¿Cómo funciona un motor Stirling?

Robert Stirling: la historia de su invención

• En 1816, el clérigo escocés Robert Stirling inventó un motor térmico intermitente.
• Lo interesante de este motor de combustión temprana es el medio de trabajo, es decir, un gas. Originalmente se usó aire para esto, más tarde también se usó hidrógeno o helio.
• El principio detrás de este accionamiento es fácil de ver: el gas como medio de trabajo se calienta y enfría alternativamente fuertemente y, por lo tanto, empuja dos pistones hacia adelante y hacia atrás. Desde un punto de vista físico, la energía térmica se convierte en energía mecánica. energía (el pistón) convertido.
• En honor a su inventor, este tipo de propulsión recibe el nombre de motor Stirling, también conocido como motor de aire caliente, siguiendo su principio funcional.
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El motor Stirling: la idea recién ahora se está afianzando

• El calor necesario para el motor se genera en el exterior y en principio permite cualquier combustible imaginable.


Compresión adiabática: una explicación de la física

La mayoría de la gente todavía está familiarizada con la compresión, en otras palabras, "apretar". Pero …

• Sin embargo, el motor Stirling, aunque funcionó de manera confiable, pudo en su momento debido a su baja eficiencia (en ese momento solo 3%) no contra la máquina de vapor y el motor de combustión interna posterior llevar a cabo.
• Sin embargo, la idea se ha vuelto a debatir durante varios años. El calor necesario para el motor se genera en el exterior y en principio permite cualquier combustible imaginable. Como resultado, se pueden utilizar combustibles menos dañinos para el medio ambiente y energías alternativas (como el calor solar). Por tanto, el combustible no tiene por qué ser necesariamente un producto del petróleo.
• Y: Su estructura simple también hace que el motor Stirling sea interesante para los países en desarrollo con pocas materias primas. Por lo tanto, el motor de aire caliente también se puede utilizar para la propulsión de vehículos con una eficiencia significativamente mejorada (y ya se está probando en este sentido).

Así es como funciona el motor de aire caliente: un ciclo físico

Pero, ¿cómo funciona el invento del pastor escocés?

• El medio de trabajo "aire" está en un circuito cerrado en este motor y no se consume.
• El principio es similar al familiar Ciclo de Carnot desde el física, en el que un medio de trabajo (ideal) se calienta y enfría periódicamente, accionando así el pistón del motor térmico.
• En el proceso de Stirling, también, el cilindro, en el que dos pistones se mueven aquí, es siempre dos Almacenamiento de calor (con un T1 de alta temperatura y un T2 de baja temperatura) a la derecha e izquierda en Enlace. El rango de temperatura alta se mantiene mediante una fuente de calor externa.
• Si la cantidad de aire o gas en el cilindro en T1 ha acumulado presión debido a un calentamiento intenso, mueve el pistón de trabajo. El aire se relaja y se enfría.
• El segundo pistón, también llamado pistón de desplazamiento, trabaja con un retardo de tiempo (más precisamente: cambio de fase de 90 °) contra el pistón de trabajo. Como su nombre indica, sirve como un desplazador que permite que el gas fluya alternativamente al tanque de almacenamiento frío y caliente. Esto está asegurado por varias perforaciones o una membrana porosa.
• Durante el funcionamiento, la presión, la temperatura y el volumen del aire atrapado entre los pistones cambian cíclicamente.
• Todos los estados que se asumen durante un ciclo se pueden clasificar como puntos en un llamado. Represente el diagrama de presión-volumen. Al igual que con el proceso de Carnot, el proceso de este diagrama describe una curva cerrada que se recorre una y otra vez.
• El pistón se mueve por la expansión del aire solo en una sola sección. Solo aquí tiene lugar la conversión de energía deseada.