Proceso de Stirling círculo
El ciclo de Stirling
Las primeras máquinas para la conversión de la energía térmica en energía mecánica fueron los motores de vapor. En ellos se utiliza como fluido de trabajo vapor es sucesivamente transferido a los estados recurrentes. Dicho proceso, en el que siempre se alcanza el estado de salida de nuevo se llama ciclo . La descripción teórica de un proceso cíclico era la primera vez en 1824 por el ingeniero y físico francés Sadi Carnot (1796-1832).
Ocho años antes, era un escocés pastor Robert Stirling (1790 - 1878), una patente para el primer motor de aire caliente sentado. Esto funcionaba con aire como medio de conducción y un ciclo similar como la máquina de vapor, el ciclo de Stirling medio.
Robert Stirling El objetivo era
para mejorar la eficiencia de la máquina de vapor y
el "peligroso" vapor para reemplazar un medio de accionamiento.
Ambos han logrado por sus inventos ingeniosos, incluso si el motor Stirling no puede prevalecer hasta nuestros días y se usa sólo en áreas muy específicas.
Descripción del proceso de ciclo de Stirling entre
el en motores Stirling de funcionamiento (motores de aire caliente) ciclo Stirling consta de dos cambios de estado isotérmicas y isócora que se llevan a cabo sucesivamente. Sirviendo como el gas de medio de accionamiento (aire o que se utiliza hoy en día helio) se considera como un gas ideal y asume la litigación de ser reversible.
Si el proceso se descompone en sus cuatro sub-procesos, basado en el puede pV diagrama del funcionamiento de un motor Stirling se explican.
(1) expansión isotérmica : En el punto de partida A, el gas que sirve como un medio de trabajo a fin de realizar una expansión a temperatura constante, el calor del gas debe ser suministrado.Esto está tomado de un almacenamiento de calor exterior caliente. Durante la transición al estado B aumenta el gas en volumen. Este trabajo se lleva a cabo, el pistón se mueve hacia afuera.Mientras que la temperatura en esta parte del proceso se mantiene constante, se reduce la presión. El calor suministrado es para el cambio de estado:
(2) isochore enfriamiento : En el punto B, la fuente de calor se detiene y el gas a la temperatura de enfriado. También el calor se descarga al exterior. Este proceso tiene lugar sin cambio de volumen, por lo que no se realiza trabajo. En el estado C, el gas alcanza la presión mínima.
mientras que la salida de calor por mol de gas.
(3) la compresión isotérmica : Durante la transición C a D a una temperatura constante, el volumen del gas se reduce a. Esto aumenta la presión. Para esta parte del proceso debe ser dedicado al trabajo. El calor resultante se transfiere a un almacenamiento de calor frío exterior (ambiente).
El calor emitido es:
(4) isochore calentamiento : En el punto D, el gas alcanza su volumen inicial y ahora está de vuelta en la temperatura se calienta. Para calentar a volumen constante se alimenta. En esta parte del proceso aumentará la presión. El gas está de nuevo en el estado inicial A. Los cambios de estado a la isócora descargado y suministrado calienta son iguales, porque en cada caso la misma cantidad de gas se enfría o se calienta. El trabajo emitido hacia el exterior se deriva de la diferencia de los calores suministrado y entregada en la isotérmica sub-procesos:
Es debido a que la expansión isotérmica se lleva a cabo a una temperatura más alta que la compresión isotérmica.
El trabajo mecánico , que puede ser realizado por un motor Stirling, a través de cuál de las isotermas y isochores determinada área cerrada. Se puede variar cambiando las diferencias de temperatura y volumen.
La eficiencia de un motor Stirling
, la eficiencia de un motor Stirling se determina por la relación de los trabajos efectuados mecánica W para el calor suministrado :
Para que los resultados de procesos asumidos como reversibles con lo
la misma eficacia que un ciclo de Carnot, por lo que la máxima eficiencia de los procesos cíclicos.
En la práctica los motores Stirling pero alcanzó una eficiencia mayor que el motor de vapor, debido a la diferencia de temperatura está aumentando más fácil para los gases de vapor de agua. Las diferencias de temperatura causadas pero un gran desgaste del material, que reducían la eficiencia de los motores Stirling fuertes.
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