Vypracoval :Tomáš Turek Ročník: II ; 2006-2007 Stirlinguv motor beta Co to je stirlinguv motor: Jedná se o druh tepelného motoru s vnejším spalováním, který využívá stirlinguv oběh. Stirlinguv oběh je podobný oběhu Carnotovu.Válec motoru obsahuje dva písty jeden né uplně tesnící (přehanec), mezi kterými je zpravidla umísten regenerátor. Regenerátor si můžeme představit jako takovou termodynamickou houbu", která strídavě absorbuje a uvolňuje teplo. Regenerátor se obvykle vyrábí z pórovitého materiálu obsahujícího kan pro protékající plyn, aby byla zajištena co nejvetší plocha kontaktu plyn - regenerátor. J zřejmé, že regenerátor od sebe odděluje dva prostory, s ruznými teplotami. Jeden, který nazýváme expanzní prostor pracovní plyn má v něm teplotu Tmax, a druhý, který se nazýváme kompresní prostor s teplotou Tmin. Na začátku cyklu predpokládáme, že kompresní píst je v horní úvrati a expanzní píst je v dolní úvrati odpovídající poloze regenerátoru. Všechen pracovní plyn je v chladném kompresním prostoru. Objem plynu je maximální, tlak a teplota minimální, jak je znázo v P-V a T-S diagramu(viz dole). Během komprese (fáze 1-2 ), se kompresní píst pohybuje ke své dolní úvrati, pracovní plyn se tudíž zhuštuje v kompresním prostoru a tlak roste, expanzní píst se nehýbe a setrvává ve své dolní úvrati. Teplota Tmin je kons protože teplo Qc je prubežne odváděno a tím je zajištena izotermie této fáze.behem dru fáze cyklu (faze 2-3) se oba písty pohybují současně. Kompresní píst se pohybuje k regenerátoru, expanzní píst od regenerátoru, objem pracovního plynu mezi písty zůstáv stálý (izochorický ohřev). Stlačený plyn se pri konstantním objemu ohřeje, je mu předána energie ve forme tepla. Teplota plynu vzroste z Tmin na Tmax a tlak z hodnoty P2 nap3.v procesu expanze(krivce 3-4), se expanzní píst pohybuje až ke své horní úv zatímco kompresní píst zustává ve své dolní úvrati (je v kontaktu s regenerátorem),větš plynu projde skrz regenerátor, kterému odevzdá teplo a expanduje. Expanze vyvolává tlak na pracovní expanzní píst a koná práci. Teplota systému je konstantní, což je zajištováno průběžne přívodem tepla Qe. Čtvrtá a poslední fázi cyklu je proces chlazení (krivka 4-1). Pracovní plyn je za stálého objemu přenesen z prostoru expanze přes regenerátor do prostoru komprese. Plynu je odebráno teplo (Tmax klesá na Tmin) a klesá jeho tlak (z P4 na P1). Teplo odebrané plynu v regenerátoru je v regenerátoru uschováno a využito jednom z následu procesu 2-3.Jestliže je množství tepla, které je předáno pri procesech 2-3 a 4-1 stejn pak se výměna tepla mezi okolím a pracovním plynem odehrává při teplotách Tmax a T což vyhovuje podmínce II. zákona termodynamiky o maximální tepelné účinnosti systé takže účinnost Hlavní výhoda Stirlingova cyklu oproti cyklu Carnotovu spočívá v náhradě dvou izentropických procesu za dva procesy izochorické, čímž dosáhneme zvětšení plochy P diagramu. Proto jsme u Stirlingova motoru schopni získat rozumné" množství práce a nejsme nuceni uchýlit se k práci s vysokými tlaky nebo velkými obsahy motoru,jako je tomu a Carnotova cyklu.
P 3 T 3 Tmax 4 4 2 1 2 1 Tmin V S Používané plyny: Dříve se používal vzduch a helium,ale teď z důvodu lepšich vlasnotosti a za učelem dosazeni co největsi účinnosti použivá vodík pod tlakem 15-20MPa. Účinnost a zdroje tepla: Účinnost je dána otáčkami,ktere jsou dány rozdilem teplot. Dalo by se teda ríci, že učinnost je závisla na rozdilu teplot.čím větší rozdíl tím větší učinnost. Výpočet účinnosti η=1 - ( T2/T1). Zdroje tepla mohou býti různé od zdrojů geotermálních, přes zdroje slunečního zářen po zdroje tepla od spalování biomasy či fosilních paliv. Material žaruvzdorná keramika. Závěrem: Po vzestupu techto motoru nasledoval hned pad. Byli totiz vytlaceny motory spalovacimy,ktere byli vykonejsi a uspornejsi,ale s novými poznatky a vyvojem moderných, levnejsich a dokonalejsich materialu.je tento motor pisni budoucnosti pr jeho ekologicnost a univerzalnsot.muj motor má jako zdroj tepla slunecni energii a v kterej používam na chlazeni,ktera si veme teplo od motoru pak vyuzivam dale. Výpočet trupu na tlak: Podelná rovina: Rozmery motoru: expanzní prostor l 50cm d 20cm t 2.5cm v 16cm p 20MPa S F 1 S 1 l d S = 0.1m 2 S p F 1 = 2 10 6 N σ l 1 l t F 1 2 S 1 kompresní prostor: 20cm d 1 25cm t 1 5cm S 1 = 0.013m 2 σ = 8 10 7 Pa S 2 l 1 d 1 S 2 = 0.05 m 2
F 2 S 2 p F 2 = 1 10 6 N S 3 l 1 t 1 S 3 = 0.01 m 2 F 2 σ σ = 5 10 7 Pa 2 S 3 Pričná rovina: expanzní prostor l 50cm d 20cm t 2.5cm v 16cm p 20MPa S 4 F 3 d v S 4 = 0.032m 2 S 4 p F 3 = 6.4 10 5 N A ( v + d) t A = 9 10 3 mm F 3 σ 1 A kompresní prostor: σ 1 = 7.111 10 7 Pa S 5 l 1 20cm d 1 25cm t 1 5cm d 1 v S 5 = 0.04 m 2 F 4 S 5 p F 4 = 8 10 5 N ( ) t 1 A 1 v + d 1 A 1 = 0.021m 2 F 4 σ 1 σ 1 = 3.902 10 7 Pa A 1 Výpočet teploty: Vycházím ze stavové rovnice: r 287J K 1 l s 47.5cm v s 13cm D 15cm V v s D l s T p V r V = T = m K σ < σ D, t Jako srovnávací napetí beru napetí v expanznim prostoru T T D
. é i a nály Je ý e orněno jeho stantní, uhé vá y vrati, šina. ujících né, Tmin, ému. P-V a
ni až