Stirling Döngüsü Nedir?

Stirling çevrimi, ısının mekanik harekete dönüştürülmesi ya da başka bir şekilde çevrilmesi için kendi kendine çalışan bir çalışma akışkanı ve bir iç ısı değişim bileşeni kullanabilen bir tür rejeneratif termodinamik döngüdür. Bu Stirling döngüsünü motorlarda, ısı pompalarında, soğutmada ve diğer birçok uygulamada faydalı kılar. Çok sayıda farklı motor tasarımı, çoğu bir veya iki silindir içeren Stirling döngüsünü kullanır. Özel tasarımdan bağımsız olarak, bu çevrimi kullanan bir motor, sıkıştırma, ısının eklenmesi, genleşmesi ve ısının kaldırılması gibi dört adımdan geçer.

Her biri farklı tipte bir termodinamik çevrim kullanan çok sayıda farklı harici yanmalı motor vardır. Buhar motorları, hem sıvı hem de gaz hallerinde su gibi bir çalışma sıvısı kullanan Rankine devri prensipleri altında çalışır. Zaman zaman bu sistemlerin verimliliğini azaltan ilave akışkanlar eklenmelidir. Aslen 1816'da Rankine döngüsü için bir rakip olarak icat edilen Stirling döngüsü, sisteme mühürlenmiş bir çalışma akışkanını kullanır. Çoğu durumda, Stirling motorlarında kullanılan çalışma sıvısı havadır.

Stirling döngüsünün arkasındaki temel fikir, tek bir çalışma akışkan hacminin ısıtılması ve ardından soğutulması etrafında döner. Bu, mekanik iş yapmak için kullanılabilecek sıvının ısıl genleşmesine ve daralmasına neden olur. Çoğu durumda, bu, pistonları bir volana bağlayarak gerçekleştirilir. Sistemin içindeki sıvı genleştikçe ve daralabildiğinden, pistonlar yukarı ve aşağı sürülerek volanın dönmesine neden olur. Stirling döngüsü, sıvının kendi içinde tutulması ve aynı sıkıştırma sıvısı hem sıkıştırma bölmesinde hem de genleşme bölmesinde kullanılmasından dolayı rejeneratif bir döngü olarak adlandırılır.

Stirling döngüsünün kullanımı, işlemin geri dönüşümlü olması nedeniyle motorlarla sınırlı değildir. Bu, mekanik güç sağlanırsa, bu çevrimi kullanan bir cihazın bir ısı pompası görevi görmesi mümkün demektir. Bu durumda, çalışma akışkanını genleşme odası ile sıkıştırma odası arasında pompalayan pistonları tahrik etmek için harici mekanik güç kullanılır. Bir cihazın kurulma şekline bağlı olarak, döngünün bu ters çevrilmesi, bir ısı pompasında, soğutma cihazında veya ısı enerjisinin transferini gerektiren herhangi bir başka uygulamada kullanılabilir.