Körfolyamatok » Stirling-motor

Média

Képek

Filmek

Stirling motor

Jelenség leírása

A Stirling motor modell energia betáplálását borszeszégővel végezhetjük. Amíg az energia betáplálás folyamatos, a motor jár. A Stirling-motor energiaellátását biztosíthatjuk parabolatükörrel fókuszált napenergiával is.

Összeállítás

A Stirling motor modell energia betáplálását borszeszégővel végezhetjük.

Eszközök

borszeszégő, gyufa., Stirling motor modell

Magyarázat

148. Stirling-motor

Termodinamikai tanulmányaink során találkozunk a hõerõgép absztrakt fogalmával. Egy bizonyos gázzal körfolyamatot végzünk a p - V diagramon, és megállapítjuk, mennyi a hõerõgép által végzett munka, mennyi hõt vesz fel a gáz, mennyi hõt ad le, mekkora a hatásfoka. Amikor viszont valódi hõerõgépekrõl tanulunk, akkor a belsõ égésû motorokat, gõzgépet, gõzturbinát emlegetünk, melyekbe folyamatosan anyag áramlik be és ki. A Stirling-motor viszont pontosan megfelel tanulmányaink elvont hõerõgépének; benne állandó mennyiségû gáz van, amely hõt vesz fel, hõt ad le, és periodikusan hasznosítható mechanikai munkát végez.

A motort Robert Stirling lelkész találta fel 1816-ban, aki az elsõ gépeken lényeges újításokat dolgozott ki, az elsõ szabadalmat is õ adta be és késõbb segített mérnök fivérének, James Stirlingnek a további fejlesztésben. A Stirling motorban egy adott tömegû, a környezettõl tömítésekkel elzárt gáz, általában levegõ, hidrogén vagy hélium van. Ennek a gáznak az állapotjelzõi a gáztörvények szerint változnak. A Stirling-motor vagy más néven hõlégmotor, külsõ hõbevezetésû hõerõgép, általában dugattyús-forgattyús mechanizmussal készül. A belsõégésû motorokkal szemben a Stirling-motor hõforrása nem a hengerben elégõ fûtõanyag, mint az Otto- és Diesel-motoroknál vagy a gázturbinában, hanem a motoron kívül van. A hõátadási folyamat lehetõvé teszi, hogy az összes hõerõgép közül a legjobb hatásfokot nyújtsa: hatásfoka megközelítheti annak az ideális Carnot-körfolyamatnak a hatásfokát. Amikor az adott térfogatú gázt melegítik, a nyomása megnõ, és a dugattyú felületére hatva mechanikai munkát fog végezni a motor munka-ütemében. Amikor a gázt lehûtik, nyomása esik, ez azt jelenti, hogy kevesebb munkára van szükség a gáz összenyomására a következõ ütemben, mint amit a munka ütemben szolgáltatott, így az energiamérleg nyereséges lesz, ez a motor tengelyén hasznos munkaként fog megjelenni. A gáz ciklikusan áramlik a fûtõ és hûtõ hõcserélõk között. A gáz nem távozik a munka ütem után, hanem állandóan a motorban marad. Nincs szükség szelepekre sem, mint más motoroknál.

A Stirling-motoroknak az idõk folyamán három változatát fejlesztették ki (alpha-, eta- és gamma-típusról beszélhetünk). A filmen bemutatott gép eta-típusú Stirling-motor.

A Stirling-motor eta-változatának vázlata látható az ábrán. Ebben a típusban külön dugattyút használnak a gáz áramoltatására a meleg és hideg kamrák között. Az 1. ütemben az alsó terelõdugattyú alatti térben a gáz felmelegszik, kitágul és felfelé nyomja a munkadugattyút. Ez a munkaütem. A felsõ holtpont után a terelõdugattyú lefelé mozdul el és átnyomja a gázt a hideg térbe, eközben a munkadugattyú még felfelé mozog, így a hûtõ henger térfogata nõ. (2. ütem: átáramoltatás) A 3. ütemben a hideg kamrában lévõ gáz fokozatosan lehûl. Végül a hideg gázt a terelõdugattyú átnyomja a meleg hengerbe (4. ütem) és a folyamat kezdõdik elölrõl. A Stirling-motor mûködésérõl sok animációt találhatunk az interneten, egyiknek az elérhetõségét megadjuk:

http://www.animatedengines.com/stirling.shtml


Szerzők

  • Baranyai Klára
  • Honyek Gyula

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Fizika, középiskolai tankönyvsorozat a Műszaki Kiadó gondozásában Szerzők: Gulyás János, Honyek Gyula, Markovits Tibor, Szalóki Dezső, Tomcsányi Péter, Varga Antal
  URI STRING  
/show/148/F-E-I
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
624,368 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0008
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0087
Total Execution Time  0.0095
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 10   
0.0005   INSERT INTO `sessions` (`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('376a97929cf3b925cb103eb2764af4ae', '18.227.114.218', 'Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko;', 1732415723) 
0.0008   DELETE FROM `sessions`
WHERE `last_activity` < 1732408523 
0.0004   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM (`categories`) 
0.0005   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '148' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywords` ON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '148' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categories` ON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '148' 
0.0003   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '148' 
0.0001   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '148' 
0.0002   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authors` ON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '148' 
0.0004   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_type` ON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mda` ON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '148'