A stirling-motor

Ennek a weboldalnak van egy ikertestvére is! Ha ezt elolvastad, akkor érdemes ezt is megnézned:

https://tibsim-thermoacoustics1488.blogspot.com/

Bemutatása, jellemzői:

A viktoriánus korszakban a hőlégmotorokat a gőzgépekkel együtt fejlesztették. Mivel akkoriban a korai gőzgépek gyakran felrobbantak, a hőlégmotorokat ellenben, ha a lefogjuk nem történik semmi, egy biztonságosabb alternatívának ígérkezett. A korszak végére azonban mégis a gőzgépek lettek jobbak, és terjedtek el, mert a hőlégmotorok nyomás alatt kelnek életre, és akkoriban a túlnyomásos motorokhoz még nem volt meg a tudás. 

A Stirling motor a legismertebb hőlégmotor, amely egy külső melegítésű hőerőgép, hasonlóan a gőzgéphez, azonban víz munkaközeg helyett levegő, vagy más, alkalmasabb gázok dolgoznak benne.  A motor a gázok azon tulajdonságát használja ki, hogy azok melegítésre kitágulnak, hűtésre pedig összehúzódnak. Ez a két folyamat zárt térben váltja egymást a motor működése közben.

Működtetéséhez bármilyen külső hőforrást használhatunk, például napenergiát (lásd. a videót), geotermikus-, vagy a hasadóanyag energiáját, illetve egyéb fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor felszabaduló hőenergiát.

                                      Napenergia hasznosítsa stirling technológiával.

Amennyiben hagyományos üzemanyagokat használunk, akkor azokat egy arra alkalmas kazánban égetjük el, és ennek égésterébe építjük/toljuk bele a motor meleg oldali részét. Ennek előnye, hogy így jobb hatásfokkal égethetőek el a tüzelőanyagok, és ezért jóval kevesebb korom, illetve egyéb szennyezőanyag keletkezik. Míg a belsőégésű motoroknál a hirtelen, robbanásszerű nyomáshullámok a kipufogórendszeren keresztül erős zajhatást keltenek, addig a Stirling-motoroknál teljesen zárt a rendszer. Hang leginkább csak a forgattyús mechanizmusból származik. Amennyiben ez pontosan van elkészítve, nem csattog, kotyog, akkor nagyon halk motor is építhető. Ezért is használják tengeralattjáróknál is a Stirling technológiát.

A Stirling motor felépítése egyszerű, nincsenek szelepek. A súrlódó alkatrészek, mint például a munkadugattyú,  a motor hideg oldalán helyezkednek el, így kisebb a hőterhelésük, ezért megbízhatóbbak és hosszabb élettartalmúak a belsőégésű társaikkal szemben.
 Egyszerűsége, látványos működése miatt mind nagyobb népszerűségnek örvend a modellezők körében is, hiszen akár néhány konzervdobozból, bicikli küllőből, cd lemezből, nagyon attraktív modelleket lehet építeni, akár komolyabb műszaki tudás, vagy műhely nélkül.

Vannak olyan típusok is, amelyekben még súrlódó alkatrész sincs. Ilyenek például a TMG (thermo mechanical generator), valamint a Stirling motorok újabb generációja, a termoakusztikus gépek. Ez utóbbinál, az egyetlen mozgó alkatrész, egy lineáris generátorhoz csatlakozó membrán. Súrlódó alkatrészek híján ezek a gépek nagyon hosszú élettartamúak és kevés karbantartást igényelnek..

Hol találkozhatunk vele?
 Napjainkban főleg a napenergia farmok parabolatükreiben, tengeralattjárókban, műholdakban, űrszondákban, kisebb házi erőművekben, CHP rendszerekben, új típusú hűtőgépekben használják előszeretettel, de az élet egyre több területén kezdik felfedezni számtalan előnyének köszönhetően .

Számítógép processzor hűtése stirling-motorral

Stirling motor Hatásfoka:
A Stirling körfolyamat hőhatásfoka megegyezik a Carnot körfolyamat hatásfokával, amely elméletileg a legjobb. A Carnot körfolyamat hatásfoka:
h = 1 - (Tc/Th)
ahol:
Th - A körfolyamat legmagasabb hőmérséklete
Tc - A körfolyamat legalacsonyabb hőmérséklete
Az eredményt százzal szorozva kapjuk az elérhető hatásfokot.
Az elméleti hőhatásfok így annál jobb, minél nagyobb a hőmérséklet különbség.
A gyakorlati hatásfok függ a kialakítástól, típustól és a precizitástól is.
A gyári Stirling motoroknál állítólag a 40 %-os hatásfok is elérhető, de azért ezt kezeljük fenntartásokkal!
Amatőr, légköri nyomású levegős modelleknél az 1-2%-os hatásfok szép eredmény.

 Használható autóban?

Mivel esetünkben egy külső melegítésű gépről van szó, nem szabályozható a teljesítménye hirtelen és rugalmasan, mint egy belsőégésű motornak. Pontosabban megoldható, de csak úgy, ha a gép hatásfokának lerontásával szabályozzuk, például a hideg-meleg oldal közé szelepet teszünk és a gáz áramlási sebességét szabályozzuk. Azonban ez nem gazdaságos. Ez az egyik hátránya. Ezért leginkább olyan területeken használják, ahol egyenletesen lehet járatni, például generátort hajtanak meg vele. Ettől függetlenül voltak próbálkozások. A nagyobb gyárak készítettek Stirling motorral hajtott autót, mint például a PhiIips az 1970-es években, de akkoriban valamiért nem volt versenyképes.

Stirling-motor egy autóban...

Elektromos energiát termeltetve vele és így elektromos motort meghajtva, hibrid elektromos stirling autóként manapság már versenyképes lenne.

A GM hibrid stirling-elektromos autója  1968-ban

 Amennyiben ez elterjedne, abban az esetben az autó akár „rőzsével“ is elmenne, ami az államoknak adókiesést és egyéb problémákat jelenthetne...de mi azért drukkolunk! :P

Reneszánszát, az alternatív energia szektor fellendülésének köszönheti. A hőlégmotorok, köztük a Stirling hőerőgépek hátránya, hogy nyomás alatt „bokrosodnak" meg.  

  Az utóbbi években rohamosan fejlődő, merőben új irányvonalat követő fejlesztések is megjelentek. Ilyen például a termoakusztika, ahol a gépek már nem annyira látványos működésűek, mivel egyáltalán nem, vagy kevés mozgó alkatrészt tartalmaznak, azonban hatásfokuk azonos lehet a mozgó alkatrészekkel működő társaikéhoz. Amiért mégis a Stirling kategóriába sorolják őket az az elv, amit használnak.

Termoakusztikus modellek:

1,13W:

7,5W:

 

20W:

Talán a jövőben a "sufni tuningos amatőröknek" is sikerül áttörni hatásfokban a bűvös 10%-ot és megnyílik a lehetőség ezen gépek szélesebb körű, akár minden háztartásban való felhasználására, hogy olcsón és környezetbarát módon világíthassunk, fűthessünk/hűthessünk...élhessünk!

Vörösmarty Mihály: SZÓZAT

SZÓZAT

 

Hazádnak rendületlenűl

Légy híve, oh magyar;

Bölcsőd az s majdan sírod is,

Mely ápol s eltakar.

 

A nagy világon e kivűl

Nincsen számodra hely;

Áldjon vagy verjen sors keze;

Itt élned, halnod kell.

 

Ez a föld, melyen annyiszor

Apáid vére folyt;

Ez, melyhez minden szent nevet

Egy ezredév csatolt.

 

Itt küzdtenek honért a hős

Árpádnak hadai;

Itt törtek össze rabigát

Hunyadnak karjai.

 

Szabadság! itten hordozák

Véres zászlóidat,

S elhulltanak legjobbjaink

A hosszu harc alatt.

 

És annyi balszerencse közt,

Oly sok viszály után,

Megfogyva bár, de törve nem,

Él nemzet e hazán.

 

S népek hazája, nagy világ!

Hozzád bátran kiált:

"Egy ezredévi szenvedés

Kér éltet vagy halált!"

 

Az nem lehet hogy annyi szív

Hiában onta vért,

S keservben annyi hű kebel

Szakadt meg a honért.

 

Az nem lehet, hogy ész, erő,

És oly szent akarat

Hiába sorvadozzanak

Egy átoksúly alatt.

 

Még jőni kell, még jőni fog

Egy jobb kor, mely után

Buzgó imádság epedez

Százezrek ajakán.

 

Vagy jőni fog, ha jőni kell,

A nagyszerű halál,

Hol a temetkezés fölött

Egy ország vérben áll.

 

S a sírt, hol nemzet sűlyed el,

Népek veszik körűl,

S az ember millióinak

Szemében gyászköny űl.

 

Légy híve rendületlenűl

Hazádnak, oh magyar:

Ez éltetőd, s ha elbukál,

Hantjával ez takar.

 

A nagy világon e kivűl

Nincsen számodra hely;

Áldjon vagy verjen sors keze:

Itt élned, halnod kell.

 

1836

Kölcsey Ferenc: HUSZT

HUSZT

 

Bús düledékeiden, Husztnak romvára megállék;

Csend vala, felleg alól szállt fel az éjjeli hold.

Szél kele most, mint sír szele kél; s a csarnok elontott

Oszlopi közt lebegő rémalak inte felém.

És mond: Honfi, mit ér epedő kebel e romok ormán?

Régi kor árnya felé visszamerengni mit ér?

Messze jövendővel komolyan vess öszve jelenkort;

Hass, alkoss, gyarapíts: s a haza fényre derűl!

 

Cseke, 1831. december 29.