Động cơ stirling hoạt động như thế nào?

Động cơ Stirling là một loại động cơ nhiệt, được đặt theo tên của Robert Stirling, một nhà phát minh người Scotland, người đã được cấp bằng sáng chế cho thiết kế thành công đầu tiên vào năm 1816. Nó hoạt động dựa trên quá trình nén và giãn nở theo chu kỳ của một chất khí hoặc chất lỏng, chuyển năng lượng nhiệt thành công cơ học. Đây là lời giải thích đơn giản về cách hoạt động của động cơ Stirling:

1. Chu trình khép kín :Không giống như động cơ hơi nước, động cơ Stirling hoạt động theo một chu trình khép kín, nghĩa là chất lỏng làm việc (thường là khí như không khí hoặc heli) được bịt kín bên trong động cơ và trải qua một loạt quá trình mà không thoát ra ngoài.

2. Quy trình làm nóng và làm mát :Động cơ gồm có hai xi lanh:xi lanh nóng và xi lanh lạnh. Trong xi lanh nóng, chất lỏng làm việc được làm nóng bởi nguồn nhiệt bên ngoài, khiến các phân tử khí chuyển động nhanh hơn và giãn nở. Trong xi lanh lạnh, chất lỏng làm việc được làm mát làm cho các phân tử khí chuyển động chậm lại và co lại.

3. Bộ tái tạo :Giữa bình nóng và bình lạnh có một bộ phận gọi là bộ tái sinh, là vật liệu xốp chứa nhiệt. Khi chất lỏng làm việc di chuyển từ xi lanh nóng sang xi lanh lạnh, nó đi qua thiết bị tái sinh, truyền một phần nhiệt của nó sang vật liệu. Tương tự, khi chất lỏng làm việc di chuyển từ xi lanh lạnh sang xi lanh nóng, nó sẽ hấp thụ nhiệt từ thiết bị tái sinh, làm giảm lượng nhiệt cần thiết từ nguồn nhiệt bên ngoài.

4. Mở rộng và nén :Quá trình làm nóng và làm mát làm cho chất lỏng công tác giãn nở và co lại, dẫn động các piston của động cơ. Khi chất lỏng làm việc nở ra trong xi lanh nóng, nó sẽ đẩy piston ra ngoài, tạo ra công suất. Khi chất lỏng làm việc co lại trong xi lanh lạnh, piston di chuyển vào trong, nén khí.

5. Phát điện :Chuyển động tịnh tiến của piston được biến thành chuyển động quay thông qua trục khuỷu, trục khuỷu có thể dùng để tạo ra công suất hoặc thực hiện công cơ học.

Động cơ Stirling là động cơ hiệu quả về mặt nhiệt động, có thể hoạt động bằng nhiều nguồn nhiệt khác nhau, bao gồm nhiệt mặt trời, sinh khối hoặc nhiệt thải từ các quy trình công nghiệp. Tuy nhiên, do thiết kế phức tạp và giá thành tương đối cao so với các động cơ đốt trong khác nên nó bị hạn chế sử dụng trong thương mại. Tuy nhiên, đây là một ví dụ độc đáo và thú vị về công nghệ động cơ nhiệt.