موتورهاي استرلينگ
موتور استرلينگ موتورهاي گرما- کاري هستند که حرارت را تبديل به جنبش مي کنند و نسبت به موتور بنزيني و ديزلي کارآيي بيشتري دارند. امروزه چنين موتورهايي براي موردهاي خاص استفاده مي کنند مثل زير دريايي يا قايق خصوصي. گازهايي که درون موتور استرلينگ استفاده مي شود هرگز از موتور خارج نمي شوند. در چنين موتورهايي هيچ احتراقي صورت نمي پذيرد، هيچ اگزوزي وجود ندارد و هيچ صداي انفجاري شنيده نمي شود به همين دليل چنين موتورهايي فاقد صدا هستند. اين موتورها از منبع گرمايي خارجي مثل آتش استفاده مي کنند. گرما به گاز درون سيلندر گرم شده اضافه مي شود. همين امر سبب ايجاد فشار مي گردد و پيستون را به سمت پائين مي برد. زماني که پيستون راست پائين مي رود پسيتون چپ به سمت بالا برده مي شود. سپس گاز گرم را به سيلندر خنک شده وارد مي نمايد که خيلي سريع گاز را خنک مي سازد و فشار آن را پائين مي آورد. پيستون سيلندر خنک شده گاز را، فشرده مي سازد. گرماي ايجاد شده توسط چنين فشرده سازي توسط منبع خنک سازي خارج مي گردد. موتور استرلينگ فقط نيرو را در مدت بخش اوليه چرخش بوجود مي آورد. دو روش اساسي جهت افزايش نيروي خارجي چرخه استرلينگ وجود دارد: در مرحله اول، فشار گاز گرم شده بر پيستون فشار وارد مي آورد. افزايش فشار در اين مرحله نيروي خارجي موتور را افزايش مي دهد. يک روش افزايش فشار، افزايش درجه حرارت گاز است.
موتورهاي استرلينگ چگونه کار مي کنند؟
موتور استرلينگ يک موتور حرارتي است که اختلاف زيادي با موتورهاي احتراق داخلي در اتومبيل دارد که در سال 1816 توسط رابرت استرلينگ اختراع شد. موتور استرلينگ قابليت بازدهي بيشتري نسبت به موتورهاي بنزيني و ديزلي دارد. اما امروزه موتورهاي استرلنگ فقط در برخي کاربردهاي خاص مانند زير دريايي ها 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.
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) و ديگري به وسيله ي يک منبع سرد خارجي، سرد مي شود(مثل يخ). محفظه گاز دو سيلندر به هم متصل اند، و پيستون ها به طور مکانيکي به وسيله ي يک اتصال که چگونگي حرکت آن ها را معين مي کند به يکديگر متصل اند. دو پيستون در انيميشن بالا تمام مراحل سيکل را انجام مي دهند. سيکل استرلينگ 4 مرحله دارد:
1- 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.
2- هنگامي که پيستون راست به طرف پايين حرکت مي کند 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 يابد. اين عمل فشرده کردن گاز را در قسمت بعدي سيکل ساده تر مي کند.
3- 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.
4- 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 استرليتگ 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.
- کاهش قدرت استفاده شده در مرحله 3: در مرحله سوم سيکل، پيستون روي گاز کار انجام مي دهد و از قسمتي از کار 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 محدوديت هاي 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. جا به 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 آن را براي سر هم کردن بخريد. به عبارتي حرکت موتور بالا مستلزم يک اختلاف دما بين بالا و پايين سيلندر بزرگ است. در اين مورد، اختلاف بين دماي دست تان و هواي اطراف آن براي چرخش موتور کافي است. در اين موتورها:
1- پيستون قدرت: که پيستون کوچکتر در بالاي موتور است و به طور محکم محفوظ شده است و به علت انبساط گاز داخل موتور بالا مي آيد.
2- 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 جابجا کننده نزديک بالاي سيلندر بزرگ است بيشتر گاز داخل موتور توسط منبع گرم، گرم و منبسط شده است و فشار ايجاد شده در داخل موتور، نيروي بالا برندگي پيستون را ايجاد مي کند.
- هنگامي که جابجا کننده 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 و سرد 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.
1- 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.
2- 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 و آن را به آرامي به محيط سرد مي دهد.
3- 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.
4- 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.
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 اين که 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:
- موتور قبل از اين که کار مفيد را ايجاد کند به مقدار زماني نياز دارد تا گرم شود.
- 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. موتورهاي استرلينگ عليرغم مزاياي ويژه اي که نسبت به موتورهاي احتراق داخلي دارند، داراي اين عيب عمده هستند که به خاطر نحوه انتقال انرژي گرمايي، توان مورد نياز را با تاخير تامين مي کنند. کندي عکس العمل موتورهاي استرلينگ در مقابل تغييرات بار ورودي باعث محدوديت کاربردهاي صنعتي آن ها خاصه در مواردي که نظير خودرو، نياز به تغييرات سريع بار وجود دارد گرديده است. در موتورهاي استرلينگ، علت اصلي كندي عكس العمل موتور نسبت به تامين توان مورد نياز آن است كه تامين انرژي سيستم به وسيله انتقال انرژي حرارتي از طريق پوسته گرمكن به گاز عامل داخل سيلندر انجام مي شود. چون انتقال انرژي حرارتي از طريق پوسته به كندي انجام مي شود، برخلاف اكثر سيستم هاي كنترلي، در موتورهاي استرلينگ عمل گر سيستم خود داراي بيشترين تاخير زماني است، به منظور افزايش سرعت عكس العمل موتور استرلينگ به تغييرات توان مورد نياز، علاوه بر ورودي هاي كنترلي دما و فشار، سرعت پيستون جابجايي نيز در نظر گرفته شده است. به اين ترتيب، سيستم كنترلي نخست درشرايط دما ثابت، براساس توان مورد تقاضا، از جداول سرعت- توان، سرعت مناسب موتور را انتخاب مي نمايد. اين سرعت در ابتدا توسط يك موتور الكتريكي كمكي DC تامين مي شود. سپس، با مقايسه سيگنال خروجي، توان حاصله با توان مورد نياز، فرامين كنترلي براي تنظيم فشار و دماي گاز عامل تعيين مي شوند. در مدلسازي موتور استرلينگ فرض ايزوترم بودن فرايند حذف شده است تا رفتار مدل به موتور واقعي نزديك تر باشد. نتايج شبيه سازي سيستم مدار بسته با كنترلر طراحي شده نشان دهنده افزايش موثر سرعت عكس العمل موتور است. هم چنين، نشان داده شده كه سيستم كنترلي در مقابل اغتشاشات خارجي و داخلي نيز مقاوم است. اين اغتشاشات به صورت تغيير در دماي منبع سرد و تغيير در پارامترهاي سيستم اعمال شده است. به دليل ثابت بودن گشتاور موتورهاي استرلينگ در محدوده وسيعي از سرعت، در سيستم كنترلي فرض شده راندمان موتور كمتر دستخوش تغيير مي شود.
دانشمندان تلاش مي كنند موتورهاي گرمايي را به بالاترين بازده ممكن يعني بازده كارنو(بازدهي كه موتور گرمايي بتواند بدون اتلاف انرژي در جهت عكس(يخچال) هم كار كند يعني يخچالي كه به همان خوبي اي كه يخچال است بتواند موتور هم باشد يا بر عكس) برسانند. موتور استرلينگ نمونه عيني قانون ترموديناميك در مورد موتورهاي گرمايي است(حتي بهتر از موتور بخار پيستوني) چون دقيقاً همان تعاريفي كه در ترموديناميك از آن مي شود را مي توان بدون هيچ تغييري در مورد موتور استرلينگ به كار برد مثلاً موتورهاي چهار زمانه كاربراتوري مرحله تخليه را مترادف با مرحله سرد شدن گاز محبوس(در ترموديناميك گاز كاري يا سيستم درون استوانه اي محبوس شده و هيچ ارتباط مستقيمي با محيط بيرون ندارد ضمن اين كه در شرايط ايده آل هميشه گاز در تعادل(شرايط استاندارد) است در نظر مي گيريم) ولي در موتور استرلينگ واقعاً گاز محبوس را سرد مي كنيم و احتياج به هيچ گونه تطبيق دادن فرايندها و فرض انگاري نيست. پس موتور استرلينگ براي يادگيري اصول ترموديناميك مدلي بسيار عالي است به همين خاطر در كشورهاي غربي براي يادگيري بهتر اصول ترموديناميك دانش آموزان را با اين موتورها آشنا مي كنند و مثلاً دانش آموزان ترغيب مي شوند كه خودشان با وسايل ابتدايي مانند قوطي هاي كنسرو و... كار دستي هايي از موتورهاي استرلينگ بسازند وقتي بچه ها مي بينند موتوري كه با دست خودشون ساخته اند و سر كلاس معلم قواعد حاكم بر آن را توضيح داده واقعاً كار مي كند اشتياق به يادگيري زيادي درون شان به وجود مي آيد. به عنوان يك مدل مي توان گفت يخچال شما توسط يك موتور استرلينگ كار مي كند قبلاً گفته بودم كه پمپ ها و موتورهاي شيميايي و به طور كلي انبساطي داراي اصول كار كرد يكساني هستند واقعاً مهيج است وقتي مي بينيد مطالب تئوري اين گونه و بدون هيچ اشتباه و خطايي به عمل تبديل مي شوند صرفاً با چند فرمول و قاعده كه بر مبناي اصول رياضي است در اكثر مورد وسيله اي اختراع مي شود و سپس قوانين و فرمول ها براي توجيه رفتار آن كشف مي شوند ولي اين كه از رابطه يا فرمولي وسيله اي ساخته شود كاري به مراتب مشكل تر است و فقط از پس افراد خاصي بر مي آيد.
دانش طراحي موتور استرلينگ
ابتدا اصول كاركرد موتور را مشخص كنيد و ببينيد آيا تا به حال چنين موتوري ساخته شده و پس از ساختن نمونه ي اوليه و مطمئن شدن از كاركرد صحيح آن شروع كنيد به بهينه سازي طرح اوليه پس از كامل شدن بهينه سازي و طراحي اوليه كليه اجزا شروع مي كنيم به طراحي دقيق اجزاء امروزه با وارد شدن نرم افزارهاي بسيار قوي در زمينه ي شبيه سازي و اناليز كارها بسيار سريع تر و دقيق تر انجام مي شود ولي باز هم مجبوريد در بسياري مواقع از همان روش هاي سنتي استفاده كنيد در زمينه ي موتور شما به دو دانش اصلي ترموديناميك و ديناميك بايد احاطه ي كامل داشته باشيد و هم چنين بايد رياضيات خودتون را بخصوص در زمينه ي حل معادلات ديفرانسيلي قوي كنيد اين دروس بيشتر در دانشگاه ها شامل دروس: مكانيك سيالات، تر موديناميك، مقامت مصالح، طراحي اجزاء ديناميك، ارتعاشات، طراحي مكانيزم ها... مي باشد براي تمرين يك قطعه را در نظر بگيريد مثل ميل لنگ ابتدا حركت آن را در كل مجموعه بررسي كنيد بينيد چند درجه آزادي دارد نقاط تكيه گاهي و قيد آن كجاست حدس بزنيد به چه قسمت هايي بار بيشتري وارد مي شوند چه قسمت هايي مي توانند باعث ارتعاش شديدتري در سيستم شوند اگر مي توانيد با فرمول هايي كه مي دانيد نقاط بحراني سيستم را پيدا كنيد و هر قطعه اي را جدا گانه طراحي كنيد و اگر با نرم افزارها آشنايي داريد آن ها را تحت تنش هاي استاتيك ديناميكي و حرارتي قرار دهيد. بهترين شكل و جنس را براي قطعات پيدا كنيد همه ي قطعات طراحي شده را ادغام كنيد و بهينه ترين حالت را پيدا كنيد شايد چيزي كه به دست مي آوريد اصلاً با واقعيت صدق نكند ولي شما چيزهاي زيادي ياد مي گيريد چون مجبوريد به منابع زيادي رجوع كنيد تا به پرسش هايي كه در ذهن تان بوجود آمده پاسخ دهيد و جسارت طراحي قطعات جديد درون تان بوجود مي آيد. موتور ديزلي تنها در محلي كه هوا وجود دارد، مي تواند كار كند. موتور ديزلي، صدايي بسيار بلند توليد مي كند كه براي زيردريايي بسيار نامناسب است. زيردريايي ها در هنگام غوطه ور شدن، از باتري هايي كه تنها براي يك روز قابليت شارژ دارند، استفاده مي كنند.
موتورهاي اتمي اين محدوديت ها را ندارند، اما شركت سوئدي توليد كننده زيردريايي كوكافر AB راه حل ديگري را پيشنهاد مي كند. اين سازنده، موتورهاي استرلينگ را درون توليدات خود نصب مي كند. اين موتورها نيروي لازم را براي نيازهاي الكتريكي زيردريايي ها فراهم مي كنند. اين طرح موتور نيازي به هوا ندارد و در همين حال ديزلي است و ذخيره اكسيژن را با خودش حمل مي كند. به گفته لارس لارسون، مدير بخش استرلينگ شركت، اين زيردريايي مي تواند هفته ها زير آب بماند. برخلاف موتورهاي ديزلي ديگر، موتور استرلينگ بسيار بي سر و صدا كار مي كند. موتور استرلينگ در نوع خود پديده اي شگرف است، شايد به اين دليل است كه تعداد كمي از آن ها در اطراف مان وجود دارند. هنگامي كه اين گونه موتور اختراع شد، در قياس با موتورهاي بخار امنيت بيشتري داشت، اما با ظهور موتورهاي درون سوز از وجهه آن ها كاسته شد. با اين حال، آن ها هيچ گاه از رده خارج نبوده اند. سيكل استرلينگ در اسباب بازي هاي ساخت شركت«آمريكن استرلينگ»، با گرماي دست كار مي كنند. موتورهاي استرلينگ در خنك كننده هاي انجمادي و توليد نيرو در بخش هاي خاصي از صنعت به كار مي روند، اما در ماه هاي اخير، خبرهايي به گوش مي رسد كه نشان دهنده فزوني توجه به اين موتورها است. توسعه دهندگان موتورهاي استرلينگ مي گويند كه موتورهاي آن ها بازده انرژي بالايي دارند و دوام آن ها از ديگر انواع موتورهاي با كاركرد يكسان بيشتر است. اين موتورها ساكت و آرام كار مي كنند، زيرا سيكل هاي استرلينگ برخلاف موتورهاي درون سوز، نيازي به انفجار سوخت براي به حركت درآوردن پيستون ها ندارند. تنها نياز آن حرارت دائمي است. تفاوتي ندارد كه اين حرارت از آتش مواد نفتي، شيميايي، واكنش هسته اي و يا نور خورشيد گرفته شده باشد.
هنگامي كه دكتر رابرت استرلينگ در سال ۱۸۱۶ موتوري را كه اكنون به نام او خوانده مي شود، به ثبت رسانيد، انتظار داشت نتيجه اي در خور از تلاش هاي خود بگيرد. قصد او اين بود كه راه حل جانشين امني براي بويلرهاي بخاري كه بر اثر ساخت بد مخازن، كاركنان اطراف آن را به كشتن مي داد، بيابد. گازي كه درون سيلندر محبوس نگه داشته مي شود، به تدريج گرم و سرد مي شود تا پيستون را به حركت درآورد. همانند موتور بخار، منبع حرارت بيرون از سيلندر قرار داده مي شود، اما فشار داخل آن بسيار كمتر از موتورهاي بخار است. با ظهور استيل بسمر، كارآيي و ايمني ديگ هاي بخار بهبود يافت و ايده استرلينگ كم رنگ تر شد. موتورهاي استرلينگ براي ساخت به ماشين كاري دقيق نياز دارند و در مقايسه با ماشين هاي بخار نيروي كمتري توليد مي كنند. درست هنگامي كه دنيا در حال گذار از دوران ديگ هاي بخار به دوران موتورهاي درون سوز بود، ايراد بزرگ زمان طولاني گرم كردن موتور استرلينگ آن را در حاشيه قرار داد. شركت استرلينگ تكنولوژي چند پروژه فضايي و زميني دارد كه با استفاده از همين موتورها انرژي لازم را براي اين پروژه ها فراهم مي كند. يكي از اين ژنراتورها براي ناسا ساخته شده است. اين ژنراتور ويژگي هاي بازده بالا و كاركرد دراز مدت را كه براي يك كاوشگر ژرفناي فضا حياتي هستند، فراهم مي آورد. يك مجموعه تست با خروجي ۱۰ وات كه با اين موتورها كار مي كند، آگوست گذشته۶۰۰ ۸۷ ساعت كار مداوم را كه معادل ۱۰ سال كار بدون نياز به تعميرات و كاهش كارآيي است، رد كرد. به گفته موسس اين شركت، اين سيستم تست به وسيله منبع حرارتي الكتريكي نيرودهي مي شود، اما خود سيستم به گونه اي طراحي شده است كه بتواند در فضا به وسيله يك راديو تلسكوپ تغذيه شود. يكي از ويژگي هاي موتورهاي استرلينگ امروزي اين است كه اجزايي كه مالش دائم روي يكديگر داشته باشند، ندارند. پيستون لقي ۲۵ ميكرومتري درون سيلندر را دارد و ياتاقان هاي منحني، به ويژه ديسك هاي فلزي با چاك هاي مارپيچي به خوبي مهار مي شوند. آن ها از طرفين صلب هستند و پيستون را در مركز نگاه مي دارند. با حركت پيستون آن ها نيز حركت نرم و خميده اي را انجام مي دهند.
پيستون يك آلترناتور خطي را به حركت در مي آورد. هيچ اتصالي براي تبديل حركت خطي به دوراني صورت نمي گيرد. موتور و ژنراتور هر دو درون يك محفظه گرد آمده و ايزوله شده اند. ايزولاسيون محفظه به دليل انتخاب گاز هليم به جاي هيدروژن درون موتور است. هزينه هليم بالاتر است، اما براي اين شيوه طراحي بهتر جواب مي دهد. هيدروژن به طور اجتناب ناپذيري از فلز داغ تراوش مي كند و به طور نامحسوسي انرژي را در سيستم به هدر مي دهد. هليم براي سرهاي هيترها شكنندگي ايجاد نمي كند و مشكلات مربوط به ايمني حمل و نقل هيدروژن را ندارد. «استرلينگ تكنولوژي مي گويد كه در حال حاضر در حال توليد ژنراتورهاي ۱۰ وات و ۵۵ وات است و پيش بيني مي شود كه در مجموع ۴۰ سيستم را در ظرف سه سال آينده به دست مشتريان برساند. پروژه ديگري كه اين شركت سرگرم كار روي آن است، يك ژنراتور متحرك براي ارتش است. اين ژنراتور ديزلي، آب گرم مورد نياز براي آشپزخانه صحرايي و يك كيلووات الكتريسيته را فراهم خواهد آورد. به گفته باب ليدن، مدير سيستم هاي انرژي استرلينگ، ژنراتورهاي استرلينگ هريك به تنهايي مي توانند حداكثر ۲۵ كيلووات، از يك ديش ۹۰ متري توليد كنند. چنين مساحتي ۰۰۰ ۹۰ وات انرژي خورشيدي را جذب مي كند و در نتيجه نرخ بازده ۳۰ درصد است. براي مقايسه، پانل هاي فتوولتاييك موجود دربازار، كه نور خورشيد را به طور مستقيم به الكتريسيته تبديل مي كنند، بازده هايي كمتر از ۱۵ درصد دارند.
سيستم هاي فتوولتاييك با قدرت يك كيلووات كه نور خورشيد را متمركز مي كنند و بازده بالاي ۲۵ درصدي دارند نيز، به بازار آمده اند. ديش شركت استرلينگ انرژي M۲ ۹۰ نور خورشيد را روي مساحتي به قطر معادل ۲۰ سانتي متر متمركز مي كند تا موتور استرلينگ چهار پيستوني كه يك ژنراتور دوراني را به راه مي اندازد، تغذيه كند. شركت ديگري كه نيروگاه هاي توليد الكتريسيته دارند نيز، به گونه اي ديگر از اين موتورها استفاده مي كنند. سوختي كه اين موتورها را گرم مي كند، از نفت سبك همراه با اسيدهاي چرمي كه از كارخانه هاي روغن گياهي گرفته مي شوند، تشكيل شده است. اين عصاره هاي پسماندهاي روغن گياهي، قيمت كمي دارند و معمولاًدر مخازن ذخيره مي شوند. اين شركت اميدوار است كه بتواند ۳۰ درصد از هزينه ۷ ۱ ميليون دلاري پروژه را با دريافت كمك هاي ايالت نيوجرسي براي به كارگيري انرژي هاي بازگشت پذير و پاكيزه جبران كند. سوختي كه شركت آرهوس استفاده مي كند، براي موتورهاي درون سوز كنوني بسيار خورنده است، اما در موتورهاي استرلينگ به خوبي جواب مي دهد، زيرا محصولات احتراق با هيچ يك از قطعات متحرك موتور تماس ندارند. تعميرات و نگهداري شامل روان كاري و تعويض سيالات روانكاري، تعويض رينگ هاي پيستون ها، كار تريج هاي پوشش ميله ها و ديگر اجزايي است كه در عوض هر ۰۰۰ ۱۰ ساعت كار ۱۶ ساعت زمان مي برد. سخن آخر اين كه موتورهاي استرلينگ در ۱۹۰ سال زمان پيدايش شان نه هرگز از رده خارج شده اند و نه جايگاه مستحكمي يافته اند. در كتاب ها و سايت هاي مربوط به صنعت همواره از اين موتورها ياد مي شود. شركت هايي هم در تلاش اند تا با توليد انبوهي از محصولات استرلينگي وارد بازار توليد انرژي خانگي تجاري شوند. سازندگان اين موتورها همواره شعار«سبزتر، ساكت تر و خارق العاده تر» را سر مي دهند و اگر اين موتورها فراگير شوند، شايد همگان بهتر به آن ها عادت كنند.
https://paperpdf.ir/10010578
