مهندسی مدلموتور استرلینگ

موتور استرلینگ چیست و چگونه کار میکند؟

موتور استرلینگ در سال ۱۸۱۶ توسط روبرت استرلینگ اختراع شد. او به دنبال ساخت جایگزینی امن‌تر برای موتورهای بخاربود. دیگ‌های بخار اغلب به خاطر فشار زیاد بخار مورد استفاده در آنها و محدودیت‌های مواد اولیه موجود در آن زمان، منفجر می شدند. همانند دیگر موتورهای حرارتی، موتور استرلینگ نیز انرژی گرمایی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند.
 
موتور استرلینگ یک موتور احتراق خارجی است که در یک چرخه بسته کار می کند. به این معنی که از مقدار ثابتی از سیال عامل استفاده می‌کند که در یک مخزن آب بندی شده محصور شده‌ است. گرمای مصرف‌شده توسط موتور به صورت خارجی اعمال می‌شود. این کار به موتور اجازه می‌دهد تقریبا با هر منبع حرارتی از جمله سوخت‌های فسیلی، هوای داغ، خورشید، مواد شیمیایی و انرژی هسته‌ای کار کند. همچنین می‌تواند با اختلاف دمای بسیار پایین، تا ۷ درجه سانتی گراد، بین منبع گرما و خنک کننده کار کند. به طوری که می تواند با گرمای بدن و حتی بخار یک فنجان قهوه نیرو بگیرد.
 

اصول کار:

کار کرد موتور استرلینگ متکی به ویژگی گازهایی است که از قانون شارل تبعیت میکنند. این گازها هنگام گرم شدن منبسط و هنگام سرد شدن، منقبض می شوند. اگر گاز درون یک حجم ثابت قرار داشته باشد، فشار آن در گرمایش افزایش و در سرمایش کاهش می‌یابد. ​

اگر گاز در یک ظرف با حجم متغیر، ساخته‌شده از پیستون متحرک در یک سیلندر ته بسته نگه‌داشته شود، افزایش و کاهش فشار موجب حرکت پیستون به بیرون و داخل می‌شود. گرمایش و خنک کاری مکرر باعث حرکت رفت و برگشتی پیستون می‌شود. این حرکت با استفاده از یک میله اتصال و یک میل‌لنگ با چرخ طیار به حرکت چرخشی تبدیل میشود. ​این فرآیند بر اساس ۴ موقعیت موتور در ادامه توضیح داده شده است.

۱- جابجا کننده در سمت راست قرار دارد

هوا در سیلندر داغ و بخش سمت چپ جابجا کننده گرم و منبسط می شود. هوا می تواند آزادانه در طول فاصله بین جابجایی و سیلندر داغ گسترش یابد. به این ترتیب نیرویی به سمت راست روی پیستون کار اعمال می شود.

موقعیت یک

۲- جابجا کننده به سمت چپ حرکت میکند

هوای گرم در طول شکاف بین جابجایی و سیلندر به قسمت نسبتاً سردتر (سمت راست) استوانه گرم جابجا می شود. هوا در قسمت مناسب خنک می شود تا فشار شروع به کاهش کند.

موقعیت دو

۳- جابجا کننده در سمت چپ قرار دارد

هوا در سمت راست مبدل و در سیلندر کار خنک می شود تا حداکثر فشار ایجاد کند و باعث ایجاد فشار منفی شود. فشار اتمسفر بیرونی اکنون نیرویی را در سمت چپ پیستون کار اعمال می کند.

موقعیت سه

۴- جابجا کننده به سمت راست حرکت میکند

هوای خنک شده به قسمت سمت چپ سیلندر داغ بازمی گردد و دوباره گرم می شود. چرخه فرآیند در حالی تکرار می شود که چرخ طیار به حرکت دو پیستون کمک می کند.

موقعیت چهار

اگر با اجزای مختلف موتور استرلینگ آشنایی ندارید میتوانید مقاله…. را بخوانید.

خواندن
ساخت مجسمه انیماترونیک انسان با برنز و فولاد ضد زنگ در 6 سال

نرخی که در آن دمای گاز می‌تواند با گرم وسرد کردن سیلندر تغییر کند در عمل محدود می‌شود. این محدودیت به دلیل ظرفیت حرارتی زیاد پیستون‌ها و سیلندرها است. با این حال، با حفظ یک سر سیلندر در دمای بالا و انتهای دیگر آن در دمای سرد ثابت و انتقال گاز از یک سر سیلندر به سر دیگر، می توان بر این مشکل غلبه کرد. این کار با استفاده از یک پیستون با لقی متناسب به نام جابجا کننده انجام می‌شود. جابجا کننده در داخل سیلندر به عقب و جلو حرکت می‌کند در نتیجه گاز را از یک طرف به طرف دیگر جابجا می‌کند. زمانی که جابجا کننده حرکت می‌کند، گاز در اطراف شکاف بین جابجا کننده و دیواره سیلندر نشت می‌کند. این جابجا کننده خود هیچ قدرتی تولید نمی‌کند و تنها از انرژی کافی برای گردش گاز درون سیلندر استفاده می‌کند. توان از سیستم حرارتی با استفاده از تغییرات حجم / فشار گاز در انتهای سرد سیلندر برای هل دادن یک پیستون قدرت به عقب و جلو استخراج می‌شود.

دنیای مهندسی

دنیای مهندسی من در زمینه تهیه مدل و پروژه های مهندسی و همچنین تهیه مطالب علمی فعالیت میکند و سعی دارد با کاربران خود تعامل بالایی داشته باشد. مهم ترین هدف ما این است که کاربرانمان بتوانند با توجه به زمانی که در سایت فعالیت میکنند از خدمات ما بهره مند شوند.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا