كيف يعمل محرك ستيرلينغ: تعرف على مبدأ تشغيل هذا النوع من المحركات الحرارية وكيفية تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية بكفاءة عالية.
كيف يعمل محرك ستيرلينغ
يُعتبر محرك ستيرلينغ من المحركات الحرارية الفعّالة، ويستند عمله إلى تغيير درجات الحرارة لإنتاج العمل الميكانيكي. تم اختراع هذا المحرك بواسطة روبرت ستيرلينغ في عام 1816، وهو محرك ذو دائرة مغلقة يستخدم الغاز كوسيلة لنقل الطاقة الحرارية.
مكونات محرك ستيرلينغ
- أسطوانة باردة
- أسطوانة ساخنة
- مكابس متعددة
- مبادل حراري
- عجلة طاقة
مبدأ العمل
يعتمد محرك ستيرلينغ على دورة حرارية تُسمى دورة ستيرلينغ، والتي تتم خلال أربعة مراحل رئيسية:
- مرحلة التسخين: يتم تسخين الغاز داخل الأسطوانة الساخنة. نتيجة لذلك، يتمدد الغاز ويدفع المكبس، مما يولد حركة ميكانيكية.
- مرحلة التوسع: في هذه المرحلة، يستمر الغاز في التوسع ونقل الطاقة إلى العجلة الطاقية.
- مرحلة التبريد: ينتقل الغاز إلى الأسطوانة الباردة حيث يتم تبريده. يتقلص الغاز البارد ويدفع المكبس في الاتجاه المعاكس.
- مرحلة الانضغاط: يتم ضغط الغاز المبرد عندما يعود إلى الأسطوانة الساخنة، ويصبح جاهزًا للدورة الجديدة.
فوائد محرك ستيرلينغ
- كفاءة عالية في تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية.
- انخفاض الضوضاء والاهتزازات مقارنة بمحركات الاحتراق الداخلي.
- إمكانية استخدام مصادر مختلفة للحرارة مثل الطاقة الشمسية أو النفايات الحرارية.
تطبيقات محرك ستيرلينغ
يستخدم محرك ستيرلينغ في العديد من التطبيقات الحديثة، بما في ذلك:
- الطاقة النظيفة: توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية.
- التبريد والتكييف: أنظمة التبريد بضغط الغاز.
- البحريّة والاستكشافات الفضائية: محطات الطاقة في القوارب الفضائية والغواصات.