Arhivă pentru septembrie, 2013

Diferite tipuri de motoare Stirling

Posted: septembrie 11, 2013 in B) Tipologie

A) După modul de funcționare:

1) Alfa Stirling

Un motor de tip Alfa Stirling conține două pistoane de lucru, unul cald și altul rece, situate separat în câte un cilindru. Cilindru pistonului cald este situat în interiorul schimbătorului de căldură de temperatură înaltă iar cel al pistonului rece în schimbătorul de căldură de temperatură scăzută. Acest tip de motor are o putere litrică foarte mare dar prezintă dificultăți tehnice din cauza temperaturilor foarte mari din zona pistonului cald și a etanșării sale. [Wiki]

File:Alpha Stirling.gif

Fig 1. Modul de acționare a motorului Alfa Stirling (albastru- rece, roșu- cald) [Wiki]

2)Beta Stirling

Un motor de tip Beta Stirling are un singur cilindru în care sunt asezate un piston de lucru si unul de refulare montate pe acelasi ax.
Pistonul de refulare nu este montat etans si nu serveste la extragerea de lucru mecanic din gazul ce se dilata având doar rolul de a vehicula gazul de lucru între schimbatorul de caldura cald si cel rece.
Când gazul de lucru este împins catre capatul cald al cilindrului, se dilata si împinge pistonul de lucru.
Când este împins catre capatul rece, se contracta si momentul de inertie al motorului, de obicei marit cu ajutorul unui volant, împinge pistonul de lucru în sensul opus, pentru a comprima gazul. [EnergiaViitorului]

File:Beta stirling animation.gif

Fig 2.  Modul de acționare a motorului Beta Stirling (albastru- rece, roșu- cald) [Wiki]

3) Gama Stirling

Un motor de tip Gama Stirling este un Beta Stirling la care pistonul de lucru este montat într-un cilindru separat alăturat de cilindrul de refulare, dar este conectat la același volant.
Gazul din cei doi cilindri circulă liber între aceștia.
Aceasta variantă produce o rată de compresie mai mică dar este constructiv mai simplă și adeseori este utilizat în motoare Stirling cu mai mulți cilindri. [EnergiaViitorului]

Fișier:Animgamma.gif

Fig 3.  Modul de acționare a motorului Gama Stirling (albastru- rece, roșu- cald) [Wiki]

4) Alte tipuri :

Fișier:Animation TDC 01 jeff.gif

Fig 4. Modul de acționare a motorului Stirling cu piston liber [Wiki]

B) După dimensiune :

1) Mici :

https://i2.wp.com/www.stirlingengine.com/wp-content/uploads/2012/02/MM-1_coffee_cup_stirling_engine_product.jpg

Fig 5. Motor Stirling ce funcționează pe baza căldurii emise de către o cană de cafea fierbinte [StirlingEngine]

https://i0.wp.com/renaud.ca/wordpress/wp-content/uploads/2008/11/stirling-engine.jpg

Fig 6. Motor Stirling de mici dimensiuni, care are ca sursă de caldură – spirtiera [Renaud]

https://i0.wp.com/renaud.ca/wordpress/wp-content/uploads/2008/11/stirling-hog-engine.jpg

Fig 7. Motor Stirling cilindrul „cald” din sticlă specială [Renaud]

Motor Stirling 4 pistoane MD.HB34 - turbina de putere

Fig 8. Motor Stirling de mici dimensiuni, în patru pistoane [EnergiaViitorului]

https://i0.wp.com/diystirlingengine.com/wp-content/uploads/2012/10/soda-can-stirling-engine-3.jpg

Fig 9. Motor Stirling „Home Made” realizat din cutii de aluminiu [DiyStirlingEngine]

2) Medii :

Fig 10.Motor Stirling – Kockums 4-95, motor creat inițial pentru submarine [CNCCookBook]

ST-5_jpg_edit

Fig 11. Generator Stirling [NewEnergyDirection]

https://i1.wp.com/i1.ytimg.com/vi/5pdqDQwehlk/hqdefault.jpg

Fig 12.  Motor Stirling ce funcționează pe baza energiei solare [i1.ytimg]

3) Mari :

Fig 13. Motor Alfa Stirling [Bekkoame]

 

Fig 14. Dodge D-150 cu motor Stirling [Hemmings]

Sunlab.jpg

Fig 15. Generator solar de electricitate, având la bază un motor Stirling [EnergyFuture]

Sandia

Fig 16. Generator solar de electricitate, cu motor Stirling și perete de oglinzi [EditInternational]

Tricycle

Fig 17. Tricicletă acționată de un motor Stirling [EditInternational]

Realizator:

Ing. Adrian-Paul BASARMAN

Reclame

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