Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » دورة ستيرلينغ

دورة ستيرلينغ

1816-11-16
  • Robert Stirling
Stirling engine demonstrating thermodynamic principles in a laboratory setting.

(صورة توضيحية فقط)

دورة ستيرلينغ المثالية هي دورة مغلقة متجددة الديناميكية الحرارية تتألف الدورة من أربع عمليات متميزة: التمدد متساوي الحرارة، وإزالة الحرارة متساوية الحجم، والانضغاط متساوي الحرارة، وإضافة الحرارة متساوية الحجم. ويُحفظ سائل التشغيل بشكل دائم. وتساوي كفاءته الحرارية النظرية كفاءة دورة كارنو، المعطاة بالعلاقة التالية: ηth = 1 / (TC/TH)، حيث TH وTC هما درجتا الحرارة المطلقتان للخزانين الساخن والبارد على التوالي.

The Stirling cycle’s four processes can be visualized on a Pressure-Volume (P-V) diagram. Process 1-2 is isothermal expansion, where the gas expands at a constant high temperature [latex]T_H[/latex], absorbing heat from the external source and performing work on the surroundings. Process 2-3 is isochoric (constant volume) heat removal, where the gas is passed through the regenerator, cooling to the low temperature [latex]T_C[/latex] and transferring heat to the regenerator matrix. Process 3-4 is isothermal compression, where the gas is compressed at constant temperature [latex]T_C[/latex], rejecting heat to the cold sink while work is done on the gas. Finally, process 4-1 is isochoric heat addition, where the gas passes back through the regenerator, picking up the stored heat and returning to temperature [latex]T_H[/latex].

يُعدّ المُجدِّد عنصرًا أساسيًا لكفاءة الدورة المثالية العالية. فمن خلال تخزين الحرارة وإعادتها خلال مراحل تساوي الحجم، يضمن حدوث جميع عمليات التبادل الحراري الخارجي فقط خلال العمليات متساوية الحرارة، تمامًا كما هو الحال في دورة كارنو. وهذا يسمح لدورة ستيرلينغ نظريًا بتحقيق أقصى كفاءة ممكنة لأي محرك حراري يعمل بين درجتي حرارة محددتين. عمليًا، تنحرف محركات ستيرلينغ الحقيقية عن هذا الوضع المثالي. فالعمليات ليست متساوية الحرارة أو الحجم تمامًا بسبب معدلات انتقال الحرارة المحدودة وحركة المكبس المستمرة، مما يؤدي إلى زوايا مستديرة في مخطط الضغط والحجم وانخفاض الكفاءة.

UNESCO Nomenclature: 2212
– Thermodynamics

يكتب

نظام مجرد

خلل

أساسيات

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • نظرية سادي كارنو لدورة المحرك الحراري المثالية (1824)
  • تطور قانون الغاز المثالي من أعمال بويل، تشارلز، وجاي-لوساك
  • المفاهيم المبكرة للديناميكا الحرارية و conservation of energy
  • اختراع آلية المكبس والأسطوانة

التطبيقات

  • cryocoolers for electronics and التصوير الطبي
  • solar power توليد الطاقة في أنظمة ستيرلينغ في الأطباق
  • وحدات توليد الحرارة والطاقة المدمجة الصغيرة (mchp)
  • أنظمة استعادة الحرارة المهدرة من العمليات الصناعية
  • مصادر الطاقة الهادئة للغواصات واليخوت
  • مولدات الطاقة التي تعمل بالكتلة الحيوية في المناطق النائية

براءات الاختراع:

  • GB 4081 of 1816

أفكار ابتكارية محتملة

  • محطات الطاقة الحرارية الأرضية التي تستخدم محركات ستيرلينغ لاستغلال فروق درجات الحرارة المنخفضة
  • قلوب اصطناعية قابلة للزرع وطويلة العمر تعمل بحرارة الجسم
  • cryogenic cooling systems for quantum computers
  • مولدات الطاقة المحمولة التي يمكن تشغيلها على أي مادة قابلة للاشتعال للإغاثة من الكوارث
  • أنظمة تكييف وتدفئة فائقة الهدوء وعالية الكفاءة للمباني
  • مركبات تحت الماء ذاتية القيادة في أعماق البحار (AUVs) ذات طاقة طويلة الأمد
  • مركبات المريخ التي تعمل بمصادر الحرارة النظائرية المشعة المقترنة بمحركات ستيرلينغ
  • شبكات الطاقة الموزعة باستخدام وحدات توليد الحرارة والكهرباء المشتركة على نطاق المنزل
  • استعادة الحرارة المهدرة المتقدمة لمراكز البيانات
  • solar-powered water pumps for irrigation in developing nations
ذات صلة بـ: دورة ستيرلينغ، الديناميكا الحرارية، متساوي الحرارة، متساوي الحجم، الدورة التجديدية، المحرك الحراري، كفاءة كارنو، الدورة المغلقة، سائل التشغيل، الكفاءة الحرارية.

السياق التاريخي

دورة ستيرلينغ

1802
1808
1811
1816-11-16
1820
1820
1821
1802
1802
1810
1816
1816-11-16
1820
1820
1822

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.