Motor Stirling

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Motor Stirling de tipus Alfa. Hi ha dos cilindres. El cilindre d'expansió (vermell) es manté a alta temperatura mentre que el cilindre de compressió (blau) es refreda. El passadís entre els dos cilindres conté el regenerador.
Motor Stirling tipus Beta. Només hi ha un cilindre, calent a un extrem i fred en l'altre.
Disseny d'un Motor Stirling tipus Beta.

El Motor Stirling va ser inventat l'any 1816 per Robert Stirling, un capellà escocès. L' objectiu era aconseguir un motor menys perillós que la màquina de vapor.

El principi de funcionamient és el treball realitzat per l'expansió i contracció d'un gas (normalment heli, hidrogen, nitrogen o simplement aire) el qual és obligat a seguir un cicle de refredament en un focus de fred, en el qual es contrau, i d'escalfament en un focus calent, en el qual s'expandeix. És a dir, és necessària la presència d'un gradient de temperatura entre els dos focus i per això és considerat un motor tèrmic.

Originalment concebut l'any 1816 com un motor principal industrial per rivalitzar amb la màquina de vapor, el seu ús pràctic va quedar limitat durant més d'un segle a aplicacions domèstiques n motors de baixa potència.[1] Aquest motor, de gran antiguitat, continua en investigació gràcies a la versatilitat de les fonts d'energia utilitzables pel seu funcionament, ja que necessita sols una font de calor externa al cilindre, fent possible emprar una gran varietat de fonts energètiques (energia solar tèrmica, tot tipus de combustibles, ús de la biomassa, energia geotèrmica, etcètera).

Funcionament[modifica | modifica el codi]

Un motor Stirling és un aparell mecànic que funciona en un cicle regeneratiu termodinàmicament "tancat", amb compressió cíclica i expansió cíclica del fluid de treball a diferents nivells de temperatura.[2]

El motor és un motor tèrmic que opera, doncs, per compressió cíclica i expansió d'aire o d'un altre gas, el fluid de treball, a tals diferents nivells de temperatura que fa que hi hagi una conversió neta de d'energia tèrmica a treball mecànic

Igual que la màquina de vapor, el motor Stirling es classifica tradicionalment com un motor de combustió externa, ja que totes les transferències de calor cap i des del fluid de treball es portarà a terme a través de la paret del motor. Això contrasta amb un motor de combustió interna, on l'entrada de calor es fa per la combustió d'una combustible dins el cos del fluid de treball. A diferència d'un motor de vapor (o més generalment un motor de cicle Rankine, que fa servir un fluid de treball tant en les seves fases líquida com en la gasosa, el motor Stirling tanca una quantitat fixa de fluid en estat permanentment gasós com és l'aire.

Com és típic en els motors tèrmics, el cicle general consisteix a comprimir el gas fred, escalfar el gas, expandir el gas calent, i finalment refredar el gas abans de repetir el cicle. L'eficiència del procés queda molt restringida per l'eficiència del cicle de Carnot, que depèn de la diferència de temperatura entre el dipòsit calent i el fred.

El motor Stirling es caracteritza per la seva alta eficiència en comparació amb les màquines de vapor,,[3] un funcionament silenciós, i la facilitat amb què es pot utilitzar gairebé qualsevol font de calor. Aquesta compatibilitat amb les fonts d'energia alternatives i renovables ha estat cada vegada més important a mesura que pujava el cost dels combustibles convencionals, i també a la llum de les preocupacions, com ara el pic de producció de petroli ja passat i el canvi climàtic. Aquest motor és actualment d'interès com a nucli de les unitats microcombinades de calor i energia és a dir de cogeneració, en les quals és més segur i eficient que una energia de vapor.[4][5]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. T. Finkelstein; A.J. Organ (2001), Chapters 2&3
  2. W.R. Martini (1983), p.6
  3. Sirling engines capable of reaching 40% efficiency
  4. Sleeve notes from A.J. Organ (2007)
  5. F. Starr (2001)

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Motor Stirling Modifica l'enllaç a Wikidata