produkt.
• A: Díky své jednoduché struktuře je Stirlingův motor zajímavý i pro rozvojové země s malým množstvím surovin. Horkovzdušný motor lze proto použít i pro pohon vozidel s výrazně zlepšenou účinností (a v tomto smyslu se již testuje).

Tak funguje horkovzdušný motor - fyzický cyklus

Jak ale vynález skotského pastora funguje?

• Pracovní médium „vzduch“ je v tomto motoru v uzavřeném okruhu a není spotřebováno.
• Princip je podobný známému Carnotův cyklus z fyzika, ve kterém se (ideální) pracovní médium periodicky ohřívá a chladí, čímž pohání píst tepelného motoru.
• Také ve Stirlingově procesu jsou válec, ve kterém se pohybují dva písty, vždy dva Akumulace tepla (s vysokou teplotou T1 a nízkou teplotou T2) vpravo a vlevo dovnitř Odkaz. Rozsah vysokých teplot je udržován externím zdrojem tepla.
• Pokud množství vzduchu nebo plynu ve válci na T1 zvýšilo tlak v důsledku intenzivního zahřívání, pohne pracovním pístem. Vzduch se uvolňuje a ochlazuje.
• Druhý píst, nazývaný také výtlačný píst, pracuje s časovým zpožděním (přesněji: fázový posun o 90 °) proti pracovnímu pístu. Jak název napovídá, slouží jako vytěsňovač, který umožňuje plynu střídavě proudit do zásobníku tepla a chladu. To je zajištěno několika perforacemi nebo porézní membránou.
• Během provozu se tlak, teplota a objem vzduchu zachyceného mezi písty cyklicky mění.
• Všechny stavy, které se během cyklu předpokládají, lze klasifikovat jako body v tzv. Představte diagram tlaku a objemu. Stejně jako u Carnotova procesu, proces v tomto diagramu popisuje uzavřenou křivku, která prochází znovu a znovu.
• Píst se pohybuje expanzí vzduchu pouze v jedné sekci. Pouze zde dochází k požadované přeměně energie.