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Stirlingmotor - Referat
Stirlingmotor
Einführung:
„Der Stirlingmotor ist eine Maschine, in der ein Gas als Arbeitsmedium in einem geschlossenen Raum erwärmt wird, Volumenänderungsarbeit auf einen Arbeitskolben überträgt und in mechanische Arbeit umsetzt. Das Gas wird danach abgekühlt und wieder komprimiert. So entsteht ein Kreisprozess.“
(de.wikipedia.org/wiki/Stirlingmotor)
Geschichte:
• 1816 erfindet der damals 26-jährige Schotte Robert Stirling den Stirlingmotor
• Der Motor war eine Antwort auf die Dampfmaschine, die wegen Explosionen vielen Menschen das Leben kostete
• Ende des 19. Jahrhunderts findet der Stirlingmotor Einzug in viele Haushalte und stellte das Pendant zum heutigen Elektromotor dar
• Die niederländische Firma Philips entwickelte den Stirlingmotor weiter um ihn als leichtbedienbaren Antrieb für Radios zu benutzen
• Während des zweiten Weltkriegs wurde die Entwicklung eingestellt
• Danach erübrigte sich die Frage nach Energieversorgung von Radios wegen der ersten Transistoren
• Stirlingmotor wird jetzt von Schiffs- und Automobilindustrie und im militärischen Bereich weiter erforscht. Er setzt sich aber nie durch
• Mitte der Siebziger gewinnt der Stirlingmotor für Blockheizkraftwerke wieder an Bedeutung
Unterschiede, Besonderheiten, Probleme:
• Keine Emission von Gasen (evtl. abgesehen von Gasen die bei der Verbrennung zur Erhitzung des Gases frei werden)
• Äußere Erhitzung und Kühlung des Gases ist wegen der dicken Zylinderwand schwer
• Erhitzung muss nicht durch Verbrennung erfolgen (Solarenergie etc.)
• Die Leistungsänderung durch Steuerung des Wärmestroms ist sehr langsam und daher für Fahrzeuge nicht geeignet
Funktionsweise:
• Zwei Kolben (Arbeitskolben AK; Verdrängerkolben VK), ein Zylinder
• Die Kolben sind um 90° versetzt an einem Schwungrad befestigt
• 4 Arbeitstakte
Takt 1:
• Gas wird erhitzt und dehnt sich isotherm aus (T konstant)
• Wegen der Versetzung am Schwungrad wird der AK weiter bewegt als der VK
• Arbeit wird verrichtet
Takt 2:
• Wegen der Trägheit dreht sich das Schwungrad weiter
• VK verschiebt das Gas in den kalten Bereich und wirkt gleichzeitig als Regenerator, d.h. er kühlt das Gas zusätzlich in dem er Wärme aufnimmt; es wird isochor abgekühlt (V konstant)
• AK bewegt sich kaum
• Druck im Zylinder fällt
Takt 3:
• Der Luftdruck drückt den AK herunter
• Arbeit wird verrichtet, bis der Druck der Atmosphäre erreicht wird
• Das Gas wird isotherm komprimiert
Takt 4:
• VK bewegt sich wegen der Trägheit weiter
• Gas wird in den heißen Bereich verschoben
• VK als Regenerator gibt die in Takt 2 gespeicherte Wärme an das Gas wieder ab
Wirkungsgrad:
Der Stirlingmotor erreicht annähernd den Carnot-Wirkungsgrad und hat damit einen höheren Wirkungsgrad als z.B. die Dampfmaschine.
Im Idealfall betrüge der Wirkungsgrad etwa 67%. Doch alleine durch Reibung geht Energie verloren.
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: versager
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