Kuidas Stirlingi mootor töötab?
Šoti pastor Robert Stirling on 19 19. sajandil leiutati see nutikas soojusmootor, mille töökeskkonnaks on lihtne õhk. Aga kuidas tema Stirlingi mootor töötab ja miks see ei saanud võita?
Robert Stirling - tema leiutise ajalugu
- 1816. aastal leiutas Šoti vaimulik Robert Stirling katkendliku termomootori.
- Selle varajase sisepõlemismootori huvitav asi on töökeskkond, nimelt gaas. Algselt kasutati selleks õhku, hiljem kasutati ka vesinikku või heeliumi.
- Selle ajami taga olev põhimõte on hõlpsasti arusaadav: gaasi kui töökeskkonda kuumutatakse ja jahutatakse vaheldumisi tugevalt ja lükatakse seeläbi kaks kolvi edasi -tagasi. Füüsilisest seisukohast muundatakse soojusenergia mehaaniliseks energiaks energia (kolb) muundatud.
- Selle leiutaja auks nimetatakse seda tüüpi ajamit Stirlingi mootoriks, mida tuntakse ka kuumaõhumootorina, järgides selle funktsionaalset põhimõtet.
Stirlingi mootor - idee võtab alles nüüd võimust
- Mootori jaoks vajalik soojus tekib väljaspool ja põhimõtteliselt võimaldab see mõeldavat kütust.
- Kuid Stirlingi mootor, kuigi see töötas usaldusväärselt, võis selle tõttu omal ajal madal kasutegur (sel ajal ainult 3%) mitte aurumasina ja hilisema sisepõlemismootori vastu läbi suruma.
- Mõte on aga juba mitu aastat uuesti arutusel olnud. Mootori jaoks vajalik soojus tekib õues ja põhimõtteliselt võimaldab see mis tahes kujuteldavat kütust. Selle tulemusel saab kasutada vähem keskkonnale kahjulikke kütuseid ja alternatiivseid energiaallikaid (näiteks päikesesoojus). Seega ei pea kütus tingimata olema naftasaadus.
- Ja: selle lihtne struktuur muudab Stirlingi mootori vähese toorainega arengumaade jaoks huvitavaks. Seepärast saab kuumaõhumootorit kasutada ka oluliselt parema kasuteguriga sõidukite tõukejõuks (ja selles mõttes seda juba katsetatakse).
Adiabaatiline kompressioon - selgitus füüsikast
Enamik inimesi tunneb kompressiooni, teisisõnu "pigistamist". Aga …
Kuuma õhu mootor töötab nii - füüsiline tsükkel
Aga kuidas Šoti pastori leiutis toimib?
- Töökeskkond "õhk" on selles mootoris suletud ringis ja seda ei tarbita.
- Põhimõte sarnaneb tuttavaga Carnot tsükkel alates Füüsika, milles (ideaalset) töökeskkonda kuumutatakse ja jahutatakse perioodiliselt, juhtides sellega soojusmootori kolbi.
- Ka Stirlingi protsessis on silinder, milles kaks kolbi siin liiguvad, alati kaks Soojussalvestus (kõrge temperatuuriga T1 ja madala temperatuuriga T2) paremale ja vasakule sisse Link. Kõrge temperatuuri vahemikku hoiab väline soojusallikas.
- Kui õhu või gaasi kogus balloonis T1 juures on intensiivse kuumutamise tõttu rõhku suurendanud, liigutab see töökolvi. Õhk lõdvestab ja jahtub.
- Teine kolb, mida nimetatakse ka nihkekolbiks, töötab ajaviitega (täpsemalt: faasinihe 90 °) vastu töökolvi. Nagu nimigi ütleb, toimib see nihkurina, mis võimaldab gaasil vaheldumisi voolata kuuma ja külma mahutisse. Selle tagavad mitmed perforatsioonid või poorne membraan.
- Töö ajal muutuvad kolbide vahele jäänud õhu rõhk, temperatuur ja maht tsükliliselt.
- Kõik olekud, mida tsükli ajal eeldatakse, saab klassifitseerida punktideks nn. Esitage rõhu-mahu diagramm. Nagu ka Carnot'i protsessi puhul, kirjeldab ka selle diagrammi protsess suletud kõverat, mis läbitakse ikka ja jälle.
- Kolvi liigutab õhu paisumine ainult ühes osas. Ainult siin toimub soovitud energia muundamine.
Kui kasulik see artikkel teile on?
