Stirling-motoro

STM Stirling-motora agregato

Stirling-motoro estas ekstere varmigata motoro kun piŝta meĥanismo. Malkiel ĉe motoroj kun interna brulo, la energifonto de Stirling-motoro troviĝas ekster la motoro kaj povas esti eĉ sunenergio. Ĝi havas la plej bonan energian efikon el inter la motoroj, ĉ. 90%.

La motoron inventis pastro Robert Stirling en 1816, kiu patentigis ĝin.

Funkcio

Stirling-motoro entenas gason (aero, hidrogeno, heliumo) izolitan de la ekstero. Kiam oni varmigas la internan gason, ties premo kreskas, kio premas la piŝton supren. Kiam oni malvarmigas la gason, ties premo malkreskas, kaj eĉ malpliiĝas la movenergio necesa al denova kunpremo de la gaso. Tiel estiĝas mova energio, kiu estas disponebla je la motora akso kiel utiligebla laboro. La gaso moviĝas inter la varmigaj-malvarmigaj varmointerŝanĝiloj.

La gaso restas ĉiam en la motoro, kiu ne bezonas valvojn kiel aliaj motoroj.

1

2

3

4

La supra skizo montras, ke en la unua fazo, la varmiĝanta gaso supren premas la piŝton (labora fazo). Post la supra morta punkto, la laborpiŝto moviĝas malsupren kaj premas la gason en la malvarman areon, dum la alia piŝto ankoraŭ moviĝas supren, tiel la volumeno de la malvarmiga cilindro kreskas (2-a fazo: gas-alifluigo). En la tria fazo, en la malvarma cilindo la gaso malvarmiĝas kaj la alia piŝto premas la malvarman gason en la varman cilindron. (4-a fazo) kaj la procezo rekomenciĝas.

Diversaj motortipoj

La klasifiko de Stirling-motoroj estas laŭ la maniero, kiel ili movas la gason inter la varmaj kaj malvarmaj kamero(j), cilindro(j).

Ekzistas tri ĉefaj tipoj de Stirling-motoroj:

• alfa-Stirling havas du piŝtojn, unu je la varma, alia en la malvarma flanko de la varmointerŝanĝilo. Ĝi havas la plej grandan povumon, sed la izolado povas kaŭzi problemojn pro la daŭre alta temperaturo en unu cilindro. [1] Arkivigite je 2005-02-04 per la retarkivo Wayback Machine)
• La beta-Stirling-motoro havas en unu cilindro povum-piŝton kaj duan piŝton malantaŭ la unua. La dua piŝto premas la varmegan gason en la malvarman kameron. [2] Arkivigite je 2005-01-19 per la retarkivo Wayback Machine)

  

  beta-Stirling motoro

• La gama-Stirling-motoro estas subtipo de la beta-versio, kie la povum-piŝto kaj la dua piŝto moviĝas en du apartaj cilindroj, sed ili estas ligitaj al la sama akso. Ĝi estas pli simpla koncerne la konstruon kaj oni ŝatas uzi ĝin en plurcilindraj maŝinoj: [3] Arkivigite je 2007-02-06 per la retarkivo Wayback Machine)

Stirling-fridujo

Se oni inversas la funkcion de la Stirling-motoro (oni turnas la akson), oni povas mezuri temperaturan diferencon inter la kameroj. La unuajn Stirling-fridujojn evoluigis Philips en la 1950-aj jaroj i.a. por produktado de fluida hidrogeno. Tiu entreprena parto de Philips malfondiĝis en 1990, ties laboron transprenis Stirling Cryogenics & Refrigeration BV, kiu produktas ankoraŭ nun.

Energifontoj

La Stirling-motoron funkciigas iu ajn temperatura diferenco. Tiel la ekstera energio povas veni ne nur el bruligo, sed ankaŭ el sunenergio, tervarmo aŭ nuklea energio. Fakte ju pli granda estas la temperatura diferenco, des pli efike laboras la motoro.

Avantaĝoj

• Bruligo de fueloj okazas ekstere, do estas pli bone reguligebla
• La bruligo okazas sen interrompo, la nebruligitaj fumgasoj estas neglekteblaj.
• Simpla, efika, malbrua, ktp.

Malavantaĝoj

• bezonas specifajn materialojn
• ĝi ne ŝatas ŝanĝiĝantajn laborkondiĉojn, ĝi estas plej konvena por daŭra laboro
• ĝi ne ŝatas fermitajn lokojn (aŭtomobilo), kie la varmiĝo de la ekstero malgrandigas efikon

Sukcesaj aplikoj

• Sukcesaj estis fridujoj de Philips ekde la 1930-aj jaroj, kun inverse funkcianta Strirling-motoro.
• La sveda ŝipfabriko Kokums konstruis pli ol dek submarŝipojn kun Stirling-pelado en la 1980-aj jaroj, kiuj alportis komercan sukceson. [4] Arkivigite je 2005-06-23 per la retarkivo Wayback Machine
• Stirling Energy Systems liveris 20.000 Stirling-motorojn kun povumo de 500 MW en 20 jaroj. Ĝi funkcias en 19 km² kaj speguloj varmigas la Stirling-motorojn, kiuj pelas generatorojn.
• Nacia Laboratorio Los Alamos evoluigis akustikan Stirling-motoron [5]. Tiu transformas la varmenergion en sonenergion.

Literaturo

• Van Wylan, Gordon J. and Sontag, Richard F. , "Fundamentals of Classical Thermodynamics SI Version 2nd Ed.", John Wiley and Sons, New York, 1976, ISBN 0-471-04188-2
• Walker, G. , "Free Piston Stirling Cycle Engines", Springer-Verlag (1985), ISBN 0-387-15495-7
• Hargreaves, C. M., "The Philips Stirling Engine", Elsevier Publishers, (1991), ISBN 0-444-88463-7