سنتحدث اليوم عن نوع محرك مختلف عن المحرك التقليدي المستخدم للاحتراق الداخلي. تستخدم المركبات هذا النوع من المحركات التي يتم تشغيلها بواسطة الوقود الأحفوري كفاءتها ليست جيدة جدا. في هذه الحالة ، نقدم لك محرك ستيرلينغ. إنه محرك تقني بكفاءة أكبر من محرك البنزين أو الديزل. وبهذه الطريقة ، يمكن القول إنه أحد أفضل المحركات الموجودة ، بالإضافة إلى أنه صديق للبيئة.
سنقوم في هذه المقالة بتحليل خصائص محرك "ستيرلنغ" ومقارنة المزايا مع عيوب استخدامه. هل تريد معرفة المزيد عن هذا النوع من المحركات؟ عليك فقط مواصلة القراءة 🙂
محرك ستيرلينغ
هذا المحرك ليس شيئًا حديثًا أو ثوريًا. تم اختراعه في عام 1816 بواسطة روبرت ستيرلنغ. من المعروف أنه محرك لديه القدرة على أن يكون أكثر كفاءة من أي نوع آخر من الاحتراق. بصرف النظر عن اكتشافهم ، لا يمكننا القول أنهم انتهوا بفرض حياتنا.
في الواقع ، على الرغم من أن هذا المحرك يتمتع بإمكانات أكبر ، إلا أنه يستخدم فقط في بعض التطبيقات المتخصصة للغاية. تتطلب المناطق التي يتم استخدامها فيها أن يكون المحرك هادئًا قدر الإمكان ، على عكس محركات الاحتراق الداخلي التقليدية. على سبيل المثال ، يتم استخدامه في الغواصات أو مولدات الطاقة المساعدة لليخوت.
لم يتم استخدامه على نطاق واسع حتى الآن ، لكن هذا لا يعني أنه لم يتم العمل عليه. هذا المحرك له مزايا رائعة سنحللها لاحقًا.
عملية
يستخدم المحرك دورة Stirling ، والتي تختلف عن الدورات المستخدمة في محركات الاحتراق الداخلي.
الغازات التي يتم استخدامها لا تخرج من المحرك أبدًا ، مما يساعد على تقليل انبعاثات الغازات الملوثة. لا تحتوي على صمامات عادم لتنفيس غازات الضغط العالي ، كما هو الحال مع محرك البنزين أو الديزل. في حالة وجود أي خطر لا يوجد خطر حدوث انفجارات. وبسبب هذا ، فإن محركات "ستيرلنغ" هادئة للغاية.
يستخدم محرك "ستيرلنغ" مصدر حرارة خارجيًا يمكن أن يكون قابلاً للاشتعال. سواء من البنزين إلى الطاقة الشمسية أو حتى الحرارة الناتجة عن النباتات المتحللة. هذا يعني أنه لا يوجد نوع من الاحتراق داخل المحرك.
المبدأ الذي يعمل به محرك "ستيرلنغ" هو أن كمية ثابتة من الغاز مختومة داخل المحرك. يؤدي هذا إلى تكوين سلسلة من الأحداث التي تغير ضغط الغاز داخل المحرك وتتسبب في تشغيله.
هناك العديد من خصائص الغازات التي تعتبر بالغة الأهمية لكي يعمل المحرك بشكل صحيح:
- إذا كان لديك كمية ثابتة من الغاز في مساحة ثابتة وقمت بزيادة درجة حرارة هذا الغاز ، فسوف يزداد الضغط.
- إذا كان لديك كمية ثابتة من الغاز وقمت بضغطها (قلل من حجم مساحتك) ، فسوف تزداد درجة حرارة هذا الغاز.
هذه هي الطريقة التي يستخدم بها محرك "ستيرلنغ" أسطوانتين. يتم تسخين أحدهما بواسطة مصدر حرارة خارجي (نار) والآخر يتم تبريده بواسطة مصدر تبريد (مثل الثلج). غرف الغاز التي تم توصيل الأسطوانتين بها والمكابس متصلة ميكانيكياً ببعضها البعض بواسطة رابط يحدد كيفية تحركها بالنسبة لبعضها البعض.
أجزاء المحرك
يحتوي هذا المحرك على أربعة أجزاء لدورة التشغيل أو الاحتراق. المكابسان اللذان ذكرناهما من قبل هما المكابسان اللذان يفيان بجميع أجزاء الدورة:
- بادئ ذي بدء ، تضاف الحرارة إلى الغاز داخل الأسطوانة المسخنة. هذا يخلق ضغطًا ويجبر المكبس على التحرك لأسفل. هذا هو الجزء من دورة "ستيرلنغ" الذي يقوم بالعمل.
- ثم يتحرك المكبس الأيسر لأعلى بينما يتحرك المكبس الأيمن لأسفل. تحرك هذه الحركات الغاز الساخن نحو الأسطوانة التي يتم تبريدها بالثلج. يؤدي تبريده إلى خفض ضغط الغاز بسرعة ويمكن ضغطه بشكل أسهل في الجزء التالي من الدورة.
- يبدأ المكبس بضغط الغاز المبرد والحرارة الناتجة عن هذا الضغط يتم إزالته بواسطة مصدر التبريد.
- يتحرك المكبس الأيمن لأعلى بينما يتحرك المكبس الأيسر لأسفل. يتسبب هذا مرة أخرى في دخول الغاز إلى الأسطوانة الساخنة حيث تسخن بسرعة ، مما يؤدي إلى زيادة الضغط ، وتتكرر الدورة مرة أخرى.
مزايا محرك "ستيرلنغ"
بفضل هذا النوع من العمليات وأدائها ، يمكننا أن نجد بعض المزايا.
- إنه صامت. بالنسبة لبعض الأنشطة التي تتطلب قدرًا أكبر من الصمت ، يعد هذا النوع من المحركات خيارًا جيدًا. من السهل أيضًا تحقيق التوازن وتوليد القليل من الاهتزازات.
- لها كفاءة عالية. نظرًا لدرجات حرارة المصادر الساخنة والباردة ، يمكن تشغيل المحرك في درجات حرارة منخفضة. التوليد المشترك للطاقة.
- يمكن أن يكون لديك عدة مصادر ساخنة. لتسخين الغاز ، يمكن أن يكون لديك مصادر حرارة مثل الخشب ، ونشارة الخشب ، والطاقة الشمسية أو الطاقة الحرارية الأرضية ، والنفايات ، وما إلى ذلك.
- إنه أكثر بيئية. لا يساهم هذا النوع من المحركات في انبعاثات الغازات في الغلاف الجوي من خلال تحقيق الاحتراق الكامل.
- مزيد من الموثوقية وسهولة الصيانة. تقنيتها بسيطة للغاية لكنها فعالة. هذا يجعلها موثوقة للغاية وتتطلب القليل من الصيانة.
- أنها تدوم لفترة أطول. على عكس المحركات التقليدية ، فهي أبسط وبفضل تصميمها يستمر لسنوات أطول.
- استخدامات مختلفة. يمكن أن يكون لها عدة استخدامات بسبب استقلاليتها وقدرتها على التكيف مع الاحتياجات وأنواع مختلفة من مصادر الحرارة.
السلبيات
مثلما يوفر هذا النوع من المحركات مزايا ، يجب علينا أيضًا تحليل العيوب وهي:
- التكلفة هي أكبر مشكلتك. لا تتنافس مع وسائل الإعلام الأخرى.
- غير معروف لعامة الناس. إذا كنت لا تعرف ما هو محرك "ستيرلنغ" ، فلا يمكنك الترويج له.
- يميلون إلى أن يكون لديهم مشاكل في الختم. هذا تعقيد. الخيار الأمثل هو الهيدروجين لخفته وقدرته على امتصاص السعرات الحرارية. ومع ذلك ، ليس لديها القدرة على الانتشار من خلال المواد.
- أحيانا يجب أن تكون كبيرة جدًا وتتطلب أجهزة ضخمة.
- قلة المرونة. يصعب الحصول على اختلافات سريعة وفعالة في الطاقة باستخدام محرك "ستيرلنغ". هذا مؤهل أكثر للعمل بأداء رمزي ثابت.
باستخدام هذه المعلومات ، ستتمكن من فهم هذا النوع من المحركات بشكل أفضل وتحليله بالكامل.
كن أول من يعلق