قاعده اصلی کار موتور استرلنگ
این است که مقداری گاز داخل موتور محفوظ شده است .چرخه استرلینگ شامل یک سری
رویداد است که فشار گاز داخل موتور را تغییر می دهد و سبب ایجاد کار می شود .
چند خاصیت مهم گاز وجود دارد که برای عملکرد موتورهای استرلنگ مهم است :
·
اگر مقداری گاز محبوس در یک حجم ثابت از فضا داشته باشید و شما به آن گاز
حرارت بدهید , فشار گاز افزایش خواهد یافت .
·
اگر مقداری گاز محبوس داشته باشید و آن را فشرده کنید (حجم آن را در فضا کاهش
دهید ) ، دمای آن گاز افزایش خواهد یافت .
اجازه دهید به هر کدام از مراحل
سیکل استرلینگ ، هنگامی که به موتور ساده شده استرلینگ نگاه می کنیم برویم .
موتور ساده شده ما از دو سیلندر
استفاده می کند. یک سیلندر به وسیله ی یک منبع خارجی گرما، گرم می شود (مثل
آتش) ودیگری به وسیله ی یک منبع سرد خارجی ، سرد می شود (مثل یخ ).محفظه گاز
دو سیلندر به هم متصلند ، وپیستون ها به طور مکانیکی به وسیله ی یک اتصال که
چگونگی حرکت انها را معین می کند به یکدیگر متصلند .
دو پیستون در انیمیشن بالا تمام
مراحل سیکل را انجام می دهند .
سیکل استرلینگ 4 مرحله دارد :
1- حرارت به گاز داخل سیلندر
گرم منتقل می شود (چپ) و سبب ایجاد فشار می شود این فشار پیستون را مجبور می
کند تا به سمت پایین حرکت کند و این قسمتی از سیکل استرلینگ است که کار انجام
می دهد .
2- هنگامی که پیستون راست به
طرف پایین حرکت میکند پیستون چپ بالا می آید .این جابجایی گاز داغ را به
داخل سیلندر سرد می راند ، که به سرعت گاز داخل منبع سرد را ، سرد می کند و
فشار آن کاهش می یا بد .این عمل فشرده کردن گاز را در قسمت بعدی سیکل ساده تر
می کند .
3- پیستون داخل سیلندر سرد
(راست) شروع به فشرده کردن گاز می کند و گرمای تولید شده توسط این متراکم
سازی به وسیله ی منبع سرد حذف می شود .
4- هنگامی که پیستون چپ پایین
می رود پیستون سمت راست بالا می آید .این عمل گاز را به داخل سیلندر گرم می
راند ،که به سرعت گرم شده و فشار ایجاد می کند .در این هنگام سیکل تکرار می
شود .
موتوراسترلنگ فقط در طول مرحله
اول سیکل نیرو تولید می کند . در این جا دو روش برای افزایش قدرت خروجی از
سیکل استر لیتگ وجود دارد :
·
افزایش قدرت خروجی در مرحله اول : در مرحله اول سیکل، فشار
گاز گرم، پیستونی که کار انجام می دهد را می راند ، افزایش فشار در طول این
قسمت از سیکل قدرت خروجی موتور را افزایش می دهد .یک راه افزایش فشار،
افزایش دمای گاز است . هنگامی که ما بعدا به دو پیستون موتور استرلنگ در
این مقاله نگاه کنیم خواهیم دید که چگونه یک وسیله که ریجناتور
نامیده می شود قدرت خروجی موتور را به وسیله ی حرارت ذخیره شده ی لحظه ای
بهبود می بخشد .
·
کاهش قدرت استفاده شده در مرحله 3 :در مرحله سوم سیکل ،
پیستون روی گاز کار انجام می دهد و از قسمتی ازکار ایجاد شده در مرحله اول
استفاده می کند . کاهش فشار در طول این مرحله از سیکل، می تواند قدرت استفاده
شده در این مرحله را کاهش دهد (و به طور موثر قدرت خروجی افزایش می یابد ).
یک راه کاهش فشار سرد کردن گاز در دمای پایین تر است .
این بخش سیکل ایده آل استرلینگ
را توضیح داد .کار واقعی موتور به دلیل محدودیتهای طراحی فیزیکی مقداری با
سیکل ایده آل اختلاف دارد .
در دو قسمت بعدی ما نگاهی به دو
نوع مختلف موتورهای استرلنگ می کنیم .تحلیل نوع جابجا شونده موتور ساده تر
است بنابراین ما این نوع را شروع می کنیم .