Hvad er Stirling-cyklen?
Stirling-cyklussen er en type regenerativ termodynamisk cyklus, der er i stand til at bruge en selvstændig arbejdsvæske og en intern varmeudvekslingskomponent til enten at konvertere varme til mekanisk bevægelse eller omvendt. Det gør Stirling-cyklussen nyttig i motorer, varmepumper, køling og adskillige andre anvendelser. En række forskellige motorkonstruktioner bruger Stirling-cyklus, hvoraf de fleste indeholder enten en eller to cylindre. Uanset det specifikke design, går en motor, der bruger denne cyklus, gennem de fire trin i komprimering, tilføjelse af varme, ekspansion og fjernelse af varme.
Der er et antal forskellige eksterne forbrændingsmotorer, som hver bruger en anden type termodynamisk cyklus. Dampmotorer fungerer under principperne i Rankine-cyklussen, der bruger en arbejdsvæske, såsom vand, i både flydende og gasformige tilstande. Yderligere væsker skal tilsættes fra tid til anden, hvilket reducerer effektiviteten af disse systemer. Stirling-cyklussen, som oprindeligt blev opfundet i 1816 som en konkurrent for Rankine-cyklussen, bruger en arbejdsvæske, der er forseglet i systemet. I de fleste tilfælde er arbejdsvæsken, der bruges i Stirling-motorer, luft.
Den grundlæggende idé bag Stirling-cyklus drejer sig om opvarmning og efterfølgende afkøling af et enkelt volumen arbejdsvæske. Det forårsager den termiske ekspansion og sammentrækning af væsken, som kan bruges til at udføre mekanisk arbejde. I de fleste tilfælde opnås det ved at fastgøre stempler til et svinghjul. Når væsken i systemet ekspanderer og trækker sig sammen, drives stemplerne op og ned, hvilket får svinghjulet til at dreje. Stirling-cyklussen kaldes en regenerativ cyklus på grund af det faktum, at væsken er selvstændig, og det samme volumen af væske bruges i både kompressionskammeret og ekspansionskammeret.
Brug af Stirling-cyklus er ikke begrænset til motorer, da processen også er reversibel. Det betyder, at det er muligt for en enhed, der bruger denne cyklus, at fungere som en varmepumpe, hvis der leveres mekanisk strøm. I dette tilfælde bruges ekstern mekanisk kraft til at drive stemplerne, der pumper arbejdsfluidet mellem ekspansionsrummet og kompressionskammeret. Afhængig af, hvordan en enhed er indstillet, kan denne omvendelse af cyklussen bruges i en varmepumpe, køleenhed eller enhver anden anvendelse, der kræver overførsel af varmeenergi.