Silnik Stirlinga – historia, zasada działania i zastosowania.

Robert Stirling -

szkocki duchowny, wynalazca silnika

cieplnego nazywanego dzisiaj silnikiem Stirlinga. Uzyskał pierwszy
patent na silnik zewnętrznego spalania w 1816 roku. Głównym
dążeniem Stirlinga było opracowanie bezpiecznych silników,
równie przydatnych jak rozpowszechniające się wówczas maszyny
parowe

Zasada działania silnika Stirlinga

Silnik  Stirlinga  jest  maszyną  przetwarzającą  energie
cieplną na mechaniczną, tak jak wiele silników. Ma jednak
istotną  zaletę:  ciepło  można  dostarczać  z  dowolnego
źródła.  Do  tego  dochodzi  fakt,  iż  gazy  wewnątrz  niego
przepływają  w  obiegu  zamkniętym.  Już  te  dwie  cechy
sprawiają że jest niezwykle praktyczny: aby wprawić go w
ruch  wystarczy  tylko  i  wyłącznie  podgrzać  lub  ochłodzić
go (wywołać różnicę temperatur).

Cykl Carnota

Przemiana  izotermiczna  -  w  termodynamice
przemiana,  zachodząca  przy  określonej,  stałej
temperaturze.  Krzywa  opisująca  przemianę
izotermiczną nazywana jest izotermą. Na rysunku
od A do B.

Przemiana  adiabatyczna  to  proces,  w którym
nie  zachodzi  wymiana  ciepła  z otoczeniem.
Warunek  braku  przepływu  ciepła  można  spełnić,
przeprowadzając  proces  bardzo  szybko  lub
w dobrze izolowanym zbiorniku. Na rysunku od B
do C

Począwszy od punktu A następuje: izotermiczne sprężanie --> adiabatyczne sprężanie -->
izotermiczne rozprężanie --> adiabatyczne rozprężanie. W oparciu o cykl Carnota przebiegający w
tym kierunku działa doskonały silnik cieplny.

Opis działania silnika Stirlinga

(typ beta )

Na skutek ogrzania rozszerza się gaz
we wnętrzu silnika (np. powietrze).
Pcha to tłok zimny

Gaz jest rozprężony i zaczyna działać na niego już
niska temperatura. Tłok zimny jednak nie pozwala
na razie przemieszać się gazom o różnej
temperaturze, dlatego objętość gazu nie ulega
znaczącej zmianie.

Dzięki  rozpędowi  koła  zamachowego
zimny  tłok  powędrował  do  ścianki
cylindra.  Separuje  również  grzejący
wpływ  ściany  cylindra  od  gazu.  Tym
samym  gazy  o  różnej  temperaturze
wymieszały  się  i  są  chłodzone.
Zmniejszenie  temperatury  niesie  ze
sobą

zmniejszenie

objętości.

oczywiście powoduje że gorący tłok
zostaje wessany do środka.

Ostatni z etapów nazywamy sprężaniem. Mały tłok
zaczyna poruszać się w lewo, co w konsekwencji
doprowadzi do zwiększenia temperatury i objętości
gazu (powrót do etapu nr 1).