Chì ghjè un mutore Stirling? Cumu funziona u mutore Stirling? Cumu hè statu scupertu u mutore Stirling ? In chì spazii hè usatu? Cumu l'energia di u calore hè cunvertita in energia di muvimentu? I dettagli nantu à i motori Stirling sò in u nostru articulu.

Cosa hè Stirling Engine?

Un mutore Stirling hè una macchina chì cunverte l'energia generata da u riscaldamentu esternu di una camera chjusa in energia meccanica. Hè cunnisciutu ancu u mutore di l'aria calda. Quandu l'aria calda si espansione è cumpressa, u mutore cumencia à spustà. Hè statu inventatu in u 1816 da u prete scozzese, u Reverent Robert Stirling. U mutore hè statu sviluppatu da u so fratellu, James Stirling. In u tempu di l'invintori, i machini di vapore sò stati utilizati è eranu abbastanza periculosi. Si mettenu à truvà una alternativa più affidabile. Ciò chì vulianu era di cunvertisce l'energia di u calore direttamente in energia di muvimentu.

Chì ci hè in u Stirling Engine?

Pistone di putenza (displacer): Serve per spustà u gasu in a camera chjusa. Hè generalmente utilizatu in i mutori di tipu beta è alfa.
Pistone: Aiuta à cunvertisce l'energia di u calore in energia meccanica movendu in i cilindri in u mutore.
Volante: Hè a struttura à quale i pistoni sò attaccati. U compitu di sta struttura hè di trasfiriri l'energia meccanica generata à e parti in muvimentu.
Cooler: Aiuta à rinfriscà u gasu in a camera chjusa. Aiuta u mutore à esse usatu per periodi più longu.
Riscaldatore: Hè a parte più impurtante di u mutore. Hè adupratu per riscalda u gasu in a camera chjusa per cunvertisce l'energia di u calore in energia di muvimentu.

In più, in certi tipi di mutore, pò esse usatu in diversi cumpunenti altru ch'è questi. Questu hè interamente à a discrezione di i sviluppatori.

Principiu di travagliu di Stirling Engine

Un mutore Stirling opera da u riscaldamentu è u rinfrescante ripetutu di una quantità insulata di gasu di travagliu (di solitu aria o gasi cum'è l'heliu, l'idrogenu).

U gasu mostra un cumpurtamentu definitu da e lege di gas (relative à a pressione, a temperatura è u voluminu). Quandu u gasu hè riscaldatu, perchè hè in un spaziu insulatu, a so pressione s'arrizeghja è affetta u pistone di putenza, chì pruduce un colpu di forza. Quandu u gasu hè rinfriscatu, a pressione scende è, in u risultatu, u pistone usa un pocu di u travagliu fattu nantu à a so corsa di ritornu per recompressà u gasu. U travagliu net resultante crea forza nantu à u spindle. U gasu di travagliu periodicamente scorri trà i scambiatori di calore caldu è friddu. U gasu di travagliu hè sigillatu in i cilindri di pistone. Dunque, ùn ci hè micca gas di scarico quì. A cuntrariu di l'altri tipi di mutori di pistoni, i valvuli ùn sò micca necessariu.

Certi mutori Stirling utilizanu un pistone splitter per spustà u gasu di travagliu avanti è avanti trà i tanki friddi è caldi. U gasu di travagliu si move mantenendu i cilindri à diverse temperature, grazia à l'interconnessione di i pistoni di putenza di i cilindri multipli.

In i veri motori Stirling, un regeneratore hè situatu trà i tanki. Stu calore hè trasferitu da u regeneratore cum'è u ciculu di gasu si trova trà u latu caldu è friddu. In certi disinni, u pistone separatore hè u regeneratore stessu. Stu regeneratore cuntribuisce à l'efficienza di u ciclu di Stirling. A struttura chjamata quì u regeneratore hè in realtà una struttura solida chì ùn impedisce micca chì l'aria passa per ellu. Per esempiu, bola d'acciaio pò esse usata per stu travagliu. Quandu l'aria si move trà una stanza fridda è una stanza calda, passa per questu regeneratore. Prima chì l'aria calda righjunghji a parti fridda, abbanduneghja un pocu di energia di calore nantu à sti boli. Quandu l'aria fridda passa à u latu caldu, si riscalda un pocu cù l'energia di calore liberata prima. In altri palori, aumenta l'efficienza di u mutore per pre-riscaldamentu di l'aria prima di entre in a parte calda è pre-cooling prima di entre in a parti fridda.

Un ciculu ideale di u mutore Stirling hà a listessa efficienza teorica cum'è un mutore termicu Carnot per a stessa temperatura di entrata è di uscita. A so efficienza termodinamica hè più altu ch'è i mutori di vapore. (o alcuni semplici motori di combustione interna è diesel)

Ogni fonte di calore pò alimenta u mutore Stirling. U mutore di combustione esterna, a combustione in l'espressione hè spessu malintende. A fonte di calore pò esse generata da a combustione, ma pò ancu esse energia solare, energia geotermica o energia nucleare. In listessu modu, a surgente fridda utilizata per creà una diferenza di temperatura pò esse diverse materiali sottu à a temperatura ambientale. U rinfrescante pò esse ottenutu cù l'usu di l'acqua fridda o un refrigerante. In ogni casu, postu chì a diferenza di temperatura per esse ottenuta da a fonte fridda serà bassu, serà bisognu di travaglià cù massi più grande, è a perdita di forza chì succede in u pumping riducerà l'efficienza di u ciculu. cù e parti internu di u mutore. A vita di l'oliu lubrificante in u mutore Stirling hè più longa cà in i mutori di combustione interna.

Tipi di mutori Stirling

Ci sò 3 tippi principali di mutori stirling. L'altri tipi di mutori sò versioni migliurate di 3 motori.

Mutore Stirling di tipu Alpha:

Hè custituitu di dui pistoni, un volante, una camera di gas chjusa cù i pistoni, scambiatori di calore, un generatore di calore è un volante. Hè destinatu à attivà u gasu in questu scaldendu l'area di u pistone pusatu in cima cù una fonte di calore. U gasu caldu cumencia à spinghja u pistone avanti è avanti, l'altru pistone cunnessu cumencia à spustà, perchè u gasu caldu è friddu sò spustati in a camera. L'energia generata hè trasferita cù l'aiutu di u volante à quale sò cunnessi sti dui pistoni.

Mutore Stirling di tipu Beta:

Ci sò 2 pistoni nantu à u listessu arbre. Sti dui pistoni sò cunnessi unu à l'altru. Calendu a camara cù u pistone à u fondu, u gasu in a camera chjusa hè cale è attivatu. In questu modu, u pistone principia u so muvimentu ascendante. L'altru pistone cunnessu aiuta ancu chì u gasu friddu si move in a camera. U flywheel, à quale sò attaccati i pistoni, trasferisce l'energia generata.

Mutore Stirling di tipu gamma:

Ci sò dui pistoni separati. A camera cù u pistone più grande hè riscaldatu è u gasu in questu hè attivatu. In questu modu, i pistoni cunnessi cù l'altri cù u volante cumincianu à spustà.

Vantaghji di i Motori Stirling

Siccomu u calore hè appiicatu esternamente, pudemu cuntrullà accuratamente a mistura di carburante è aria.
Siccomu una fonte di calore cuntinuu hè aduprata per furnisce u calore, a quantità di carburante micca brusgiatu hè assai chjuca.
Stu tipu di mutore richiede menu mantenimentu è lubricazione di i tipi di mutore à u so livellu di putenza.
Sò abbastanza sèmplice in struttura paragunatu à i motori di combustion interna.
Puderanu travaglià ancu à bassa pressione, sò più sicuri di e macchine di fonte di vapore.
A bassa pressione permette l'usu di cilindri più ligeri è più durable.

Svantaghji di i Motori Stirling

U costu hè altu in termini di ecunumia di carburante, postu chì u calore necessariu hè necessariu in u primu iniziu di u mutore.
Hè abbastanza difficiule di piglià u so putere à un altru livellu.
Certi motori stirling ùn ponu micca avvià rapidamente. Hanu bisognu di calore abbastanza.
In generale, u gasu di l'idrogenu hè adupratu in una camera chjusa. Tuttavia, quandu e molécule di stu gasu sò abbastanza chjuchi, hè difficiule di mantene in a camera. Dunque, avemu affruntà costi supplementari.
A parte più fresca deve assorbe abbastanza calore. Se ci hè troppu perdita di calore, l'efficienza di u mutore diminuirà.

Aree d'applicazione di i Motori Stirling

I motori Stirling sò usati in i motori di l'aviazione di bassa putenza, i motori marini, i pompe di calore, i sistemi di calore è di putenza cumminati. Oghje, hè soprattuttu utilizatu per generà electricità in campi di pannelli solari.

Cosa hè Stirling Engine? Cumu Funziona un Motore Stirling?