چرخه استرلینگ

طرز کار چرخه استرلینگ

چرخه استرلینگ  (Stirling cycle ) یک چرخه از چرخه های ترمودینامیکی است.

این چرخه در موتوری مشهور به موتور استرلینگ که در سال ۱۸۱۶ میلادی توسط رابرت استرلینگ با همکاری برادرش، طراحی و ساخته شد به وجود آمده است.

تمامی موتورهای حرارتی طی یک چرخه کار می کنند. زمانی که حرارت به سیال عامل منتقل می شود در درجه حرارت و فشار و حجم سیال تغییراتی اعمال می شود.

این موتور نیز در چهار مرحله نمایش داده شده در عکس زیر ، این حرارت را به کار قابل دسترس تبدیل می کند.

مرحله 1: Cooling

در این مرحله پیستون سرد تر (پیستون چپ) به دلیل مرکز جرم {{فلایویل}} (چرخ طیار) میزانی به سمت بالا حرکت کرده و با این عمل هوای گرم از سمت پیستون راست به سمت پیستون چپ منتقل می شود.

مرحله 2: Expantion

پس از ورود هوای گرم به لوله سمت چپ ، انرژی گرمایی پیستون سمت چپرا بالا می برد (چگالی هوای گرم)

مرحله 3: Compression

پس از سرد شدن هوای پیستون سمت چپ ، این پیستون شروع به پایین آمدن می کند.

مرحله 4: Heating

با پایین آمد کامل پیستون سمت چپ ، هوای پیستون راست مجددا گرم شده و چرخه ادامه می یابد

 چرخه استرلینگ برگشت پذیر می‌باشد. این چرخه درمجموعه چرخه های موتور های احتراق خارجی دسته بندی می شود.

راندمان، مراحل و نمودار های چرخه استرلینگ

از 1 تا 2 : هوا به صورت همدما کمپرس می شود. (افزایش فشار) ***مرحله 3 در شکل اول***

از 2 تا 3 : در شرایط حجم ثابت به هوا گرما داده می شود. ***مرحله 4 در شکل اول***

از 3  تا 4 : در شرایط هم دما  افزایش حجم داریم. (ایجاد کار مکانیکی) ***مرحله 1 در شکل اول***

از 4  تا 1 : در شرایط حجم ثابت  دمای سیستم به حالت اول باز می گردد. ***مرحله 2 در شکل اول***

نمودار T-S برای چرخه استرلینگ

راندمان این چرخه نیز مانند چرخه های کارنو و اریکسون از فرمول زیر بدست می آید:

   هر سه چرخه بين دو منبع دما ثابت كار مي كنند . تفاوت همة آنها اين است كه :

   1-  در چرخة كارنو  ، دو فرآيند آنتروپي ثابت  وجود دارد .

   2- در چرخة استرلينگ ، دو فرآيند حجم ثابت وجود دارد .

   3-  در چرخة اريكسون دو فرآيند دما ثابت  وجود دارد .

راندمان هر سه چرخه از يك فرمول بدست مي آيد و نشانگر اين است كه هر سه چرخه داراي بيشترين راندمان مي باشند .

منابع و پیوندها

چرخه استرلینگ از دید http://nptel.iitm.ac.in

The Carnot cycle has a low mean effective pressure because of its very low work output. Hence, one of the modified forms of the cycle to produce higher mean effective pressure whilst theoretically achieving full Carnot cycle efficiency is the Stirling cycle. It consists of two isothermal and two constant volume processes. The heat rejection and addition take place at constant temperature. The p-v and T-s diagrams for the Stirling (More...)