Olyan
hőerőgép, mely tetszőleges hőforrás
energiáját képes mechanikai munkává
alakítani. Stirling-motor
(Stirling-körfolyamat)
Olyan
hőerőgép, mely tetszőleges hőforrás
energiáját képes mechanikai munkává
alakítani.
1816-ban alkotta meg a skót származású Robert Stirling.
A Stirling-gép napenergiával történő "fűtésének" ötlete a
híres angol/amerikai feltaláló John Ericsson nevéhez fűződik.
Működési elve
A Stirling-motornak
két dugattyúja van.
Az A munkadugattyú (az animáción a felső) -ami szorosan illeszkedik a
munkahengerbe, ez nyomja össze a levegőt
(gázt)-, és a B dugattyú (az animáción
az alsó) , ami egy másik hengerben található. A B henger dugattyúja és hengerfala
között laza az illeszkedés, a B dugattyú ezért nem nyomja össze a gázt
(!!!), csak ide-oda söpri a hengerben.
Az A és B dugattyúk 90 fokos fáziseltolással mozognak egymáshoz képest.
A körfolyamat lépései:
- a B dugattyú a B henger végébe tereli a gázt, ahol azt kívülről melegítik,
- a melegített gáz nyomása megnő, és így az A dugattyút tolva mechanikai munkát
végez,
- a B dugattyú előre van nyomva, a levegőt (gázt) a motor bordázott részébe
sepri, ahol az lehűl.
Az ideális
Stirling-körfolyamat két izotermából (T1 <T2)
és két izochor szakaszból (V1<V2) áll. (A körfolyamat
p-V diagramja a valóságban inkább egy elforgatott, lapított ellipszishez hasonlít.)
A termodinamika tanításában, a II. főtételhez kapcsolódóan gyakran szóbakerül.
Ennek egyik oka, hogy a példa kapcsán viszonylag könnyű megérteni és elemezni,
hogy hogyan lehet körfolyamat során a gázzal munkát végeztetni.
A körfolyamat termikus hatásfoka:
Alkalmazások napjainkban
Napjainkban
városi autóbuszokban, vízi és vasúti járművekben is megtalálható a Stirling-motor.
A NASA kiemelt kutatási terveiben szerepel
a napenergiával hajtott elektromos energiát
termelő Stirling-motorok létrehozása.
(A képen egy kísérleti napenergiával működtetett változat látható)
A folyamat
"fordítottja" hűtésre is alkalmas.
A képen egy a Sumitomo által gyártott miniatűr kriohűtő látható, amely
80 K hőmérsékleten 1 W hűtési teljesítményt biztosít.
És egy
kis játék - egy "kézmeleggel működő" változat.