Stirlingov motor

Dr. Robert Stirling (1790-1878)

KAJ PRAVZAPRAV JE STIRLINGOV MOTOR?

"There are many ways of making power, from water wheels along rivers to the engines of a supersonic transport on its way to Paris. For some power needs, Stirling engines are nothing short of the perfect engine" (Brent H. Van Arsdell)

Stirlingov motor je vrsta motorja tako kot sta Diesel in Otto motor, vendar sta slednja eksplozijska motorja z notranjim zgorevanjem, Stirlingov motor pa je sodi med t.i. toplozračne motorje z zunanjim gorenjem.

ZGODOVINA:

Izumitelj Stirlingovega motorja je bil Robert Stirling (1790-1878) škotski, renesančni duhovnik. Njegov izum  so predstavili leta 1816 in se je takrat imenoval še toplozračni motor. Pravo ime Stirlingov motor so mu nadeli šele po letu 1940, ko je Robertov brat James delovni plin v motorju nadomestili s helijem in vodikom. V 19. stoletju so se v večini uporabljali parni stroji, ki pa so imeli majhne izkoristke in pogosto so eksplodirali, zato je Stirlingov motor pomenil pravo strojniško renesanso, saj je imel motor večji izkoristek ter ni bil podvržen eksplozijam. Določeni deli Stirlingovega motorja so konstantno močno segreti in zaradi tega podvrženi  oksidaciji kovin in posledično deformacijam, obrabi in pokanju materiala in ker v tistih časih še niso poznali tako obstojnih materialov kot jih poznamo danes, takrat motorji niso zmogli dolgotrajne in konstantne obremenitve. Tako so Stirlingovi motorji odšli na smetišče tehnične zgodovine vse do danes, ko ta tehnologija dobiva vse večji pomen.

PRINCIP DELOVANJA:

Stirlingov motor deluje kot toplotni stroj z zelo učinkovitim termodinamičnim procesom, ki pretvarja energiji po principu zaprtega krožnega procesa, kjer je delovni plin izmenično stisnjen v hladnem valju in ekspandiran v vročem valju. Torej Stirlingov motor deluje po naravnem procesu - tlak  plina bo narastel v zaprtem prostoru v kolikor se bo plin segreval in se zopet skrčil v kolikor se bo plin ohladil.  Princip delovanja Stirlingovega motor ja pa poteka tako, da je delovni plin najprej stisnjen, potem se plin segreva s tem se tlak v valju poveča in razširi, kar povzroči  premik valja, posledično dobimo moč motorja. V sosednjem valju pa se plin ohladi in skrči. Izmenjava toplote lahko poteka preko rekuperatorja, ki je nameščen med valjema in še dodatno povečuje izkoristek stroja.  Strilingov proces poteka v zaprtem prostoru in se ves čas se po motorju pretaka isti plin. Na eni strani mehansko energijo lahko pretvorimo preko generatorja v električno energijo, na drugi strani pa toploto porabimo za ogrevanje prostorov in sanitrane vode oz. za tehnološki postopek. Zaradi tega lahko dobimo velike celokupne izkoristke postrojenja, vse do 95 %.

Izvor toplote vedno prihaja od zunaj, zato je mogoče segrevati glavo cilindra bodisi z gorenjem biomase, plini ali s sončno radiacijo. 

Večja kot je temperaturna razlika med kompresijskim in delovnim cilindrom večji vrtilni moment dobivamo na gredi.

Stirlingov motor odlikuje tudi dolga življenjska doba, tih tek in nizki obratovalni stroški, saj motor za svoje delovanje ne potrebuje strojnega olja, vžigalnih svečk, vbrizgalnih šob, zračnih in oljnih filtrov, nastavljanja ventilov,...Poleg tega ima stirlingov motor veliko manj vrtljivih in pomičnih elemntov, ki bi bili podvrženi obrabi. 

V vseh napravah SUNMACHINE® je vgrajen enovaljni, ALFA motor z rekuperatorjem in gibno prostornino 520 ccm. Delovni plin je dušik s tlakom 33 barov. Motor se vrti z 500-1000 obr/min in doseže moč na gredi 1,5 - 3,0 kW.

 

Princip delovanja Stirling motorja model Alpha (Vir: Wikipedia)

Oglejte si video delovanja Stirlingovega motorja - model .mp4 (velikost 3.863 KB)

 

MESTA UPORABE:

Zaradi mirnega, dolgotrajnega in zanesljivega teka ter možnostjo uporabe najrazličnejših goriv, se Stirlingovi motorji uporabljajo tako v tretjem svetu, kot tudi v vesoljskih plovilih, podmornicah, luksuznih jahtah, raziskovalnih centrih (Artika in Antarktika) in v zadnjem času vse pogosteje v stavbah kot soproizvodne naprave za proizvodnjo toplote in elektrike (proizvodi SUNMACHINE®).

 

ALI STE VEDELI, DA...

je Stirlingov motor, eden od motorjev, ki potrebujejo najmanj vzdrževanja?

je Stirlingov motor zaradi zunanjega vira toplote eden najčistejših motorjev in se mu zaradi tega obeta svetla prihodnost!?

 

STIRLINGOVI MOTORJI SKOZI ČAS