วิธีการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง: เรียนรู้หลักการทำงาน ข้อดี และการใช้งานของเครื่องยนต์ที่สามารถทำงานได้จากความร้อนโดยตรง
วิธีการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง
เครื่องยนต์สเตอร์ลิง (Sterling Engine) เป็นเครื่องยนต์ความร้อนที่ทำงานโดยใช้การขยายตัวและหดตัวของก๊าซ ซึ่งตั้งชื่อตาม โรเบิร์ต สเตอร์ลิง (Robert Stirling) ผู้คิดค้นเครื่องยนต์นี้ขึ้นในปี 1816 เครื่องยนต์ประเภทนี้มีการทำงานที่อาศัยหลักการของอุณหพลศาสตร์ (Thermodynamics) และสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงในหลายสถานการณ์
หลักการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง
เครื่องยนต์สเตอร์ลิงทำงานบนหลักการความร้อนที่ถ่ายโอนระหว่างสองแหล่งความร้อน คือ แหล่งความร้อนความสูง (Hot Reservoir) และแหล่งความร้อนความต่ำ (Cold Reservoir) โดยมีจังหวะการทำงานที่สำคัญ 4 จังหวะ ดังนี้:
ในการขยายตัวของก๊าซที่ความร้อนสูง ก๊าซภายในเครื่องยนต์จะถูกทำให้ร้อนขึ้น ทำให้เกิดการขยายตัวและดันลูกสูบ (Piston) ให้เคลื่อนที่ หลังจากนั้นก๊าซจะถูกส่งผ่านไปยังแหล่งความร้อนความต่ำ ซึ่งในกระบวนการนี้ก๊าซจะสูญเสียความร้อนและหดตัวกลับมา ทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่กลับไปยังตำแหน่งเดิม
หลักการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงสามารถอธิบายได้ตามวงจรสี่ชั้น ได้แก่:
- จังหวะการรับความร้อน (Heating): ก๊าซถูกทำให้ร้อนจากแหล่งความร้อนความสูง (Hot Reservoir)
- จังหวะการขยายตัว (Expansion): ก๊าซที่ขยายตัวจะดันลูกสูบให้เคลื่อนที่
- จังหวะการนำความเย็น (Cooling): ก๊าซถูกย้ายไปยังแหล่งความร้อนความต่ำ (Cold Reservoir) และสูญเสียความร้อน
- จังหวะการหดตัว (Compression): ก๊าซหดตัวทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่กลับ
สรุป
เครื่องยนต์สเตอร์ลิงทำงานโดยใช้หลักการของอุณหพลศาสตร์เพื่อถ่ายโอนและแปลงความร้อนให้กลายเป็นงานกล เครื่องยนต์ชนิดนี้มีประโยชน์ในหลายด้าน เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่สูงและสามารถใช้แหล่งพลังงานความร้อนที่หลากหลาย เป็นเครื่องยนต์ที่มีความน่าสนใจและสมควรศึกษาสำหรับผู้ที่สนใจในด้านพลังงานและวิศวกรรมความร้อน