اجزای موتور استرلینگ

اجزای موتور استرلینگ:
موتور استرلینگ توسط شخصی به نام رابرت استرلینگ اختراع شد. استرلینگ در 25 اکتبر 1790 به دنیا آمد. او روحانی و مهندس بود. استرلینگ در سال 1816 پس از چندین تلاش قبلی برای ساخت موتور هوا، موتور استرلینگ را به ثبت رساند. حق ثبت اختراع او روی برخی از قطعات متمرکز بود که مقداری انرژی باقیمانده را در سیستم نگه می داشتند و موجب می شد به انرژی کمتر و در نتیجه سوخت کمتری نیاز داشته باشد.

او موتور را برای رقابت مستقیم با موتورهای بخار ساخته بود که در آن زمان نسبتاً خطرناک بودند و در صورت استفاده نادرست ممکن بود منفجر شوند. اگرچه موتور استرلینگ طراحی فوق العاده ای داشت و فکر زیادی در مورد موتور شده بود، موتورهایی که استرلینگ و برادرش ساختند به دلیل برخی از محدودیت های مواد غیرقابل اعتماد بودند و همین امر مجوب می شد موتورهای بخار قابل اعتمادتر و ایمن تر باشند. استرلینگ بدون اینکه بداند امروزه چگونه از موتورش استفاده خواهد شد، از پیگیری این ایده دست کشید.

اجزای موتور استرلینگ:
چند مدل مختلف از موتورهای استرلینگ وجود دارد که یک نوع خاص را که به عنوان موتور استرلینگ جابه جاشونده شناخته می شود، معرفی می کنیم. در ادامه، بخش های کلیدی این نوع موتور استرلینگ را معرفی می کنیم.

اجزای موتور استرلینگ:
بخش های مختلف موتور استرلینگ به شرح زیر هستند:

منبع گرما:
منبع گرما جاییی است که موتور تمام انرژی خود را از آن می گیرد و این منبع می تواند آتش زغال سنگ باشد یا آینه خورشیدی که گرمای خورشید را متمرکز می کند یا مشابه آن ها. اگرچه موتورهای استرلینگ به عنوان موتورهای احتراق خارجی توصیف می شوند، اما اصلاً لزومی ندارد در آن ها از احتراق (سوزاندن واقعی سوخت) استفاده شود. این موتورها فقط به تفاوت دما بین منبع گرما (منبع انرژی) و سینک (که در آن است) نیاز دارند.

شما می توانید با حرارت یک فنجان قهوه، کف گرم دست کسی، یا حتی با یک تکه یخ که برای بسیاری از مردم حیرت انگیز است، یک موتور کوچک استرلینگ را راه بیندازید. انرژی خروجی موتور از هرگونه تغییر دما در منبع گرما و هیت سینک (گرماگیر) حاصل می شود. لازم به یادآوری است که تنها با موتور کوچک استرلینگ که از چیزی شبیه به یک فنجان قهوه تغذیه می کند، می توانید کارهای بسیار محدودی انجام دهید، فقط به این دلیل که حاوی مقدار نسبتاً کمی انرژی است که بسیار سریع مصرف می شود.

گاز:
حجم گاز به طور دائم داخل دستگاه در یک سیلندر بسته وجود دارد. این گاز می تواند هوای معمولی، هیدروژن، هلیوم یا برخی دیگر از مواد در دسترس باشد که در حین گرم شدن و خنک شدن در چرخه کامل موتور (یک سری عملیات مکرر که طی می کند) گاز باقی می ماند. تنها هدف آن انتقال انرژی گرمایی از منبع گرما به سینک حرارتی، تغذیه پیستون که دستگاه را هدایت می کند و سپس بازگشت مجدد برای برداشتن مقدار بیشتری است. گازی که حرارت را جابه جا می کند، گاهی «سیال عامل» (Working Fluid) نامیده می شود.

گرماگیر:
سینک حرارتی محل سرد شدن گاز گرم قبل از بازگشت به منبع گرما است. این بخش معمولاً نوعی رادیاتور (قطعه ای فلزی با پره های متصل) است که گرمای اضافه را به اتمسفر منتقل می کند.

پیستون ها:
انواع مختلفی از موتورهای استرلینگ وجود دارد، اما همه آن ها دارای دو پیستون هستند. این یکی از واضح ترین مواردی است که آن ها را از موتورهای دیگر متمایز می کند. در یک طرح مشترک به نام موتور استرلینگ دوپیستونی (یا آلفا)، دو پیستون و سیلندر یکسان وجود دارد و گاز بین آن ها رفت و برگشت کرده، قبل از تکرار چرخه گرم و منبسط می شود، سپس سرد و فشرده می شود.

در طرح دیگر، به نام موتور استرلینگ جابه جاشونده (یا بتا)، یک پیستون کاملاً داخلی به نام جابه جاشونده (سبز) وجود دارد که وظیفه آن انتقال گاز بین منبع گرما و سینک حرارتی است. برخلاف پیستون معمولی در موتور بخار، جابه جاشونده بسیار راحت جا می افتد (فضای کمی بین لبه پیستون و دیواره سیلندر وجود دارد) و گاز هنگام حرکت به جلو و عقب در اطراف آن جریان می یابد.

یک پیستون (آبی تیره) نیز وجود دارد که محکم در سیلندر قرار می گیرد و انبساط گاز را به کار مفیدی تبدیل می کند که موتور را در حال حرکت قرار می دهد.

در موتورهای استرلینگ بزرگ تر، پیستون کار معمولاً دارای یک چرخ طیار یا فلایویل بزرگ است که باعث ایجاد شتاب و عملکرد راحت دستگاه می شود. پیستون کار و پیستون جابه جاشونده هر دو دائماً در حال حرکت هستند، اما با یکدیگر خارج از گام (یک چهارم چرخه یا 90 درجه خارج از فاز) هستند. آن ها از یک چرخ توان می گیرند، اما پیستون جابه جاشونده همیشه یک چهارم چرخه (90 درجه) از پیستون کار جلوتر است.

مبدل حرارتی:
مبدل حرارتی که به عنوان بازیاب نیز شناخته می شود، در محفظه بسته بین منبع گرما و سینک حرارتی (گرماگیر) قرار دارد. هنگامی که گاز داغ از کنار بازیاب عبور می کند، مقداری از گرمای خود را به بازیاب می دهد. وقتی گاز به عقب حرکت می کند، دوباره این گرما را جذب می کند.

بدون بازیاب، این گرما در اتمسفر از بین رفته و هدر می رود. مبدل حرارتی کارایی و قدرت موتور را تا حد زیادی بهبود می بخشد. برخی از موتورهای استرلینگ دارای مبدل های حرارتی متعددی هستند.