stirling motorları

Stirling motorları

Bizim bilim adamlarımızın  eşşekten başka motor tanımadıkları zamanlardan 1816 yılında  Robert Stirling  denen elin oğlu    buharlı motorların rakibi olacak kendi adıyla anılan Stirling motorlarının patentini  alır.

Bu motor stirling çevrimini kullanır

Stirling çevriminin  basınç hacim diyagramı

Bu çevrimin anlamı şudur: Eğer siz bir gazı  sabit sıcaklıkta sıkıştırırsanız(3) sonra sabit hacimde basıncını arttırırsanız   (4 ısı vermek gerekir)   sonra sabit sıcaklıkta genişletirseniz(1 Bu genişleme esnasında  motor yüksek basınmçtan güç alır)  ve son olarak sabit hacim de basıncını düşürürseniz (soğutmak gerekir )başlangıç haline gelerek bir çevrim yapmış olursunuz. Bu esnada motorunuzu 4 aşamasında verdiğiniz ısıyla 1 aşamasındaki basınçlı gazın genişlemesi ile çalıştırmış olursunuz.

Herkesin anlayabileceği basitçe izahı bu termodinamik bilenler  grafikten zaten anlamışlardır leblebiyi)

Basit bir stirling motoru güneş enerjisiyle çalışırken

Robert Stirling"in 1816 yılında  kendi patent başvurusundaki çizim  . Fakat bu yıldan günümüze kadar bu motorlar  geliştirilmişler ve yüzlerce değişik modelleri yapılmışlardır.




Stirling motoru  ısıyla çalışan motordur. Carnot ve otto çevrimlerini kullanan içten yanmalı motorlardan önemli farklılıkları vardır. Stirling çevriminin teoride  benzinli ve dizel motorlardan daha üstün potansiyele sahip olduğu düşünülse de pratikte günümüze kadar henüz yaygınlık kazanmamış ve sadece  (sessizliğin önemli olduğu )   denizaltılar bazı yatlar vs de özel  uygulamalarda kullanılmışlardır. Ama hala büyük araştırmalar yapılmaktadır.(Bizimkiler tarafından değil tabi ki)

Bu motorların en ayırt edici özellikleri

• Motor içindeki gaz motoru terk etmez .İçten yanma vs  yoktur. Egzos yoktur.Subaplar ateşleme sistemleri vs yoktur.
• Stirling motorları dışarıdaki ısı kaynağını kullanır.Bu kömür ,benzin vs olabildiği gibi güneş enerjisi de olabilir.

Stirling motorunun içinde sabit miktarda ve değişmeyen gaz vardır. Bu gaz hava olabileceği gibi daha verimli çalıştırılması istendiğinde  ısı kapasitesi düşük olan helyum ve hidrojen  vs kullanılır.

Alfa Beta ve Gama tipleri vardır. Hepsi aynı prensipte çalışırlar.Alfa tipleri çift pistonludur ve çalışma aşamalarını burada kısca izah etmeye çalışayım.

Yukarda verdiğim  Stirling çevrimidir ve motor  bu  çevrime göre çalıştığında  pistonların konumu ve hareketleri aşağıdaki şekilde olmaktadır.Burada a,b,c,d   konumları vardır ve bu konumları da aşşağıda açıkladım. Anlaşılmayan noktalar varsa bana yazabilirsiniz.

a-Motordaki gaz sabit sıcaklıkta genişler.Soldaki piston aşağı inerken sağdaki piston sabit kalır..Bu aşamada çevrime ısı verilir  (Qh).Çevrimi anlatmaya buradan başladık ama aslında motora güç veren  faz bu aşamadır.

b-Bu aşamada motordaki gaz sabit hacimde basıncı düşürülür.Bunun için ısı çekilmelidir.Bu noktada soldaki piston yukarı çıkarken sağdaki piston aşağı iner.Ne olur yani gaz birinci silindirden ikinci silindire geçer ama hacmi değişmez. Hacim sabit tutuldu ama ısı çekmekte lazım bu nasıl olacak?
Isı çekme işlemi gaz bir silindirden diğerine geçerken  gözenekli metal bir yapıdan  (wire mesh) geçerken yapılır.Gaz ısısını bu noktada bırakır.

c-  3-4 zamanında  gazın  sabit sıcaklıkta  sıkıştırılması   gerekir..Şimdi üst noktada bulunan soldaki piston sabittir ve sağdaki piston yukarı çıkarak  gazı geri birinci pistona sıkıştırır. Ama sıkıştırma işleminin sabit sıcaklıkta olması gerekir .Normalde sıkıştırırken gazların sıcaklığı artar. Sıcaklığın sabit kalması için sıkıştırma esnasında ısı çekilmelidir.Gaz sıkışırken  ısısını ısı rezervuarına bırakır.


d- Son faz 4-1 aşamasıdır.Bu aşamada gaz sabit hacimde ısıtılıp sıcaklığı arttırılmalıdır.Gene sıcaklığın sabit kalması için soldaki piston aşağı inerken sağdaki piston çıkmaya devam eder.Bu esnada ısı kaynağından ısı alan ince borulardan geçerken gerekli ısıyı alırve haliyle  basıncı ve sıcaklığı yükselir.

Neticede çevrim tamamlanmış olur.