Stirling-motor
(Stirling-körfolyamat)

Olyan hőerőgép, mely tetszőleges hőforrás energiáját képes mechanikai munkává alakítani.

1816-ban alkotta meg a skót származású Robert Stirling.

A Stirling-gép napenergiával történő "fűtésének" ötlete a híres angol/amerikai feltaláló John Ericsson nevéhez fűződik.

 

Működési elve

A Stirling-motornak két dugattyúja van.
Az A munkadugattyú (az animáción a felső) -ami szorosan illeszkedik a munkahengerbe, ez nyomja össze a levegőt (gázt)-, és a B dugattyú (az animáción az alsó) , ami egy másik hengerben található. A B henger dugattyúja és hengerfala között laza az illeszkedés, a B dugattyú ezért nem nyomja össze a gázt (!!!), csak ide-oda söpri a hengerben.
Az A és B dugattyúk 90 fokos fáziseltolással mozognak egymáshoz képest.

A körfolyamat lépései:
- a B dugattyú a B henger végébe tereli a gázt, ahol azt kívülről melegítik,
- a melegített gáz nyomása megnő, és így az A dugattyút tolva mechanikai munkát végez,
- a B dugattyú előre van nyomva, a levegőt (gázt) a motor bordázott részébe sepri, ahol az lehűl.

Az ideális Stirling-körfolyamat két izotermából (T1 <T2) és két izochor szakaszból (V1<V2) áll. (A körfolyamat p-V diagramja a valóságban inkább egy elforgatott, lapított ellipszishez hasonlít.)

A termodinamika tanításában, a II. főtételhez kapcsolódóan gyakran szóbakerül.
Ennek egyik oka, hogy a példa kapcsán viszonylag könnyű megérteni és elemezni, hogy hogyan lehet körfolyamat során a gázzal munkát végeztetni.

A körfolyamat termikus hatásfoka:


Alkalmazások napjainkban

Napjainkban városi autóbuszokban, vízi és vasúti járművekben is megtalálható a Stirling-motor.
A NASA kiemelt kutatási terveiben szerepel a napenergiával hajtott elektromos energiát termelő Stirling-motorok létrehozása.
(A képen egy kísérleti napenergiával működtetett változat látható)

A folyamat "fordítottja" hűtésre is alkalmas.
A képen egy a Sumitomo által gyártott miniatűr kriohűtő látható, amely 80 K hőmérsékleten 1 W hűtési teljesítményt biztosít.

És egy kis játék - egy "kézmeleggel működő" változat.

Felhasznált irodalom