Σχεδίαση και κατασκευή μηχανής Stirling

[CostasV]

Πάντως, τι είναι αυτό που κάνει την μηχανή Stirling τόσο ελκυστική για πειραματισμούς ; Εννοώ ότι σπανιότερα θα δει κανείς να συζητούν δύο μηχανολόγοι για το πώς θα κατασκευάσουν μία μηχανή Οtto παρά μία μηχανή Stirling. Κάτι έχει αυτή η Stirling που τραβά τους μηχανικούς. Τι είναι;

 

Ταυτόχρονα όμως, τι είναι αυτό που κάνει την μηχανή Stirling τόσο ανεφάρμοστη και μη-πρακτική; Εννοώ ότι σπανιότατα (ή/και ποτέ) θα δει κανείς μία πραγματική μηχανή Stirling να παράγει έργο (δεν μιλώ για παιχνιδάκια) . Κάτι έχει αυτή η Stirling που διώχνει τους (πιθανούς) αγοραστές-πελάτες. Τι είναι;

[stayros]

Απλά δε μπορεί να συναγωνιστεί τις μηχανές καύσης. Τώρα που ήρθε ο καιρός να απομακρυνθούμε από τις ΜΕΚ, είναι μια λύση που δεν έχει ερευνηθεί όσο θα έπρεπε. Μπορεί να αποδώσει αποτελέσματα μπορεί κ όχι. Η γοητεία της έγκειται στο ότι μπορεί να εκμεταλλευτεί μικρές θερμοκρασιακές διαφορές για να αποδώσει έργο (εννοείται χωρίς την ύπαρξη καύσης)

[CostasV]

... Η γοητεία της έγκειται στο ότι μπορεί να εκμεταλλευτεί μικρές θερμοκρασιακές διαφορές για να αποδώσει έργο (εννοείται χωρίς την ύπαρξη καύσης)

 

Ας πάρουμε ένα μικρό ΔΤ=20 Κ. Με βάση την σχέση του Carnot, που δίνει την μέγιστη απόδοση για έναν θερμοδυναμικό κύκλο, έχουμε n=1-(288/308) όπου το θερμό δοχείο έχει 35 deg C και το ψυχρό δοχείο (περιβάλλον) έχει 15 deg C. Με αυτά τα δεδομένα έχουμε ΜΕΓΙΣΤΟ βαθμό απόδοσης για κάθε θερμοδυναμικό κύκλο (άρα και για τον stirling) 6,5%. Ακόμη και αν οι παροχές ρευστού (π.χ. από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας) είναι τεράστιες, ο βαθμός απόδοσης είναι απελπιστικά μικρός για μικρές (της τάξης των 20 Κ) θερμοκρασιακές διαφορές.

 

Οπότε στο ερώτημα: τι είναι αυτό που κάνει τον Stirling τόσο ελκυστικό στους μηχανικούς, η απάντησή μου είναι ότι είναι απλώς παρεξήγηση. Η μη-αναγκαία καύση, και η δυνατότητα συνδυασμού του Stirling με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, μας δίνουν την ψευδαίσθηση ότι μπορεί να παράγει έργο από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας με σχετικά υψηλό βαθμό απόδοσης της τάξης του 30% . Αλλά δυστυχώς αυτό δεν γίνεται. Και έτσι απαντιέται και το ερώτημα γιατί οι πελάτες δεν αγοράζουν μηχανές Stirling. Διότι είναι τουλάχιστον τόσο ακριβές όσο και οι άλλοι συνδυασμοί μετατροπής ενέργειας σε έργο.

 

Οι μηχανές stirling έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα που τις κάνουν μοναδικές, αλλά αυτό μόνο σε πολύ ειδικές περιπτώσεις (π.χ. υποβρύχια). Στις συνήθεις χρήσεις (οικιακές και βιομηχανικές), οι μηχανές stirling και βεβαίως οι μηχανικοί που τις σχεδιάζουν και κατασκευάζουν θα πρέπει να παιδευτούν πολύ για να τις κάνουν ανταγωνιστικές των άλλων τύπων.

 

Αλλά μπορεί να κάνω και λάθος...

[stayros]

Μα το θέμα είναι ότι δεν είναι ανταγωνιστικές. Απλώς μπορούν να μετατρέψουν θερμότητα σε ενέργεια. Θερμότητα που θα χανόταν αφού δεν υπάρχει εύκολος τρόπος να την μετατρέψεις σε χρήσιμο έργο. Ακόμα κ αν ισχύει το 6.5% είναι 6,5% παραπάνω, χωρίς φυσικά να μολύνουμε το περιβάλλον στο ελάχιστο.

 

Επίσης υπάρχουν μηχανές stirling με κάτοπτρα που η θερμοκρασιακή διαφορά είναι αρκετά μεγάλη. Στην Αμερική αν θυμάμαι καλά έχουν ήδη στήσει μια τέτοια "φάρμα".

[CostasV]

Ακριβώς. Για να γίνουν ανταγωνιστικές θα πρέπει να υπάρχει ΔΤ> 120 K (n=30%) , εξ ού και η ανάγκη για κάτοπτρα. Αλλά με τα κάτοπτρα (δέσμευση μεγάλης επιφάνειας συλλογής ) ακριβαίνει η λύση .

[dadamos]

Καλησπερα παιδια .Ειμαι τελειοφοιτος ηλεκτρογος και σκεφτομαι για πτυχιακη να κατασκευασω μια Stirling μηχανη.Βασικα το θεμα μου το προτεινε ενας καθηγητης μου και μου αρεσε σαν ιδεα( kaτασκευη Stirling engine gamma type).Αυτο που με δυσκολευει ομως ειναι οτι εχει πολλα μηχανολογικα πραγματα τα οποια δε γνωριζω.Εχω βρει πολλα πραγματα στο ιντερνετ και ολα στα αγγλικα ψαχνω πληροφοριες ,σημειωσεις απο μηχανολογους απο τει η πανεπιστημιο που να εχουν σημειωσεις στο συγκεκριμενο αντικειμενο.Ευχαριστω πολυ

[stayros]

Διάλεξες πολύ ζόρικο θέμα, και ίσως όχι κατάλληλο για ηλεκτρολόγους. Εν πάση περιπτώση θα δυσκολευτείς στη βιβλιογραφία καθώς δεν είναι κάτι κοινό. Απο την άλλη υπάρχουν πάρα πολύ enthusiasts που πιστεύω με χαρά θα σε βοηθήσουν. Το google είναι φίλος σου.

 

ΕΤ;

[djtonakos]

Γεια σας,είμαι φοιτητής Μηχανολογίας στο ΤΕΙ Πάτρας κ έχω πάρει πτυχιακή ,εδώ κ δέκα μήνες, κατασκευή μηχανής Stirling.Λόγω καλοκαιριού κ πρακτικής άσκησης δεν έχω προλάβει να ασχοληθώ.Σκοπός της μηχανής αυτής είναι απλά η επίδειξη της αρχής λειτουργίας.

 

Έχει κατασκευάσει κανείς κάποια μηχανή κ μπορεί να μου δώσει συμβουλές;

Εμείς,μαζί με τον άλλον συμφοιτητή μου που έχουμε το θέμα,κατασκευάσαμε μία μηχανή A τύπου όπου ανέβαζε συμπίεση, αλλά κ στους δύο κυλίνδρους ,αν κ ζεσταίναμε μόνο τον έναν, με αποτέλεσμα η μηχανή να κοκαλώνει.Δυστυχώς την κατασκευή δεν την έχω εγώ αλλά ο συμφοιτητής μου κ δε μπορώ να πω πολλά για την συμπεριφορά της.

[AlexisPap]

Φυσικά, η πίεση ανεβαίνει και κατεβαίνει από κοινού, και στους δύο κυλίνδρους...

 

Εξ όσων λες αντιλαμβάνομαι ότι μιλάς για μηχανή μικρής ισχύος (ίσως γύρω στα 50Watt; ), με θερμοδυναμικό ρευστό αέρα σε ατμοσφαιρική πίεση, με ανοιχτό στροφαλοθάλαμο. Αυτό που σου συμβαίνει είναι ότι μέχρι να εξισωθεί η μέση πίεση του ρευστού με την ατμοσφαιρική πίεση υπάρχει μία διαρκής υπερπίεση μέσα στους κυλίνδρους (εκτός αν καταφέρεις να παράσχεις επαρκή ψύξη, μάλλον αδύνατον)...

 

Αυτό που χρειάζεσαι είναι ένας βαρύτερος σφόνδυλος (πολύ βαρύτερος) και εξαναγκασμένη εκκίνηση με κάποιο μοτέρ. Μετά από ελάχιστα δευτερόλεπτα λειτουργίας, θα αποκατασταθεί η ομαλότητα.