Qual é o ciclo Stirling?
O ciclo Stirling é um tipo de ciclo termodinâmico regenerativo capaz de usar um fluido de trabalho independente e um componente interno de troca de calor, para converter calor em movimento mecânico ou o contrário. Isso torna o ciclo de Stirling útil em motores, bombas de calor, refrigeração e inúmeras outras aplicações. Vários projetos diferentes do motor utilizam o ciclo Stirling, a maioria dos quais contém um ou dois cilindros. Independentemente do design específico, um motor que usa esse ciclo passa pelas quatro etapas de compressão, a adição de calor, expansão e a remoção do calor.
Existem vários motores de combustão externos diferentes, cada um dos quais usa um tipo diferente de ciclo termodinâmico. Os motores a vapor trabalham sob os princípios do ciclo Rankine, que usa um fluido de trabalho, como a água, nos estados líquidos e gasosos. Fluidos adicionais devem ser adicionados periodicamente, reduzindo a eficiência desses sistemas. OO ciclo Stirling, que foi originalmente inventado em 1816 como rival do ciclo Rankine, utiliza um fluido de trabalho que é selado dentro do sistema. Na maioria dos casos, o fluido de trabalho usado nos motores Stirling é o ar.
A idéia básica por trás do ciclo Stirling gira em torno do aquecimento e o resfriamento subsequente, de um único volume de fluido de trabalho. Isso causa a expansão térmica e a contração do fluido, que pode ser usado para realizar trabalhos mecânicos. Na maioria dos casos, isso é realizado anexando pistões a um volante. À medida que o fluido dentro do sistema se expande e se contrai, os pistões são conduzidos para cima e para baixo, o que faz com que o volante girasse. O ciclo Stirling é referido como um ciclo regenerativo devido ao fato de que o fluido é independente e o mesmo volume de fluido é usado na câmara de compressão e na câmara de expansão.
O uso do ciclo Stirling não é limitadopara os motores, uma vez que o processo também é reversível. Isso significa que é possível que um dispositivo que use esse ciclo atue como uma bomba de calor se for fornecida energia mecânica. Nesse caso, a energia mecânica externa é usada para acionar os pistões, que bombeam o fluido de trabalho entre a câmara de expansão e a câmara de compressão. Dependendo da maneira como um dispositivo é configurado, essa reversão do ciclo pode ser usada em uma bomba de calor, dispositivo de refrigeração ou qualquer outro aplicativo que exija a transferência de energia térmica.