Ποιος είναι ο κύκλος Stirling;

Ο κύκλος Stirling είναι ένας τύπος αναγεννητικής θερμοδυναμικής κύκλου που μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα αυτόνομο υγρό εργασίας και ένα εσωτερικό συστατικό ανταλλαγής θερμότητας, είτε για να μετατρέψει τη θερμότητα σε μηχανική κίνηση ή το αντίστροφο.Αυτό καθιστά τον κύκλο Stirling χρήσιμο σε κινητήρες, αντλίες θερμότητας, ψύξη και πολλές άλλες εφαρμογές.Ένας αριθμός διαφορετικών σχεδίων κινητήρα κάνουν χρήση του κύκλου Stirling, τα περισσότερα από τα οποία περιέχουν είτε έναν είτε δύο κυλίνδρους.Ανεξάρτητα από τον συγκεκριμένο σχεδιασμό, ένας κινητήρας που χρησιμοποιεί αυτόν τον κύκλο περνάει από τα τέσσερα βήματα της συμπίεσης, την προσθήκη θερμότητας, την επέκταση και την απομάκρυνση της θερμότητας.

Υπάρχει ένας αριθμός διαφορετικών εξωτερικών κινητήρων καύσης, καθένας από τους οποίους χρησιμοποιεί διαφορετικό τύπο θερμοδυναμικού κύκλου.Οι μηχανές ατμού λειτουργούν κάτω από τις αρχές του κύκλου Rankine, ο οποίος χρησιμοποιεί ένα υγρό εργασίας, όπως το νερό, τόσο σε υγρές όσο και σε αέρια καταστάσεις.Πρόσθετα υγρά πρέπει να προστίθενται από καιρό σε καιρό, μειώνοντας την αποτελεσματικότητα αυτών των συστημάτων.Ο κύκλος Stirling, ο οποίος αρχικά εφευρέθηκε το 1816 ως αντίπαλος για τον κύκλο Rankine, χρησιμοποιεί ένα υγρό εργασίας που σφραγίζεται μέσα στο σύστημα.Στις περισσότερες περιπτώσεις, το υγρό εργασίας που χρησιμοποιείται στους κινητήρες Stirling είναι ο αέρας.

Η βασική ιδέα πίσω από τον κύκλο Stirling περιστρέφεται γύρω από την θέρμανση και την επακόλουθη ψύξη, ενός μόνο όγκου υγρού εργασίας.Αυτό προκαλεί τη θερμική επέκταση και τη συστολή του υγρού, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση μηχανικής εργασίας.Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό επιτυγχάνεται με την προσάρτηση των εμβόλων σε ένα σφόνδυλο.Καθώς το υγρό εντός του συστήματος επεκτείνεται και τα συμβόλαια, τα έμβολα οδηγούνται προς τα πάνω και προς τα κάτω, γεγονός που αναγκάζει τον σφόνδυλο να γυρίσει.Ο κύκλος Stirling αναφέρεται ως αναγεννητικός κύκλος λόγω του γεγονότος ότι το υγρό είναι αυτόνομο και ο ίδιος όγκος υγρού χρησιμοποιείται τόσο στον θάλαμο συμπίεσης όσο και στον θάλαμο επέκτασης.

Η χρήση του κύκλου Stirling δεν περιορίζεται στους κινητήρες, δεδομένου ότι η διαδικασία είναι επίσης αναστρέψιμη.Αυτό σημαίνει ότι είναι δυνατόν μια συσκευή που χρησιμοποιεί αυτόν τον κύκλο για να λειτουργήσει ως αντλία θερμότητας εάν παρέχεται μηχανική ισχύς.Σε αυτή την περίπτωση, η εξωτερική μηχανική ισχύς χρησιμοποιείται για την οδήγηση των εμβόλων, τα οποία αντλούν το υγρό εργασίας μεταξύ του θαλάμου επέκτασης και του θαλάμου συμπίεσης.Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο έχει ρυθμιστεί μια συσκευή, αυτή η αντιστροφή του κύκλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αντλία θερμότητας, συσκευή ψύξης ή οποιαδήποτε άλλη εφαρμογή που απαιτεί τη μεταφορά θερμικής ενέργειας.