Aktualizacja: 2010-08-05

Silnik Stirlinga

model w stylu retro

Rys. 1 

Silnik Stirlinga jest bardziej subtelną wersją silnika parowego. Nie potrzebuje on dużej różnicy temperatur a co za tym idzie i energii by rozpocząć oraz podtrzymać swoją prace. Energia cieplna potrzebna do pracy silnika może być dostarczana przez palnik (Rys. 2), natomiast chłodzenie dokonywane jest powietrzem. By silnik wykonał pracę należy dostarczyć różnicę potencjału energii (a dokładniej różnicę temperatur). Silnik może pracować, gdy zostanie schłodzony zimną wodą i nagrzewany kolektorem słonecznym. Przykład działania silnika dzięki ciepłu pobieranemu z napoju zostało przedstawione na filmie.

t.pracy = t.ciepla - |t.zimna|
gdzie: t.ciepla > t.zimna

Dla przykładu mając t.ciepla=10 i t.zimna= -5 otrzymuje się 15 stopni ciepła użytkowego.

model silnika stirlinga z prądnicą

Rys. 2 Silnik Stirlinga z prądnicą

Silnik działa dzięki rozszerzaniu objętości podgrzewanego gazu i zmniejszaniu objętości gazu przez jego schłodzenie. Jeśli [Rys.3] na metalowy kubek zostanie nałożona gumowa przepona (kawałek balonika), w trakcie podgrzewania kubka balonik zacznie się wybrzuszać, gdy całość zostanie schłodzona będzie on zasysany do środka. Taką właśnie budowę ma podstawowy element silnika Stirlinga.

silnik stirlinga praca 1

Rys. 3

 

Istnieje wiele typów konstrukcji silnika, w każdym jednak przypadku jest to zamknięty obieg przemiany cieplnej.  Jednocylindrowy silnik stirlinga nie jest odpowiednikiem spalinowego silnika jednosuwowego. Podstawową różnicą jest obecność swego rodzaju „pływaka” dzielącego pojedynczy tłok na dwie części. Nie ma on znacznego udziału w przekazywaniu siły na wał. Do płynnej pracy silnika wymagana jest odpowiednia prędkość wała napędowego stąd obecność koła zamachowego. Koniecznością może być tez rozruch za pomocą rozrusznika. Związane jest to z brakiem przeciwsobności układu, martwych punktów z których silnik nie może sam rozpocząć pracy. Problem rozwiązuje zwiększenie liczby tłoków podłączonych do jednego wału napędowego. Gdy nastąpi rozruch silnik pracuje stabilnie niezależnie od liczby tłoków.

silnik stirlinga 2

Rys. 4 Proces pojedynczej przemiany cieplnej

W pierwszym etapie gaz znajduję się w dolnej części cylindra i jest podgrzewany, wypychając przeponę. Pływak zostaje przeniesiony do dolnej części cylindra odsłaniając część cylindra, która jest chłodzona. Następuje gwałtowne ochłodzenie gazu, co doprowadza do zmniejszenia jego objętości i zassania przepony (Rys.4). Energia zostaje przeniesiona na wał napędowy (Rys.5).

silnik stirlinga 4

Rys. 5

Cały cykl pracy polega na ogrzewaniu i ochładzaniu, na ciągłym dostarczaniu różnicy potencjału ciepła w odpowiednie części tłoka.

Silnik Stirlinga może napędzać prądnice, jego paliwo (ciepło) jest proste do uzyskania. Silnik Stirlinga różni się tym od zwykłych turbin stosowanych w elektrociepłowniach, że nie nie jest potrzebne uzyskanie wysokiej temperatury by pracował.

Wyślij komentarz