back

Heteluchtmotor (Stirlingmotor)

De hetelucht-motor zet warmte om in arbeid. Er zijn verschillende soorten stirlingmotoren. In de figuur is het b - type stirlingmotor te zien. Hij bestaat uit een cilinder, waarin een arbeidszuiger en een verdringingszuiger met een faseverschil van 90° bewegen.

In het bovenste deel van de cilinder wordt de lucht verhit en in het onderste deel afgekoeld.

De verdringingszuiger heeft als doel de afgesloten lucht van het bovenste deel naar het onderste deel te verplaatsen en omgekeerd. Hier gebeurt dat door middel van een gat in de verdringingszuiger. Dit gat is met koperwol gevuld. Bij het verdringen van de lucht stroomt de lucht door het gat met de koperwol, die daarbij warmte van de lucht opneemt en later deze warmte weer kan afgeven.  Door deze eigenschap wordt de koperwol 'regenerator' genoemd.

Bij een ideaal stirlingproces is er sprake van 4 achter elkaar verlopende toestandsveranderingen:

  • de lucht zet uit waarbij de temperatuur constant blijft ( isotherm proces),
  • na de uitzetting wordt de lucht in de regenerator afgekoeld waarbij het volume constant blijft (ischoor proces),
  • dan wordt de lucht bij constante temperatuur samengeperst
  • tenslotte wordt de lucht weer verwamd tot de begintemperatuur.

Deze kringloop herhaalt zich.

1e slag: Uitzetting: In het bovenste deel van de cilinder word de lucht verwarmd. Door de druk beweegt de arbeidszuiger naar beneden.
2e slag: De verdringingszuiger, die een kwartslag voorloopt, verplaatst zich naar boven. De lucht stroomt door de koperwol van de regenerator in het onderste deel van de cilinder en geeft aan het koper warmte af. De lucht koelt hierbij af.
3e slag: Compressiefase: De arbeidszuiger beweegt naar boven en perst hierdoor de lucht samen. De warmte die hierbij ontstaat wordt aan de koelmantel afgegeven.
4eslag : De verdringingszuiger duwt de lucht in het bovenste deel van de cilinder en neemt hierbij de waremte van de koperwol op. 

De vier hierboven genoemde slagen vinden plaats in een ideale stirlingmotor. Helaas kan een ideaal stirlingproces niet gerealiseerd worden, omdat in een continue proces geen toestandveranderingen kunnen plaatsvinden bij een constant volume. De getoonde motor benadert het ideale proces. De vier afzonderlijke slagen overlappen elkaar: Zo treedt bij de uitzetting tegelijkertijd ook een uitwisseling van het warme gas naar het koude op, en is tijdens de compressie nog niet alle lucht in het koude deel van de motor.
Het werkelijke Stirlingproces word door de ovaal uitziende curve in het p-V diagram weergegegven.


Opmerkingen : De motor fwerkt alleen bij een voldoende groot temperatuurverschil tussen warme en koude kant.
De arbeid die verricht wordt is gelijk aan het verschil tussen toegevoerde en afgevoerde warmte. Ook speelt natuurlijk de weerstand van de motor een rol.


Wie meer over de stirling-motor wil weten, vindt op de site van Peter Fette goede informatie.


Deze en andere animatie's van motoren zijn te vinden bijhttp://www.k-wz.de.

Copyright © 2000 Klaus Wetzstein Letzte Änderung: 10. 02. 01


Internet Intranet  Weblibrary Vaklokalen Documenten ICT-dossiers Nieuws