RE: Cái gì đây ?
Sau đây là phần mô tả nguyên lý hoạt động của loại động cơ này!
---------------------------------------------------------------------------------
Lịch sử
Động cơ Stirling do Robert Stirling sáng chế năm 1816 tức là trước cả khi động cơ đốt trong ra đời. Ông là một giáo sĩ Scotland. Vào thời kỳ đó, động cơ Stirling được coi là động cơ an toàn vì nó không bị nổ như động cơ hơi nước. Và động cơ Stirling có tiềm năng để trở thành một loại động cơ có hiệu suất cao hơn cả động cơ đốt trong. Tuy nhiên, ngày này động cơ Stirling chỉ còn được dùng trong một số lĩnh vực rất chuyên biệt ví dụ trong tàu ngầm hoặc động cơ phụ cho du thuyền là những nơi đòi hỏi động cơ phải hoạt động hết sức êm ái. Mặc dầu thị trường dành cho loại động cơ này không lớn nhưng hiện nay nhiều nhà sáng chế tài năng vẫn đang mày mò để cải tiến nó.
Động cơ Stirling hoạt động như thế nào?
1. Đặc tính của không khí.
Hãy bịt một miếng cao su mỏng vào đầu một cái lon như hình 1. Bạn có thể nhìn thấy miếng cao su phình ra khi đốt nóng lon (hình 2) và xẹp xuống khi làm lạnh (hình 3). Đó là do áp suất không khí trong lon thay đổi theo nhiệt độ, tăng lên khi nóng và giảm đi khi lạnh.
2. Piston chuyển dời là gì?
Tiếp theo, hãy cho một cái piston vào trong lon như hình 4. Đường kính piston phải nhỏ hơn đường kính lon một chút để có thể di chuyển lên xuống bên trong lon. Sau đó, hãy đốt nóng đáy lon và làm lạnh phía trên. Sau khi sự chênh lệch nhiệt độ đạt đến một giá trị nào đó, dùng tay để di chuyển piston lên, xuống. Khi piston đi lên, miếng cao su phồng lên vì có nhiều không khí nóng bên trong lon (hình 5). Nó cũng tương tự như hiện tượng trong hình 2. Khi piston đi xuống, miếng cao su xẹp đi vì có nhiều không khí lạnh bên trong. Nó tương tự như hình 3.
Trong trường hợp của động cơ Stirling, piston này di chuyển do sự thay đổi áp suất nội tại.
3. Cơ cấu tay quay – từ chuyển động của piston thành chuyển động quay tròn.
Bạn đã hiểu được đặc tính của không khí và phương thức làm việc của piston chuyển dời chưa? Nó rất quan trọng để hiểu nguyên lý hoạt động của động cơ Stirling. Đầu tiên, nối piston và trục bằng một sợi dây như trong hình 6. Khi trục quay, piston sẽ di chuyển lên xuống. Nó được gọi là cơ cấu tay quay. Bây giờ hãy đốt nóng đáy lon và làm lạnh phía trên! Khi bạn quay trục, piston sẽ di chuyển lên xuống và miếng cao su sẽ liên tục phình lên và xẹp đi (hình 7).
4. Piston sinh công – tác dụng của miếng cao su.
Động cơ Stirling biến chuyển động của miếng cao su thành chuyển động quay của trục. Bây giờ hãy nối miếng cao su với trục quay bằng một khớp nối. Khi đó lực của miếng cao su (khi phình lên hay xẹp đi) sẽ làm quay trục. Khớp nối này phải được đặt lệch một góc 90 độ so với dây nối vào piston như trong hình 8 và hình 9.
5. Bánh đà – để chuyển động trơn tru
Động cơ ở hình 8 và hình 9 vẫn chưa hoạt động được. Nếu bạn cố gắng bắt nó làm việc, miếng cao su sẽ giữ nguyên trạng thái phình ra hoặc xẹp xuống. Để chuyển động trơn tru và liên tục, cần phải gắn một vật nặng vào trục, nó được gọi là bánh đà.
Thông thường, bánh đà có hình tròn như trong hình 10. Nhưng bạn hãy bẻ trục và gắn vật nặng vào nó như hình 11 để tạo một bánh đà đơn giản. Và hãy thử hoạt động của nó!
Cấu trúc của một động cơ Stirling
Động cơ Stirling có hai piston nằm lệch nhau 90 độ và có hai vùng nhiệt độ khác nhau. Động cơ được hàn kín để khí bên trong không thể thoát ra bên ngoài.
Động cơ Stirling có thể phân thành kiểu động cơ 2 piston và kiểu động cơ chuyển dời. Kiểu thứ nhất sẽ có 2 piston sinh công còn kiểu sau sẽ chỉ có một piston sinh công còn piston kia là piston chuyển dời.
Động cơ 2 piston
Phần không khí phía trên piston nóng sẽ luôn được đốt nóng còn trên piston lạnh sẽ luôn được làm lạnh.
Quá trình hoạt động của động cơ có thể xem trong hình sau:
Động cơ Stirling chuyển dời.
Nhược điểm của động cơ Stirling
Nó có 2 nhược điểm quan trọng nhất:
- Động cơ đòi hỏi có thời gian làm nó trước khi hoạt động.
- Động cơ không thể thay đổi công suất nhanh chóng.
Những nhược điểm này khiến cho nó không thể thay thế được động cơ đốt trong trên các xe ô tô nhưng lại có thể có tác dụng trên các xe hybrid.
Tham khảo thêm
http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/english/begin.htm
http://travel.howstuffworks.com/stirling-engine.htm/printable
.
)
