up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله موتورهاي استرلينگ PDF
QR code - موتورهاي استرلينگ

موتورهاي استرلينگ

موتورهاي استرلينگ چگونه کار مي کنند؟

موتور استرلينگ يک موتورحرارتي است که اختلاف زيادي با موتورهاي احتراق داخلي در اتومبيل دارد که در سال ۱۸۱۶ توسط رابرت استرلينگ اختراع شد. موتور استرلينگ قابليت بازدهي بيشتري نسبت به موتورهاي بنزيني و ديزلي دارد.
اما امروزه موتورهاي استرلنگ فقط در برخي کاربرد هاي خاص مانند زير درياييها يا ژنراتورهاي کمکي در قايق ها که عملکرد بي صدا مهم است استفاده مي شود. اگر چه موتورهاي استرلينگ به توليد انبوه نرسيد اما برخي اختراعات پرقدرت با اين موتور کار مي کند.
موتورهاي استرلنگ از چرخه استرلنگ استفاده مي کند که مشابه چرخه هاي استفاده شده در موتورهاي احتراق داخلي نيست.
▪ گاز استفاده شده در داخل موتورهاي استرلنگ هيچ وقت موتور را ترک نمي کند و مانند موتورهاي ديزل و بنزيني سوپاپ دود که گازهاي پر فشار را تخليه مي کند و محفظه احتراق وجود ندارد .به همين علت موتورهاي استرلنگ بسيار بي صدا هستند .
▪ چرخه استرلينگ از يک منبع حراتي خارجي که مي تواند هر چيزي از بنزين و انرژي خورشيدي تا حرارت ناشي از پوسيدگي گياهان باشد استفاده کند و هيچ احتراقي داخل سيلندرهاي موتور رخ نمي دهد .
صدها راه وجود دارد که يک موتورهاي استرلنگ ايجاد کنيم .در اين مقاله ما درمورد چرخه استرلينگ و چگونگي کار انوع مختلف اين موتورمطالبي مي آموزيم .
● چرخه استرلينگ:
قاعده اصلي کار موتور استرلنگ اين است که مقداري گاز داخل موتور محفوظ شده است .چرخه استرلينگ شامل يک سري رويداد است که فشار گاز داخل موتور را تغيير مي دهد و سبب ايجاد کار مي شود . چند خاصيت مهم گاز وجود دارد که براي عملکرد موتورهاي استرلنگ مهم است :
▪ اگر مقداري گاز محبوس در يک حجم ثابت از فضا داشته باشيد و شما به آن گاز حرارت بدهيد , فشار گاز افزايش خواهد يافت .
▪ اگر مقداري گاز محبوس داشته باشيد و آن را فشرده کنيد (حجم آن را در فضا کاهش دهيد ) ، دماي آن گاز افزايش خواهد يافت .
اجازه دهيد به هر کدام از مراحل سيکل استرلينگ ، هنگامي که به موتور ساده شده استرلينگ نگاه مي کنيم برويم .
موتور ساده شده ما از دو سيلندر استفاده مي کند. يک سيلندر به وسيله ي يک منبع خارجي گرما، گرم مي شود (مثل آتش) وديگري به وسيله ي يک منبع سرد خارجي ، سرد مي شود (مثل يخ ).محفظه گاز دو سيلندر به هم متصلند ، وپيستون ها به طور مکانيکي به وسيله ي يک اتصال که چگونگي حرکت انها را معين مي کند به يکديگر متصلند .
▪ سيکل استرلينگ ۴ مرحله دارد :
۱) حرارت به گاز داخل سيلندر گرم منتقل مي شود (چپ) و سبب ايجاد فشار مي شود اين فشار پيستون را مجبور مي کند تا به سمت پايين حرکت کند و اين قسمتي از سيکل استرلينگ است که کار انجام مي دهد .
۲) هنگامي که پيستون راست به طرف پايين حرکت ميکند پيستون چپ بالا مي آيد .اين جابجايي گاز داغ را به داخل سيلندر سرد مي راند ، که به سرعت گاز داخل منبع سرد را ، سرد مي کند و فشار آن کاهش مي يا بد .اين عمل فشرده کردن گاز را در قسمت بعدي سيکل ساده تر مي کند .
۳) پيستون داخل سيلندر سرد (راست) شروع به فشرده کردن گاز مي کند و گرماي توليد شده توسط اين متراکم سازي به وسيله ي منبع سرد حذف مي شود .
۴) هنگامي که پيستون چپ پايين مي رود پيستون سمت راست بالا مي آيد .اين عمل گاز را به داخل سيلندر گرم مي راند ،که به سرعت گرم شده و فشار ايجاد مي کند .در اين هنگام سيکل تکرار مي شود .
موتوراسترلنگ فقط در طول مرحله اول سيکل نيرو توليد مي کند . در اين جا دو روش براي افزايش قدرت خروجي از سيکل استر ليتگ وجود دارد :
▪ افزايش قدرت خروجي در مرحله اول : در مرحله اول سيکل، فشار گاز گرم، پيستوني که کار انجام مي دهد را مي راند ، افزايش فشار در طول اين قسمت از سيکل قدرت خروجي موتور را افزايش مي دهد .يک راه افزايش فشار، افزايش دماي گاز است . هنگامي که ما بعدا به دو پيستون موتور استرلنگ در اين مقاله نگاه کنيم خواهيم ديد که چگونه يک وسيله که ريجناتور ناميده مي شود قدرت خروجي موتور را به وسيله ي حرارت ذخيره شده ي لحظه اي بهبود مي بخشد .
▪ کاهش قدرت استفاده شده در مرحله ۳ :در مرحله سوم سيکل ، پيستون روي گاز کار انجام مي دهد و از قسمتي ازکار ايجاد شده در مرحله اول استفاده مي کند . کاهش فشار در طول اين مرحله از سيکل، مي تواند قدرت استفاده شده در اين مرحله را کاهش دهد (و به طور موثر قدرت خروجي افزايش مي يابد ). يک راه کاهش فشار سرد کردن گاز در دماي پايين تر است .
اين بخش سيکل ايده آل استرلينگ را توضيح داد .کار واقعي موتور به دليل محدوديتهاي طراحي فيزيکي مقداري با سيکل ايده آل اختلاف دارد .
● نوع جابجا شونده موتور استرلينگ :
به جاي داشتن دو پيستون ،نوع جابه جا شونده يک پيستون دارد که جابه جا مي شود .جابه جا کننده براي کنترل موقعي که مخزن گاز گرم و يا موقعي که سرد است به کار مي رود .اين نوع موتور استرلينگ اغلب به صورت نمايشي در کلاس درس استفاده مي شود .شما حتي مي توانيد قطعات آنرا براي سر هم کردن بخريد .
اين موتور حتي با استفاده از حرارت کف دستتان مي تواند حرکت کند .
به عبارتي حرکت موتور بالا مستلزم يک اختلاف دما بين بالا و پايين سيلندر بزرگ است . در اين مورد ، اختلاف بين دماي دستتان و هواي اطراف آن براي چرخش موتور کافي است .
۱) پيستون قدرت :که پيستون کوچکتر در بالاي موتور است و به طور محکم محفوظ شده است وبه علت انبساط گاز داخل موتور بالا مي آيد .
۲) جابه جا کننده :که پيستون بزرگ در تصوير است .اين پيستون در داخل سيلندر بسيار آزاد است بنابراين هوا به سادکي بين قسمت گرم و سرد موتور هنگامي که پيستون بالا و پايين مي رود مي تواند حرکت کند .
جابه جا کننده بالا و پايين مي رود تا گاز داخل موتور گرم و سرد شود .دو موقعيت براي اين حالت وجود دارد :
▪ هنگامي که جابه جاکننده نزديک بالاي سيلندر بزرگ است بيشتر گاز داخل موتور توسط منبع گرم ، گرم و منبسط شده است و فشار ايجاد شده درداخل موتور، نيروي بالا برندگي پيستون را ايجاد مي کند .
▪ هنگامي که جابه جاکننده نزديک کف سيلندر بزرگ است بيشتر گاز داخل موتور سرد و متراکم شده است که سبب افت فشار مي شود و پايين آمدن پيستون قدرت را ساده تر مي کند و گاز فشرده مي شود .
موتور مکررا گاز گرم وسرد مي کند و از گاز منبسط و منقبض شده انرژي دريافت مي کند .
● موتور استرلينگ دو پيستونه:
در اين موتور ،سيلندر به وسيله ي مشعل خارجي گرم مي شود . سيلندر سرد با جريان هوا سرد شده و در آن بالا و پايين مي رود تا به فرايند سرد شدن کمک کند . ميل رابط هر پيستون به يک ديسک کوچک متصل است که در حال چرخيدن به يک فلايويل بزرگ متصل است و هنگامي که نيرويي توسط موتور توليد نمي شود باعث تداوم حرکت پيستون مي شود .
مشعل دائما انتهاي سيلندر را گرم مي کند
۱) در قسمت اول سيکل ، فشار توليد مي شود و پيستون را به حرکت به سمت چپ مجبور مي کند و کار صورت مي گيرد . پيستون سرد چون در موقعيتي است که در حرکت خود تغيير جهت خواهد داد تقريبا ساکن باقي مي ماند .
۲) در مرحله بعدي ، هر دو پيستون حرکت مي کنند ،پيستون گرم به سمت راست و پيستون سرد به سمت بالا حرکت مي کند . اين عمل گاز را بيشتر به سمت رجيناتور و پيستون سرد حرکت مي دهد .رجيناتور وسيله اي است که به طور موقت حرارت را مي تواند ذخيره کند و از شبکه سيمي که گاز گرم از بين آن عبور مي کند ساخته شده است .سطح بزرگ شبکه سيمي، حرارت را جذب مي کند وآن را به آرامي به محيط سرد مي دهد .
۳) پيستون در سيلندر سرد شروع به متراکم کردن گاز مي کند .گرماي ايجاد شده توسط اين تراکم به واسطه ي سطح سرد از بين مي رود .
۴) در آخرين مرحله سيکل هر دو پيستون حرکت مي کنند ، هنگامي که پيستون گرم به سمت چپ حرکت مي کند پيستون سرد به سمت پايين حرکت مي کند .
اين عمل گاز اطراف رجيناتور (جايي که در طول سيکل قبلي گرما را ذخيره کرده بود ) را به داخل سيلندرگرم مي راند .در اين لحظه سيکل دوباره تکرار مي شود.
شما ممکن است از اينکه هيچ درخواستي براي توليد انبوه موتور استرلينگ نبوده است تعجب کرده باشيد .
● چرا موتورهاي استرلينگ متداول نيستند؟
دو ويژگي وجود دارد که ساخت موتورهاي استرلينگ را براي استفاده در بسياري از کاربردها مانند بسياري از ماشين ها و کاميون ها غير عملي مي کند .
به دليل اينکه منبع حرارت در خارج است براي موتور مقداري طول مي کشد تا به تغييرات گرمايي داخل سيلندر عکس العمل نشان دهد. براي انتقال حرارت بين ديواره هاي سيلندر و گاز داخل موتور زماني صرف مي شود . اين بدين معناست که :
۱) موتورقبل از اينکه کار مفيد را ايجاد کند به مقدارزماني نياز دارد تا گرم شود .
۲) موتور نيروي خروجي اش را نمي تواند به سرعت تغيير دهد .
اين نقايص باعث شده است که اين موتور با موتورهاي احتراق داخلي اتومبيل جايگزين نشود. هر چند که وجود موتور استرلينگي که به ماشين هيبريدي نيرو مي دهد امکان پذير است .

نقره استرلينگ آلياژي از نقره است که ۹۲۵ در هزار از نقره و ۷۵ واحد از فلزي ديگر (معمولاً مس) تشکيل مي‌شود. نقره استرلينگ نقره استاندارد جواهرسازي است و ...

امروزه بر روي اينترنت صدها ميليون صفحه حاوي اطلاعات وجود دارد. کاربران اينترنت با آگاهي از آدرس يک سايت ، قادر به اتصال به سايت مورد نظر و استفاده از ...

موتورهاي دوراني (وانکل) زير مجموعه موتورهاي احتراق داخلي مي باشند. اما شيوه کار آنها با موتورهاي رايج پيستوني کاملاً متفاوت است. در موتورهاي پيستوني ي ...

هر موتور خودرو ديزلي و بنزيني به عنوان يک موتور چهار زمانه رفت و برگشتي احتراق داخلي طبقه بندي مي شود . اين سومين نمونه از موتور هاي رفت و برگشتي است ...

موتور هاي چند فاز موتورهاي چند فازه موتورهاي متناوبي هستند که به صورت دو يا سه فاز کار مي کنند . هر دو از لحاظ ساختماني مشابه بوده و فقط اتصال داخلي ک ...

يکي از بهترين تعريف هايي که از مهندسي برق شده است, اين است که محور اصلي فعاليت هاي مهندسي برق, تبديل يک سيگنال به سيگنال ديگر است که البته اين سيگنال ...

موتورهاي دوراني (وانکل) زير مجموعه موتورهاي احتراق داخلي مي باشند. اما شيوه کار آنها با موتورهاي رايج پيستوني کاملاً متفاوت است. در موتورهاي پيستوني ي ...

- پمپهاي هيدروليکي با توجه به نفوذ روز افزون سيستم هاي هيدروليکي در صنايع مختلف وجود پمپ هايي با توان و فشار هاي مختلف بيش از پيش مورد نياز است . پ ...

دانلود نسخه PDF - موتورهاي استرلينگ