Jaki jest cykl Stirling?

Cykl Stirling jest rodzajem regeneracyjnego cyklu termodynamicznego, który jest w stanie użyć samodzielnego płynu roboczego i wewnętrznego komponentu wymiany ciepła, aby albo przekształcić ciepło na ruch mechaniczny lub na odwrót.To sprawia, że cykl Stirling jest przydatny w silnikach, pompach ciepła, chłodzenia i wielu innych zastosowaniach.Wiele różnych projektów silników wykorzystuje cykl Stirling, z których większość zawiera jeden lub dwa cylindry.Niezależnie od konkretnej konstrukcji silnik, który korzysta z tego cyklu, przechodzi przez cztery etapy kompresji, dodanie ciepła, rozszerzenia i usuwania ciepła.

Istnieje wiele różnych zewnętrznych silników spalania, z których każdy wykorzystuje inny typ cyklu termodynamicznego.Silniki parowe działają zgodnie z zasadami cyklu Rankine'a, który wykorzystuje płyn roboczy, taki jak woda, zarówno w stanach ciekłych, jak i gazowych.Od czasu do czasu należy dodawać dodatkowe płyny, zmniejszając wydajność tych układów.Cykl Stirling, który został pierwotnie wynaleziony w 1816 roku jako rywal dla cyklu Rankine'a, wykorzystuje działający płyn, który jest uszczelniony w systemie.W większości przypadków płyn roboczy stosowany w silnikach Stirling jest powietrze.

Podstawowa idea cyklu Stirling obraca się wokół ogrzewania, a następnie chłodzenia, jednej objętości płynu roboczego.Powoduje to rozszerzalność cieplną i skurcz płynu, który można wykorzystać do wykonywania prac mechanicznych.W większości przypadków osiąga się to poprzez przymocowanie tłoków do koła zamachowego.Gdy płyn w systemie rozszerza się i kontraktuje, tłoki są napędzane w górę i w dół, co powoduje, że koło zamachowe obracają się.Cykl Stirling jest określany jako cykl regeneracyjny ze względu na fakt, że płyn jest samodzielny, a ta sama objętość płynu jest stosowana zarówno w komorze kompresji, jak i komorze ekspansji.

Zastosowanie cyklu Stirling nie ogranicza się do silników, ponieważ proces ten jest również odwracalny.Oznacza to, że możliwe jest, że urządzenie, które wykorzystuje ten cykl do działania jako pompa ciepła, jeśli dostarcza się zasilanie mechaniczne.W takim przypadku zewnętrzna moc mechaniczna służy do napędzania tłoków, które pompują płyn roboczy między komorą rozszerzającą a komorą kompresji.W zależności od sposobu skonfigurowania urządzenia, to odwrócenie cyklu może być używane w pompie ciepła, urządzeniu chłodniczym lub innej aplikacji, która wymaga przeniesienia energii cieplnej.