. ϕ(τ)τn
ĩNG CƠ STIRLING Đễ ĩNG CƠ STIRLING
Đ ễ ĩ NG CƠ STIRLINGĐ ễ ĩ NG CƠ STIRLING
Đĩng cơ Stirling là mĩt thiết bị cờ nhiều ưu việt và cÍu tạo đơn gỉan. Mĩt đèu đĩng cơ được đỉt nờng, phèn còn lại để nguĩi và công h ợ uư ích được sinh ra. Đây là mĩt đĩng cơ kín không cờ đư ớng cÍp nhiên liệu cũng như đướng tha iớ khí. Nhiệt dùng được lÍy từ bên ngoài, bÍt kể vỊt gỡ nếu đỉt cháy đều cờ thể dùng để chạy đĩng cơ Stirling như : than, củi, rơm rạ, dèu hõa, dèu lửa, cơn, khí đỉt tự nhiên, gas mêtan,... nhưng không đòi hõi quá
trỡnh cháy mà chỉ cèn cÍp nhiệt đủ để làm cho đĩng cơ Stirling hoạt đĩng. ĐƯc biệt đĩng cơ Stirling cờ thể hoạt đĩng với năng lư ợng mƯt trới, năng lượng địa nhiệt, hoƯc nhiệt thừa từ các quá
trỡnh công nghiệp. Được phát minh từ 1816 đĩng cơ Stirling đèu tiên đã là nh ợ ngư thiết bị lớn làm việc trong môi trướng công nghiệp. Sau đờ các kiểu đĩng cơ Stirling nhõ hơn và êm này đã trị thành đơ dùng gia đỡnh phư biến như: quạt, máy may, bơm nư ớc... Các đĩng cơ Stirling ban đèu chứa không khí và được chế tạo từ các vỊt liệu bỡnh thướng rÍt phư biến như đĩng cơ “hot air”. Không khí được chứa trong đờ và là đỉi tượng để giãn nị nhiệt, làm lạnh và nén bịi sự chuyển đĩng của các phèn khác nhau của đĩng cơ.
Đĩng cơ Stirling là mĩt đĩng cơ nhiệt. Đĩng cơ nhiệt là mĩt thiết bị cờ thể liên tục chuyển đưi nhiệt năng thành cơ năng
Mĩt ví dụ hiện thực về đĩng cơ nhiệt là đèu máy xe lửa chạy bằng hơi nước trong nh ợ ngư năm trước đây. Năng lượng nhiệt được cung cÍp bằng cách đỉt than hoƯc củi, lượng nhiệt này nung nờng nước chứa trong lò hơi và sinh ra hơi cờ áp suÍt cao, hơi này giãn nị trong xi lanh và đỈy piston chuyển đĩng kéo theo bánh đà, và kéo xe l ợ aư chuyển đĩng. Sau mỡi hành trỡnh của Piston, hơi đã sử dụng vĨn còn mĩt ít nờng và được tha iớ ra và nhướng chỡ cho hơi mới cờ áp suÍt cao vào xylanh.
Đĩng cơ diesel là mĩt dạng của đĩng cơ nhiệt nhưng ị dạng
khác và thướng gụi là đĩng cơ đỉt trong. Trong đĩng cơ đỉt trong, nhiệt được cung cÍp bịi sự đỉt cháy nhiên liệu ngay phèn bên
trong của đĩng cơ, các nhiên liệu này thướng là nhiên liệu lõng như dèu diesel, xăng. Mĩt phèn nhiệt biến thành công do sự
gia nớ nị khí nờng (sa nớ phỈm cháy) tác đĩng vào piston. Phèn nhiệt còn lại bị tha iớ ra và thoát ra ngoài bịi bức xạ hay tõa ra từ các cánh làm mát của đĩng cơ. Đĩng cơ tiếp tục sinh công h ợ uư
ích chừng nào nhiên liêu còn cung cÍp để tạo nhiệt. Ba quá trỡnh;
cÍp nhiệt sinh công và thải nhiệt là đƯc tính chung của các đĩng cơ nhiệt.
Hỡnh: 3 Không khí áp suÍt cao đỈy piston đi ra
Đĩng cơ Stirling thỡ cơ chế của các quá cÍp nhiệt,
tha iớ nhiệt và sinh công cờ hơi khác. Để nghiên cứu kỹ về sự hoạt đĩng của đĩng cơ Stirling ta xét mĩt xi lanh kín mĩt đèu với mĩt piston như hỡnh:1 và mĩt ít không khí chứa bên trong. Piston chuyển đĩng qua lại tự do nhưng hèu như kín. Giaớ sử lúc đèu toàn bĩ thiết bị cờ nhiệt đĩ bằng nhiệt đĩ đèu lạnh, lúc này không khí bên trong cờ áp suÍt bằng áp suÍt của không khí bên ngoài. Với điều kiện đờ, piston sẽ đứng yên ị vị trí ban đèu Nếu ta đỉt nờng mĩt đèu xilanh, nguơn nhiệt được sử dụng cờ thể là chùm tia bức xạ mƯt trới hoƯc mĩt cách đơn gỉan là nhúng đèu xilanh vào nước nờng, thỡ
áp suÍt và nhiệt đĩ không khí bên trong tă ng lên. áp suÍt cao sẽ đỈy piston chuyển đĩng và sinh ra công
h ợ uư ích (Hỡnh:2,3). BÍt kỳ nguơn nhiệt nào cũng sinh ra công, nhưng với nguơn cờ nhiệt đĩ càng cao thỡ tạo ra công càng lớn.
Đĩng cơ không nh ợ ngư chỉ chuyển nhiệt thành công mĩt lèn đơn gỉan như trên ma cèn pha iớ cờ kha ớ
Hình: 4 Quá trình giãn nị cho đến khi áp suÍt không khí bên trong bằng áp suÍt khí quyển
Hình: 5 Nêú ngừng cÍp nhiệt mà thải nhiệt thì áp suÍt không khí bên trong giảm xuỉng
Hình: 6 Piston chuyển đĩng vào bên trong do áp suÍt không khí bên ngoài cao hơn
Nếu khi piston chuyển đĩng đến đèu bên pha iớ
của xilanh, ta ngừng quá
trỡnh cÍp nhiệt và tăng
quá trỡnh tha iớ nhiệt (làm mát) thỡ nhiệt đĩ và áp suÍt của không khí phía trong xilanh gia mớ
xuỉng đến khi áp suÍt của không khí bên trong thÍp hơn áp suÍt của khí quyển bên ngoài thỡ
piston sẽ chuyển đĩng ngược lại và trị lại vị trí ban đèu. (Hỡnh: 5,6)