محرك ستيرلينغ، يعرف أيضاً بـ مُحرّك الهواء الساخن، محرك سترلينغ هو محرك حراري، يعمل بواسطة ضغط وتمدد الهواء أو غاز اخر، عند درجات حرارة مختلفة . بشكل اخر هو تحويل الطاقة الحرارية لشغل ميكانيكي- بذل جهد- ,تعريفه بشكل محدد أكثر هو دائرة مغلقة ذات محرك حراري يعمل بشكل مستمر بواسطة جهد الغازات التي تنضغط وتتمدد بشكل مستمر . دائرة مغلقة تعني هنا مقصود بها. نظام حراري الغاز فيه يبذل الجهد ويظل موجود داخل النظام بشكل مستمر، والتجدد هنا يشير ل نوع معين من التبادلات الحراية الداخلية و التخزين الحراري، يعرف بإعادة التوليد، وجود إعادة التوليد هو ما يُفرق محرك ستيرلينغ عن باقي محركات الهواء الساخن وذات الدوائر المغلقة.
صمم محرك ستيرلنغ في عام 1816 بواسطة روبرت ستيرلنغ بعد أن قام بتحسينه من تصميمات سابقة واخرج أول براءة اختراع ك محرك صناعي مبدئي لينافس المحرك البخاري، لأكثر من قرن، كان استخدامه مقتصرا على الاجهزة الصغيره-أو المنزلية- التي تحتاج ل مصدر طاقة-منخفض حتى تعمل .
عُرف محرك سترلينغ بكفائته العاليه مقارنةً بالمحركات البخاريه، تشغيل هادئ -دون ضوضاء- , وقدرته على استخدام اي مصدر حراري. يتم إنشاء مصدر للطاقة الحرارية الخارجية بدلا من الاحتراق الداخلي كما في دائرة اوتو أو دورة محركات الديزل، لأن محرك ستيرلنغ متوافق مع مصادر الطاقة البديلة والمتجدده، يمكن ان يكون لمحرك ستيرلينغ اهمية تزداد بإستمرار حيث ان سعر الوقود التقليدي يتزايد، وايضاً في ضوء مايشغل العالم الا من مخاوف مثل وصول استخدام البترول لذروته و تغير المناخ، هذا المحرك يعتبر ينال اهتمام مثير باعتباره عنصر اساسي صغير –دقيق- جامعا بين الحرارة والطاقة، والذي هو أكثر كفاءة وامان من محرك بخاري مشابه له .[1]
الأسس النظرية الترمودينامكية
يمكن تفسير كيفية عمل محرك ستيرلينغ استنادا إلى الترموديناميكا التي تصف عملية الستيرلينغ (Stirling Process) على النحو التالي:
- يقع ضغط الغاز مع المحافظة على نفس درجة الحرارة (isotherm) وفي نفس الوقت هناك تبادل حراري مع المحيط حيث يتم إخراج كمية حرارية من النظام (هنا يجب الانتباه إلى عدم الخلط بين مفهوم درجة الحرارة temperature وتقاس بدرجة الحرارة المطلقة و الحرارة بمعنى "كمية حرارة" التي هي طاقة حرارية تقاس بالجول. )
- مع المحافظة على حجم الغاز يقع إدخال كمية حرارية إلى الغاز
- فيتمدد الغاز مع المحافظة على درجة الحرارة وإضافة كمية حرارية للنظام
- المحافظة على حجم الغاز مع إخراج كمية حرارية
انظر أيضاً
- دورة برايتون
- دورة كارنو
- دورة رانكن
- كفاءة تحويل الطاقة
- ديناميكا حرارية
- القانون الثاني للترموديناميك
- نظام حركة حرارية
- مخطط درجة الحرارة والإنتروبي
مصادر
- Graham Walker (1971) Lecture notes for Stirling engine symposium at Bath University. Page 1.1 "Nomenclture"