Generalități – Motorul Stirling

Posted: septembrie 11, 2013 in A) Generalități

Stirling-Motor

Fig 1. Motorul Stirling [TurboSquid]

Motorul Stirling a fost inventat de către Dr. Robert Stirling și a fost brevetat în 1816. În cărțile din epoca respectiva a fost numit simplu, mașina cu aer a lui Stirling. Tema principală a brevetului se referea la un schimbător de căldură pe care Stirling l-a denumit “economizor”, pentru că poate contribui la economisirea de carburant în diferite aplicații. [Descoperă]

PHOTO of  ROBERT STIRLING

Fig 2.Rev Dr Robert Stirling (1790-1878) [Stirling Engines]

1816 patent engine

Fig 3.Design-ul initial al motorului Stirling [Stirling Engines]

În familia mașinilor termice, motorul Stirling definește o mașină termică cu aer cald cu ciclu închis regenerativ, cu toate că incorect, termenul deseori este utilizat pentru a se face referire la o gamă mai largă de mașini. În acest context, “ciclu închis” înseamnă că fluidul de lucru este într-un spațiu închis numit sistem termodinamic, pe când la mașinile cu “ciclu deschis” cum este motorul cu ardere internă și anumite motoare cu abur, se produce un permanent schimb de fluid de lucru cu sistemul termodinamic înconjurător ca parte a ciclului termodinamic; “regenerativ” se referă la utilizarea unui schimbător de căldură intern care mărește semnificativ randamentul potențial al motorului Stirling. Există mai multe variante constructive ale motorului Stirling din care majoritatea aparțin categoriei mașinilor cu piston alternativ. În mod obișnuit motorul Stirling este încadrat în categoria motoarelor cu ardere externă cu toate că sursa de energie termică poate fi nu numai arderea unui combustibil ci și energia solară sau energia nucleară. Un motor Stirling funcționează prin utilizarea unei surse de căldură externe și a unui radiator de căldură, fiecare din acestea fiind menținut în limite de temperatură prestabilite și o diferență de temperatură suficient de mare între ele. [Wiki]

Fișier:BetaStirlingTG4web2.jpg

Fig 4. Secţiune prin schema unui motor de tip Beta Stirling cu mecanism de bielă rombic [Wiki]

1 (roz) – peretele fierbinte al cilindrului, 2 (cenuşiu închis) – peretele rece al cilindrului (cu 3 (galben) racorduri de răcire), 4 (verde închis) – izolaţie termică ce separă capetele celor doi cilindri, 5 (verde deschis) – piston de refulare, 6 (albastru închis) – piston de presiune, 7 (albastru deschis) – volanţi,
Nereprezentate: sursa exterioară de energie şi radiatorele de răcire. În acest desen pistonul de refulare este utilizat fără regenerator.

Motorul Stirling este o maşină termică ce operează prin cicluri de compresie şi decompresie a unui fluid de lucru, bazate pe diferenţe de temperatură şi care, în final, transformă direct energia termică în energie mecanică.

Practic, el are nevoie de două incinte care comunică, una fiind încălzită iar cealaltă răcită. Aerul sau gazul de lucru care se dilată, respectiv se contractă termic pune în mişcare doi cilindri (sau unul, funcţie de modelul ales), iar unul sau două sisteme cu bielă manivelă transformă mişcarea rectilinie într-una de rotaţie. [Financiarul]

Motorul Stirling este o mașină termică cu aer cald cu ciclu închis regenerativ, unde fluidul de lucru se află într-un spațiu închis. Termenul de “regenerativ” se referă la utilizarea unui schimbător de caldura intern care mareste semnificativ randamentul potential al motorului Stirling.

Motorul Stirling atinge cel mai mare apogeu in procesul de transformare a energiei termice in lucru mecanic, teoretic pana la randamentul maxim al ciclului Carnot, desi in paractica acesta este redus de proprietatile gazului de lucru si a materialelor utilizate. Coeficientul de frecare, conductivitatea termica, punctul de topire cat si deformarea plastica ar contribui semnificativ la reducerea randamentului.

Acest motor poate functiona pe baza unei surse de caldura indiferent de calitatea acesteia, fie ea energie solara, chimica sau nucleara.

Motoarele Stirling sunt mai silentioase si mai economice decat cele cu ardere interna, pot fi mai sigure in functionare si nu au nici cerinte mari de intretinere.

Motoarele Stirling au si dezavantaje. Necesita cheltuieli mai mari, sunt de dimensiuni mai mari si mai grele. Insa pentru unele aplicatii, o analiza temeinica a raportului cheltuieli-castiguri poate avantaja motoarele Stirling fata de cele cu ardere interna. [Descoperă]

Pentru cei care vor detalii tehnice mai exacte, vă recomand următoarea carte și respectiv un link :

1) HOMUTESCU, Condrat Adrian, ș.a. – Introducere în Mașini Stirling, Editura Cermi, Iași, 2003. [mec.tuiasi]

2) Stirling Technology,Inc. [Stirling-Tech]

Realizator:

Ing. Adrian-Paul BASARMAN

About these ads

Lasă un răspuns

Completeaza detaliile de mai jos sau apasa click pe una din imagini pentru a te loga:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Schimbă )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Schimbă )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Schimbă )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Schimbă )

Connecting to %s