Stirling-Zyklus-Motor

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Hintergrund

Ein Motor ist eine Maschine, die Energie in Nutzarbeit umwandelt:zum Beispiel durch das Verbrennen von Kohle, um die Antriebswelle eines Kraftwerksgenerators anzutreiben. Der heute am häufigsten in Produktion befindliche Motor ist der benzinbetriebene Automotor. Andere gebräuchliche Motoren sind der Dieselmotor, der in schweren Lastwagen und einigen Pkw verwendet wird, die Dampfturbine, die in Kraftwerken Strom erzeugt, das Strahltriebwerk zum Antrieb von Flugzeugen und der Zweitakt-Benzinmotor, der kleinere Geräte wie Rasenmäher antreibt. Jeder dieser Motoren wandelt die durch die Verbrennung eines fossilen Brennstoffs erzeugte Wärme in nützliche Arbeit um.

Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Die beiden Größen sind verwandt und haben die gleichen Einheiten, aber Energie kann nicht vollständig in Arbeit umgewandelt werden. Wenn es beispielsweise zum Befeuern eines Ofens verwendet wird, enthält 1 Gallone (3,8 1) Benzin genug chemische Energie, um unter Standardbedingungen ungefähr 14 Gallonen (53 1) Wasser zum Kochen zu bringen. Wenn jedoch dieselbe Gallone Benzin in einen tragbaren Generator gefüllt würde (der das Benzin in Arbeit und dann die Arbeit in Strom umwandeln würde) und wenn der Strom dann zum Kochen von Wasser auf einem Elektroherd verwendet würde, ist es unwahrscheinlich, dass mehr als 3 gal (11,4 1) Wasser konnten gekocht werden, bevor dem Generator der Kraftstoff ausging.

Der Grund dafür, dass ein Elektroherd nicht so viel Wasser kochen kann wie ein benzinbetriebener Herd, liegt darin, dass Motoren bei der Umwandlung von Wärme in Arbeit nicht zu 100% thermisch effizient sind. Deshalb ist ein Gasherd oder ein Wäschetrockner günstiger im Betrieb als ein vergleichbares Elektrogerät. Im Fall des tragbaren Generators würde ein Teil der Energie des Benzins in den Abgasen des Motors landen, ein Teil würde beim Erhitzen des Generators verschwendet und ein anderer würde intern verschwendet, wenn die beweglichen Teile im Inneren des Generators aneinander reiben und mechanische Energie in Reibungswärme umwandeln.

Die Wissenschaft, die untersucht, wie Wärme in einem Motor zirkuliert, um Arbeit zu erzeugen, heißt Thermodynamik, vom griechischen therme . (Hitze) und Dynamik (Energie). Ein Kreislauf, der Wärme in Arbeit umwandelt, wird als thermodynamischer Kreislauf bezeichnet. Ein benzinbetriebener Automotor verwendet den Otto-Zyklus. Ein dieselbetriebener Motor verwendet den Dieselzyklus. Eine Dampfmaschine oder ein Dampfkraftwerk verwendet den Rankine-Zyklus. Mit keinem dieser Zyklen kann Energie vollständig in Arbeit umgewandelt werden. Denn alle müssen Wärme an die Umgebung abgeben. Ein Kraftwerk oder eine Dampfmaschine muss Dampf kondensieren, um das Wasser zurück zum Kessel zu führen (Energieverlust). Ein Automotor muss die heißen Abgase, die eine beträchtliche Menge Energie enthalten, aus dem Endrohr ableiten. Der thermisch effizienteste praktische Zyklus zur Umwandlung von Wärme in Arbeit ist der Stirling-Zyklus. Der Stirling-Zyklus ist der thermisch effizienteste Motor, da er für die von jedem Motor erzeugte Arbeitsmenge die geringste Wärmemenge an die Umgebung abgibt (oder abgibt). Ein Motor, der den Stirling-Zyklus verwendet, wird als Stirling-Zyklus-Motor bezeichnet. Ein Stirling-Zyklus-Motor kann verwendet werden, um ein Auto, einen Lastwagen oder ein Flugzeug anzutreiben oder Strom zu erzeugen. Er wird diese Arbeit mit weniger Energieaufwand erledigen als ein vergleichbarer Otto-, Diesel- oder Rankine-Cycle-Motor.

Verlauf

Der erste praktische Motor war die von James Watt im Jahr 1769 patentierte Dampfmaschine. Watts Motor wandelte Energie mit Dampf aus kohlebefeuerten Kesseln in Arbeit um. Der Watt-Motor bestand aus einem Kessel, einem Kolben in einem Zylinder, einem wassergekühlten Kondensator, einer Wasserpumpe, Rohrleitungen und Leitungen, um das Wasser und den Dampf um den Motor herum zu bewegen, und Gestängen, die die Auf- und Abbewegung des Kolbens umwandelten auf einer Antriebswelle in eine Kreisbewegung. Die Antriebswelle kann vielseitig eingesetzt werden, beispielsweise zum Antrieb einer Mühle oder zum Pumpen von Wasser aus einem Kohlebergwerk.

Watts Motor verwendet einen vierstufigen thermodynamischen Zyklus, um Arbeit zu erzeugen. Der Zyklus begann mit einer Ventilöffnung, um Dampf unter Druck in den Zylinder strömen zu lassen. Als sich der Dampf im Zylinder ausdehnte, drückte er den Kolben nieder, wodurch nützliche Arbeit geleistet wurde. Als der Kolben den Boden des Zylinders erreichte, wurde das Ventil, das den Dampfeintritt in den Zylinder ermöglichte, geschlossen und ein Ventil zwischen dem Zylinder und dem Kondensator geöffnet. Da der Kondensator einen viel niedrigeren Druck hatte als der Zylinder, saugte er den Dampf buchstäblich nach oben in den Kondensator. Als der Dampf aus dem Zylinder gezogen wurde, wurde der Kolben zusammen mit dem Dampf nach oben gezogen, wodurch der Kolben an seine Ausgangsposition zurückgebracht wurde, wo er bereit war, mehr Arbeit zu leisten. Nachdem der Dampf im Kondensator vollständig wieder in Wasser umgewandelt war, wurde das Wasser zurück zum Kessel gepumpt, wo es wieder in Dampf umgewandelt wurde und den Kreislauf vervollständigte.

Die thermische Ineffizienz in diesem Kreislauf besteht darin, dass noch viel Energie im Dampf verbleibt, wenn er zum Kondensator geleitet wird. Von dieser Energie kann jedoch kaum etwas zurückgewonnen werden, da Dampf nicht ohne großen Arbeitsaufwand in den Kessel zurückgepumpt werden kann; oft mehr Arbeit als die Wärme, die im Kondensator verloren geht. Der Dampf muss in Wasser umgewandelt werden, bevor er zum Kessel gepumpt werden kann. Somit geht ein Großteil der durch die brennende Kohle gelieferten Wärme verloren.

Die Dampfmaschine ermöglichte die moderne Industriewelt, war aber nicht ohne Nachteile. Die Vermischung von Kaltwasser und Dampf in Verbindung mit primitiver Metallurgie führte zu häufigen Kesselexplosionen. Der daraus resultierende Verlust von Menschenleben war der Motivationsfaktor, der Reverend Robert Stirling (er war nicht nur einer der führenden Ingenieure seiner Zeit, sondern auch ein ordinierter Pfarrer der Church of Scotland) dazu veranlasste, einen Motor zu entwickeln, der Luft verwendet statt Dampf, um seinen Kolben anzutreiben. Als Nebenprodukt war der Stirling-Motor thermisch viel effizienter als der Watt-Motor, hauptsächlich weil es nicht erforderlich war, dass Dampf während des Zyklus kondensiert wurde. Obwohl der Stirling-Motor viel sicherer war, erlaubte die damalige Technologie die Herstellung von Stirling-Motoren mit mehr als einigen PS (Kilowatt) nicht.

Der Stirling-Motor hat sich im 19. Jahrhundert nie durchgesetzt. Fossile Brennstoffe waren reichlich vorhanden und die Metallurgie verbesserte sich so weit, dass Dampfmaschinen nicht mehr ganz so gefährlich waren. Somit war der dem Stirling-Zyklus innewohnende Vorteil des thermischen Wirkungsgrads kein ausreichender Motivator, um die erheblichen Konstruktionsherausforderungen zu bewältigen, denen sich Ingenieure gegenübersahen, die leistungsstärkere Stirling-Zyklus-Motoren bauen wollten. Im 20. Jahrhundert dominierte der im Otto-Zyklus betriebene Verbrennungsmotor die industrielle Welt, weil er kostengünstiger in der Herstellung war als ein Stirling-Zyklus-Motor und weil fossile Brennstoffe noch günstig und reichlich vorhanden waren. Motorenentwickler haben jedoch nie vergessen, dass der Stirling-Zyklus der thermisch effizienteste thermodynamische Zyklus ist, und haben weiterhin Motoren entwickelt, die ihn nutzen. Heutzutage werden Stirling-Zyklus-Motoren verwendet, um den größten Teil der in Forschungslabors hergestellten verflüssigten Luft zu produzieren. Sie werden auch in Wetter- und Spionagesatelliten und von der schwedischen Marine verwendet, um einige ihrer U-Boote anzutreiben.

Rohstoffe

Der Stirling-Zyklus-Motor kann aus einer Vielzahl von Metallen hergestellt werden. Der Motorblock besteht normalerweise aus duktilem Gusseisen oder einer Aluminiumgusslegierung (typischerweise Aluminium und Silizium). Viele der Innenteile (Kurbel und Kolben) bestehen ebenfalls aus Sphäroguss oder Aluminium, aber einige der Komponenten, die eine höhere Festigkeit erfordern, können aus hochfestem S-7-Werkzeugstahl hergestellt werden. Dichtungen und Dichtungen bestehen aus Lexan, Neopren oder Naturkautschuk. Der Motor ist mit unter Druck stehendem Helium oder Luft gefüllt, die als Arbeitsfluid bezeichnet wird. Das Bauteil, das die Wärme von der Wärmequelle auf das Arbeitsmedium überträgt, muss sehr hohen und konstanten Temperaturen standhalten. Es kann aus hochfestem Stahl oder einem keramischen Verbundwerkstoff wie Siliziumkarbid (SiC) bestehen.

Design

Das Design von Stirling-Motoren ist eine komplexe Verschmelzung von Thermodynamik, Wärmeübertragungsanalyse, Schwingungsanalyse, mechanischer Dynamik, Materialfestigkeit und Maschinenkonstruktion. Thermodynamik wird verwendet, um den Motor zu dimensionieren und die Temperatur auszuwählen, bei der er betrieben wird. Eine Wärmeübertragungsanalyse ist erforderlich, um zu bestimmen, wie Wärme von der Wärmequelle auf das Arbeitsmedium übertragen wird und wie die Motorkomponenten dafür ausgelegt sind, diesem Wärmefluss standzuhalten. Vibrationsanalyse wird verwendet, um den Motor für einen reibungslosen Betrieb auszuwuchten. Zur Berechnung der induzierten Spannungen in den einzelnen Motorkomponenten ist mechanische Dynamik erforderlich. Um die Größe der einzelnen Bauteile im Motor zu bestimmen, damit sie den induzierten Belastungen standhalten können, ist eine Festigkeitsanalyse erforderlich. Um den thermodynamischen Zyklus in einen funktionierenden Motor umzusetzen, ist ein Maschinendesign erforderlich. Jede dieser Designanforderungen erfordert einen enormen Analyseaufwand.

Der Stirling-Zyklus-Motor ähnelt einer Dampfmaschine. Beide haben Kolben und Zylinder, und beide sind Verbrennungsmotoren, da die Kraftstoffverbrennung außerhalb des Motors stattfindet. Der erste große Unterschied zwischen den beiden Motoren besteht darin, dass der Stirling-Zyklus-Motor ein Gas (normalerweise Luft, Wasserstoff oder Helium) anstelle von Wasser und Dampf als Arbeitsflüssigkeit verwendet, die den Kolben bewegt und Arbeit erzeugt. Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht darin, dass der Stirling-Zyklus-Motor zwei Zylinder oder Räume hat, einen für die Arbeitsfluidexpansion und einen für die Arbeitsfluidkompression, während eine Dampfmaschine nur einen Zylinder hat. Der wichtigste Unterschied zwischen den beiden Motoren besteht jedoch darin, dass der Stirling-Zyklus-Motor seinen thermodynamischen Zyklus abschließt, indem er seine überschüssige Wärme zur Verwendung im nächsten Zyklus speichert, anstatt seine überschüssige Wärme in einem Kondensator zu verschwenden. Aus diesem Grund ist der Stirling-Zyklus-Motor nicht nur der thermisch effizienteste Motor, sondern auch der thermisch effizienteste Motor, den es geben kann. Ein typisches Automobil hat einen thermischen Wirkungsgrad von etwa 30 %. Ein Kohlekraftwerk könnte einen Wirkungsgrad von 45 % haben. Ein sehr großer Dieselmotor kann einen thermischen Wirkungsgrad von 50 % haben. Der theoretische maximale thermische Wirkungsgrad eines Stirling-Zyklus-Motors, der bei einer Verbrennungstemperatur von 2.500 °F (1.370 °C) betrieben wird, würde etwa 78 % betragen. Natürlich ist es niemandem gelungen, einen Stirling-Zyklus-Motor mit annähernd dieser thermischen Effizienz zu bauen. Bis heute waren Ingenieure nicht in der Lage, die erheblichen Konstruktionsprobleme zu lösen, die sich aus der Realisierung des Stirling-Zyklus ergeben.

In einer Dampfmaschine wird einem Kessel Wärme zugeführt, um Dampf zu erzeugen, der dann zum Antrieb von Kolben verwendet wird. Bei einem Stirling-Zyklus-Motor wird Wärme auf die Außenseite des Hauptzylinders des Motors aufgebracht, wodurch die Luft innerhalb des Zylinders erwärmt wird. Diese heiße Luft dehnt sich aus und treibt den Kraftkolben des Motors an. Einer der Hauptvorteile eines Verbrennungsmotors gegenüber einem Verbrennungsmotor besteht darin, dass das Arbeitsfluid in einem Verbrennungsmotor niemals Verbrennungsprodukten ausgesetzt ist und daher viel sauberer bleibt. Da die Wärme auch außerhalb des schnell taktenden Motors kontrolliert erzeugt werden kann, produziert der Stirling-Zyklus-Motor weniger als 5 % der smogerzeugenden Stickoxide, die ein Verbrennungsmotor bei gleicher Arbeitsleistung produziert.

Der Stirling-Zyklus besteht aus vier Schritten, genau wie der Rankine-Zyklus der Dampfmaschine. Anstatt jedoch das Arbeitsfluid vom Kessel zum Zylinder zum Kondensator zum Kessel zu transportieren, bewegt der Stirling-Zyklus-Motor das Arbeitsfluid von einem Expansionsraum mit hoher Temperatur zu einem regenerativen Wärmetauscher zum Kompressionsraum mit niedriger Temperatur und zurück. Das Arbeitsfluid wird aufgrund der Temperaturunterschiede zwischen der heißen und kalten Seite des Motors bewegt. Die heiße Seite wird erwärmt, beispielsweise durch Verbrennen von Abfall. Die kalte Seite ist einfach die Seite, die nicht beheizt wird, sie ist nur relativ zur heißen Seite kalt. Der Schlüssel zum Verfahren ist der regenerative Wärmetauscher. Es wird als regenerativ bezeichnet, weil es in einem Teil des Kreislaufs Wärme speichert und im nächsten Teil wieder abgibt.

Beginnend mit dem Beginn des Arbeitstakts sind die vier Schritte des Stirling-Zyklus:Das Arbeitsfluid ist vollständig im Expansionsraum enthalten, es absorbiert Wärme von der externen Wärmequelle, wodurch es sich ausdehnt, drückt den Arbeitskolben und die Verdränger, der Arbeit produziert; der Arbeitskolben ist stationär, während der Verdränger, ein Kolben, der das Arbeitsfluid zwischen Räumen im Motor transportiert, aber keine Arbeit verrichtet, sich nach oben bewegt und das Arbeitsfluid aus dem Expansionsraum in den Kompressionsraum drückt. Unterwegs wird der größte Teil der im Arbeitsmedium verbleibenden Wärme, die nicht in Arbeit umgewandelt wurde, an den regenerativen Wärmetauscher übertragen; Mit dem oben am Hauptzylinder befestigten Arbeitskolben wird das Arbeitsfluid im Verdichtungsraum wieder auf das ursprüngliche Volumen komprimiert, was es erfordert, etwas Wärme an die kalte Seite des Motors, eine Verlustwärmequelle, abzugeben und damit verloren thermischen Wirkungsgrad; das Arbeitsmedium wird durch den Regenerativwärmetauscher zurückgeführt, wo es einen Großteil der gespeicherten Wärme zurückgewinnt, und in den Expansionsraum, wo es bereit ist, wieder durch die externe Wärmequelle zur Arbeitsleistung entspannt zu werden.

Die verschiedenen Bewegungen des Kraftkolbens und des Verdrängers (manchmal bewegen sie sich gemeinsam für Prozesse mit konstantem Volumen, manchmal steht einer still, während sich der andere für Kompressionen und Expansionen bewegt) werden von einem rhombischen Antrieb gesteuert.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Komponentenfertigung

• 1 Motorblöcke und Kolben werden als Guss hergestellt. Geschmolzener Stahl oder Aluminium wird in eine Hohlform gegossen, die wie das gewünschte Endprodukt geformt ist und abkühlen gelassen. Ein Stirling-Zyklus-Motorblock benötigt Platz für zwei Kolbenzylinder, einen für den Arbeitskolben und einen für den Verdrängerkolben (der das Arbeitsfluid zurück in den Arbeitszylinder bewegt), einen regenerativen Wärmetauscher, eine Kurbelwelle, eine Brennkammer und verschiedene Durchgänge für die Hin- und Herbewegung des Arbeitsfluids zwischen den beiden Zylindern.
• 2 Nach dem Abkühlen des Gussstücks wird jegliches Fremdmaterial abgeschliffen. In der Regel ist es notwendig, Motorblöcke durch Bohren von Löchern, die nicht wirtschaftlich gegossen werden könnten (aufgrund ihrer Größe oder komplexen Geometrie) und die Zylinder auf den endgültigen gewünschten Durchmesser auszureiben, fertig zu stellen. Aufbohren ist notwendig A. Wärmequelle. B. Regenerativer Wärmetauscher. C. Verdränger. D. Arbeitskolben. E. Rhombisches Laufwerk. F. Kurbelgehäuse. G. Verdrängerpleuelstange. H. Kurbelwelle. 1. Gasdichtungen. J. Expansionsraum, in dem das Arbeitsfluid erhitzt wird. wegen der erforderlichen Feintoleranz zwischen Kolben und Zylinder.
• 3 Kurbelwelle und Pleuel werden durch Schmieden oder Gießen hergestellt. Beim Schmieden wird ein Stück Metall – Knüppel genannt – zwischen zwei Gesenke gelegt (Gesenke sind Formen aus sehr hochfestem Werkzeugstahl). Anschließend wird ein tonnenschwerer Hammer auf die Gesenke fallen gelassen. Der Knüppel wird vor dem Schmieden in der Regel fast bis zum Schmelzpunkt erhitzt. Der Schmiedeprozess kann in mehreren Schritten unter Verwendung verschiedener Gesenke durchgeführt werden, um die endgültige Form zu erhalten. Ein Guss wird hergestellt, indem eine Hohlform mit geschmolzenem Metall gefüllt wird. Das Metall kann duktiles Eisen, Stahl, Aluminium oder eine Legierung sein.
• 4 Die Motorkomponenten werden bearbeitet, um die Endtoleranzen zu erreichen. Die endgültige Formgebung erfolgt in der Regel auf einer Drehbank. Kurbelwelle/Pleuel/Kolben werden gedreht, während Fräser (aus einem härteren Material als das zu bearbeitende Teil) auf das sich drehende Teil vorgeschoben werden, um überschüssiges Metall zu entfernen. Moderne, computergesteuerte Drehmaschinen erreichen problemlos Toleranzen von 0,0001 in (0,0025 mm). Eine Fräsmaschine, bei der das Teil stillsteht und das Schneidwerkzeug rotiert, wird verwendet, um alle erforderlichen Löcher, Schlitze oder Kanäle in das fertige Teil zu schneiden.
• 5 Der regenerative Wärmetauscher wird hergestellt, indem Tausende von feinen Stahldrähten durch eine Stahlplatte gesteckt werden. Wenn sich das Arbeitsfluid vom Hauptzylinder zum Hilfszylinder bewegt, gibt es seine Wärme an diese Stifte ab. Die Stifte, die dem Hauptzylinder am nächsten sind, sind am heißesten. Die Stifte, die dem Hilfszylinder am nächsten sind, sind die kühlsten.
• 6 Jede Wärmequelle, ob Solar- oder Verbrennungswärme, kann verwendet werden, um einen Stirling-Zyklus-Motor anzutreiben. Unabhängig von der Quelle konzentriert sich die Wärme in einer Kammer direkt neben dem Arbeitskolben. Das Zyklieren des Motors entfernt einen Teil dieser Wärme und wandelt sie um, um zu arbeiten. Da der Stirling-Zyklus-Motor ein externer Verbrennungsmotor ist, kann die zugeführte Wärme konstant sein (im Gegensatz zur Wärme, die in einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, der bei einer Reihe von Explosionen erzeugt wird). Da die Wärme jedoch konstant ist, müssen die mit der Wärmequelle in Kontakt stehenden Motorkomponenten dafür ausgelegt sein, hohe Temperaturen über einen langen Zeitraum auszuhalten.

Montage

• 7 Die Kurbelwelle wird in den Motorblock eingesetzt und dort mit Lagern gehalten. Lager ermöglichen es der Kurbelwelle, sich innerhalb des Motorblocks zu drehen, ohne übermäßige Reibungswärme zu erzeugen. Die Lager werden durch Pressen am Motorblock befestigt (der Außendurchmesser des Lagers ist etwas größer als der Innendurchmesser der Bohrung im Motorblock). Durch das Einpressen des Lagers in den Motorblock wird das Lager fest mit dem Block verbunden.
• 8 Die Kolben und Pleuel werden in die Zylinder eingelassen und von unten mit hochfesten Schrauben und Sicherungsscheiben an der Kurbelwelle befestigt. Die Schrauben werden mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen.
• 9 Der Regenerativwärmetauscher wird in die Leitung zwischen Hauptzylinder und Hilfszylinder eingesetzt und verschraubt.
• 10 Die Zylinderköpfe sind an der Oberseite des Motors angeschraubt, eine Zugangsabdeckung ist an der Unterseite des Motors angeschraubt. Zwischen dem Motorblock und den Abdeckungen werden Dichtungen verwendet, um eine wirksame Abdichtung zu gewährleisten. Die Wärmequellenkammer ist in die Hauptzylinderabdeckung eingebaut.
• 11 Das Arbeitsfluid wird in den Motor gepumpt. Das Arbeitsmedium ist normalerweise unter Druck stehendes Helium.

Nebenprodukte/Abfälle

Der Stirling-Zyklus-Motor erzeugt aufgrund der Menge an Treibhausgasen und smogerzeugenden Chemikalien, die er emittiert, viel mehr nützliche Arbeit als ein Verbrennungsmotor. Der Motor kann auch verwendet werden, um Wärme zurückzugewinnen, die ansonsten verschwendet würde, beispielsweise Deponiegas, das er einfach verbrannt hat, um es loszuwerden. Somit ist der Motor insgesamt umweltfreundlich. Durch die Nutzung der Sonnenwärme in Stirling-Zyklus-Motoren kann Strom in Gebieten ohne Zugang zum Stromnetz ohne Photovoltaikzellen erzeugt werden.

Die Zukunft

Die Zukunft des Stirling-Zyklus-Motors ist sehr rosig. Wenn Ingenieure einen kleinen, zuverlässigen Stirling-Zyklus-Motor entwickeln und in Serie produzieren könnten, wären weder Atomkraft noch fossile Brennstoffe nötig. Der Großteil des in Haushalten verbrauchten Stroms könnte auf dem Gelände erzeugt werden. Der Motor könnte das Haus im Sommer ohne Einsatz von ozonabbauenden Kältemitteln kühlen und im Winter heizen. Leider gibt es ernsthafte praktische Konstruktionsschwierigkeiten, die überwunden werden müssen, bevor der Stirling-Zyklus-Motor weit verbreitet werden kann. Das bedeutendste technische Hindernis ist die Gestaltung der Brennkammer des Motors. Da der Stirling-Zyklus-Motor bei sehr hohen Temperaturen arbeitet, kann die Brennkammer nicht aus denselben kostengünstigen Materialien gebaut werden, die zur Herstellung von Automobilmotoren verwendet werden. Die Verwendung von hochfesten Edelstahl- oder Keramikverbundwerkstoffen macht die Herstellung des Motors nicht nur teuer, sondern auch extrem schwierig. Andere nicht triviale Konstruktionshindernisse sind die Konstruktion eines zuverlässigen Getriebemechanismus, um die Kolbenbewegungen des Stirling-Zyklus (die im Vergleich zu einem Standard-Otto-Zyklus-Automotor sehr komplex sind) in die Kurbelwellenbewegung zu übersetzen, und die Konstruktion von Dichtungen, die das im Motor enthaltene Arbeitsfluid halten können.

Weitere Informationen

Bücher

Moran, Michael J. und Howard N. Shapiro. Grundlagen der technischen Thermodynamik. 4. Aufl. John Wiley und Söhne, 2000.

Organ, A. J. Thermodynamik und Gasdynamik der Stirlingmaschine. Cambridge University Press, 1992.

Walker, Graham. Stirling-Motoren. Oxford University Press, 1980.

Walker, Graham, Graham Reader, Owen R. Faubel und Edward Bingham. Die Stirling-Alternative, Energiesysteme, Kältemittel und Wärmepumpen. Gordon und Breach Science Publishers, 1996.

Andere

Grieß, Eugen. Startseite. "Animation eines Stirling-Zyklus." 27. September 2001. .

"Häufig gestellte Fragen zum Stirling-Zyklus." Webseite der American Stirling Company. 27. September 2001. .

Jeff Raines