Qual è il ciclo Stirling?

Il ciclo Stirling è un tipo di ciclo termodinamico rigenerativo che è in grado di utilizzare un fluido di lavoro autonomo e un componente di scambiaggio di calore interno, per convertire il calore in movimento meccanico o l'altra.Ciò rende il ciclo Stirling utile in motori, pompe di calore, refrigerazione e numerose altre applicazioni.Numerosi progetti di motori diversi utilizzano il ciclo Stirling, la maggior parte dei quali contengono uno o due cilindri.Indipendentemente dal design specifico, un motore che utilizza questo ciclo passa attraverso le quattro fasi di compressione, l'aggiunta di calore, l'espansione e la rimozione del calore.

Esistono diversi motori a combustione esterna, ognuno dei quali utilizza un diverso tipo di ciclo termodinamico.I motori a vapore funzionano sotto i principi del ciclo di Rankine, che utilizza un fluido di lavoro, come l'acqua, sia in stati liquidi che gassosi.Di tanto in tanto devono essere aggiunti fluidi aggiuntivi, riducendo l'efficienza di questi sistemi.Il ciclo Stirling, originariamente inventato nel 1816 come rivale per il ciclo di Rankine, utilizza un fluido di lavoro sigillato all'interno del sistema.Nella maggior parte dei casi, il fluido di lavoro utilizzato nei motori Stirling è l'aria.

L'idea di base dietro il ciclo Stirling ruota attorno al riscaldamento e al successivo raffreddamento, di un singolo volume di fluido di lavoro.Ciò provoca l'espansione termica e la contrazione del fluido, che può essere utilizzata per eseguire lavori meccanici.Nella maggior parte dei casi, ciò si ottiene attaccando i pistoni a un volano.Man mano che il fluido all'interno del sistema si espande e si contrae, i pistoni vengono spinti su e giù, il che fa girare il volano.Il ciclo Stirling è indicato come un ciclo rigenerativo a causa del fatto che il fluido è autonomo e lo stesso volume di fluido viene utilizzato sia nella camera di compressione che nella camera di espansione.

L'uso del ciclo Stirling non è limitato ai motori, poiché anche il processo è reversibile.Ciò significa che è possibile per un dispositivo che utilizza questo ciclo per fungere da pompa di calore se viene fornita energia meccanica.In questo caso, la potenza meccanica esterna viene utilizzata per guidare i pistoni, che pompa il fluido di lavoro tra la camera di espansione e la camera di compressione.A seconda del modo in cui viene impostato un dispositivo, questa inversione del ciclo può essere utilizzata in una pompa di calore, un dispositivo di refrigerazione o qualsiasi altra applicazione che richiede il trasferimento di energia termica.