Hvordan fungerer en Stirling -motor?

Robert Stirling - historien til oppfinnelsen hans

• I 1816 oppfant den skotske geistligheten Robert Stirling en periodisk termisk motor.
• Det interessante med denne tidlige forbrenningsmotoren er arbeidsmediet, nemlig en gass. Opprinnelig ble det brukt luft til dette, senere ble det også brukt hydrogen eller helium.
• Prinsippet bak denne drivenheten er lett å se gjennom: Gassen som arbeidsmedium blir vekselvis sterkt oppvarmet og avkjølt og skyver derved to stempler frem og tilbake. Fra et fysisk synspunkt omdannes termisk energi til mekanisk energi energi (stemplet) konverterte.
• Til ære for oppfinneren kalles denne typen drivstoff en Stirling-motor, etter dens funksjonelle prinsipp, også kalt en varmluftsmotor.

Stirling -motoren - ideen tar først nå tak

• Varmen som kreves for motoren genereres utenfor og tillater i prinsippet alt tenkelig drivstoff.


Adiabatisk komprimering - en forklaring fra fysikken

De fleste kjenner fremdeles til komprimering, med andre ord "klemming". Men …

• Imidlertid kunne Stirling -motoren, selv om den fungerte pålitelig, i sin tid på grunn av sin lav effektivitet (den gang bare 3%) ikke mot dampmaskinen og den senere forbrenningsmotoren presse gjennom.
• Imidlertid har ideen vært under diskusjon igjen i flere år. Varmen som kreves for motoren genereres utenfor og tillater i prinsippet alt tenkelig drivstoff. Som et resultat kan mindre miljøskadelige drivstoff og alternative energier (for eksempel solvarme) brukes. Så drivstoffet trenger ikke nødvendigvis å være et petroleumsprodukt.
• Og: Den enkle strukturen gjør også Stirling -motoren interessant for utviklingsland med få råvarer. Varmluftsmotoren kan derfor også brukes til fremdrift av kjøretøyer med betydelig forbedret effektivitet (og testes allerede i denne forstand).

Slik fungerer varmluftsmotoren - en fysisk syklus

Men hvordan fungerer den skotske pastorens oppfinnelse?

• Arbeidsmediet "luft" er i en lukket krets i denne motoren og forbrukes ikke.
• Prinsippet ligner det kjente Carnot syklus fra fysikk, der et (ideelt) arbeidsmedium periodisk blir oppvarmet og avkjølt, og derved driver stempelet på varmemotoren.
• Også i Stirling -prosessen er sylinderen, der to stempler beveger seg her, alltid to Varmelagring (med høy temperatur T1 og lav temperatur T2) høyre og venstre inn Lenke. Det høye temperaturområdet opprettholdes av en ekstern varmekilde.
• Hvis mengden luft eller gass i sylinderen på T1 har bygget opp trykk på grunn av intens oppvarming, beveger den arbeidsstemplet. Luften slapper av og avkjøles.
• Det andre stemplet, også kalt fortrengningsstemplet, arbeider med en tidsforsinkelse (mer presist: faseforskyvning på 90 °) mot arbeidsstemplet. Som navnet antyder, fungerer den som en forskyvning som lar gassen strømme vekselvis til varmt og kaldt lagertank. Dette sikres av flere perforeringer eller en porøs membran.
• Under drift endres trykket, temperaturen og volumet av luften som er fanget mellom stemplene syklisk.
• Alle tilstander som antas i løpet av en syklus kan klassifiseres som punkter i en såkalt. Representer trykk-volum diagram. Som med Carnot -prosessen, beskriver prosessen i dette diagrammet en lukket kurve som kjøres gjennom igjen og igjen.
• Stempelet beveges av ekspansjon av luften bare i en enkelt seksjon. Bare her finner den ønskede energiomdannelsen sted.