Chu kỳ Stirling là gì?

Chu kỳ Stirling là một loại chu trình nhiệt động tái tạo có khả năng sử dụng chất lỏng làm việc khép kín và thành phần trao đổi nhiệt bên trong, để chuyển đổi nhiệt sang chuyển động cơ học hoặc cách khác.Điều đó làm cho chu kỳ Stirling hữu ích trong động cơ, bơm nhiệt, điện lạnh và nhiều ứng dụng khác.Một số thiết kế động cơ khác nhau sử dụng chu kỳ Stirling, hầu hết đều chứa một hoặc hai xi lanh.Bất kể thiết kế cụ thể là gì, một động cơ sử dụng chu kỳ này đều trải qua bốn bước nén, bổ sung nhiệt, giãn nở và loại bỏ nhiệt.Có một số động cơ đốt ngoài khác nhau, mỗi động cơ sử dụng một loại chu trình nhiệt động khác nhau.Động cơ hơi nước hoạt động theo các nguyên tắc của chu kỳ Rankine, sử dụng chất lỏng làm việc, như nước, ở cả trạng thái lỏng và khí.Thỉnh thoảng chất lỏng phải được thêm vào, giảm hiệu quả của các hệ thống này.Chu kỳ Stirling, ban đầu được phát minh vào năm 1816 như là đối thủ của chu kỳ Rankine, sử dụng một chất lỏng làm việc được niêm phong trong hệ thống.Trong hầu hết các trường hợp, chất lỏng làm việc được sử dụng trong động cơ Stirling là không khí.

Ý tưởng cơ bản đằng sau chu kỳ Stirling xoay quanh hệ thống sưởi và làm mát sau đó, của một khối lượng chất lỏng làm việc.Điều đó gây ra sự giãn nở nhiệt và co thắt của chất lỏng, có thể được sử dụng để thực hiện công việc cơ học.Trong hầu hết các trường hợp, điều đó được thực hiện bằng cách gắn piston vào bánh đà.Khi chất lỏng trong hệ thống mở rộng và hợp đồng, piston được điều khiển lên xuống, khiến bánh đà quay lại.Chu kỳ Stirling được gọi là một chu kỳ tái tạo do thực tế là chất lỏng được khép kín, và cùng một thể tích chất lỏng được sử dụng trong cả buồng nén và buồng mở rộng. Sử dụng chu kỳ Stirling không giới hạn trong động cơ, vì quá trình cũng có thể đảo ngược.Điều đó có nghĩa là có thể cho một thiết bị sử dụng chu kỳ này để hoạt động như một máy bơm nhiệt nếu năng lượng cơ học được cung cấp.Trong trường hợp này, công suất cơ học bên ngoài được sử dụng để điều khiển piston, bơm chất lỏng làm việc giữa buồng mở rộng và buồng nén.Tùy thuộc vào cách thiết lập thiết bị, sự đảo ngược của chu kỳ này có thể được sử dụng trong máy bơm nhiệt, thiết bị làm lạnh hoặc bất kỳ ứng dụng nào khác yêu cầu truyền năng lượng nhiệt.