Hur fungerar en Stirling -motor?

Robert Stirling - historien om hans uppfinning

• År 1816 uppfann den skotska prästen Robert Stirling en intermittent termisk motor.
• Det intressanta med denna tidiga förbränningsmotor är arbetsmediet, nämligen en gas. Ursprungligen användes luft för detta, senare användes också väte eller helium.
• Principen bakom denna drivning är lätt att se igenom: gasen som arbetsmedium värms och kyls växelvis kraftigt och trycker därigenom två kolvar fram och tillbaka. Ur fysisk synvinkel omvandlas termisk energi till mekanisk energi energi (kolven) konverterad.
• För att hedra uppfinnaren kallas denna typ av drivenhet en Stirling-motor, även känd som en varmluftsmotor, efter dess funktionella princip.

Stirling -motorn - tanken tar först grepp

• Den värme som krävs för motorn genereras utanför och tillåter i princip allt tänkbart bränsle.


Adiabatisk komprimering - en förklaring från fysiken

De flesta människor är fortfarande bekanta med komprimering, med andra ord "kläm". Men…

• Men Stirling -motorn, även om den fungerade pålitligt, kunde i sin tid på grund av dess låg verkningsgrad (vid den tiden endast 3%) inte mot ångmotorn och den senare förbränningsmotorn trycka igenom.
• Men tanken har diskuterats igen i flera år. Värmen som krävs för motorn genereras utanför och tillåter i princip alla tänkbara bränslen. Som ett resultat kan mindre miljöskadliga bränslen och alternativa energier (t.ex. solvärme) användas. Så bränslet behöver inte nödvändigtvis vara en petroleumprodukt.
• Och: Dess enkla struktur gör också Stirling -motorn intressant för utvecklingsländer med få råvaror. Varmluftsmotorn kan därför också användas för framdrivning av fordon med betydligt förbättrad effektivitet (och testas redan i denna mening).

Så fungerar varmluftsmotorn - en fysisk cykel

Men hur fungerar den skotska pastorens uppfinning?

• Arbetsmediet "luft" är i en sluten krets i denna motor och förbrukas inte.
• Principen liknar den bekanta Carnot -cykel från fysik, i vilket ett (idealiskt) arbetsmedium periodiskt värms och kyls, vilket driver kolven på värmemotorn.
• Även i Stirling -processen är cylindern, där två kolvar rör sig här, alltid två Värmelagring (med en hög temperatur T1 och en låg temperatur T2) höger och vänster in Länk. Högt temperaturintervall upprätthålls av en extern värmekälla.
• Om mängden luft eller gas i cylindern vid T1 har byggt upp tryck på grund av intensiv uppvärmning, rör den kolven. Luften slappnar av och svalnar.
• Den andra kolven, även kallad förskjutningskolven, arbetar med en tidsfördröjning (närmare bestämt: fasförskjutning på 90 °) mot arbetskolven. Som namnet antyder fungerar den som en förträngningsanordning som gör att gasen kan flöda växelvis till den varma och kalla lagringstanken. Detta säkerställs av flera perforeringar eller ett poröst membran.
• Under drift förändras trycket, temperaturen och volymen för luften som sitter mellan kolvarna cykliskt.
• Alla tillstånd som antas under en cykel kan klassificeras som punkter i en s.k. Representera tryck-volym diagram. Precis som med Carnot -processen beskriver processen i detta diagram en sluten kurva som körs igenom igen och igen.
• Kolven rör sig genom expansion av luften endast i en enda sektion. Endast här sker den önskade energiomvandlingen.