Ministerul Educaiei al Republicii MoldovaUniversitatea Tehnic a MoldoveiProgramul de masterat Sigurana i Ecologizarea Transportului Rutier"CORDONATOR TIINIFIC: MASTERAND: conf.dr. Manoli Ilie Berzan Vitalie

Definitia motorului StirlingMotorul Stirling definete o main termic cu aer cald cu ciclu nchis regenerativ. n acest context, "ciclu nchis" nseamn c fluidul de lucru este ntr-un spaiu nchis numit sistem termodinamic; "regenerativ" se refer la utilizarea unui schimbtor de cldur intern care mrete semnificativ randamentul potenial al motorului Stirling.

Descrieren procesul de transformare a energiei termice n lucru mecanic, dintre mainile termice motorul Stirling poate atinge cel mai mare randament. Acest tip de motor poate funciona pe baza unei surse de cldur indiferent de calitatea acesteia, fie ea energie solar, chimic sau nuclear.

Spre deosebire de motoarele cu ardere intern, motoarele Stirling pot fi mai economice, mai silenioase, mai sigure n funcionare i cu cerine de ntreinere mai sczute.

Avantajele motorului Stirling au devenit vizibile n comparaie cu creterea costului energiei, lipsei resurselor energetice i problemelor ecologice cum ar fi schimbrile climatice.

Companii implicate n progresul mainilor StirlingTabelul. Nr. 1 Motoare Stirling din perioada modern

Tabelul. Nr. 1 Motoare Stirling din perioada modern (Continuare)

Tipuri de motoareFig. 1. Clasificarea motoarelor Stirling cu piston motor cu simplu efect: - schema alfa; - schema beta; - schema gama1 - camer de destindere; 2 - piston mpingtor; 3 - nclzitor; 4-regenerator;5 - rcitor; 6 - camer de comprimare; 7 - piston motor

Alfa Stirling Un motor de tip Alfa Stirling conine dou pistoane de lucru, unul cald i altul rece ,situate separat n cte un cilindru. Cilindru pistonului cald este situat n interiorul schimbtorului de cldur de temperatur nalt iar cel al pistonului rece n schimbtorul de cldur de temperatur sczut. Acest tip de motor are o putere litric foarte mare dar prezint dificulti tehnice din cauza temperaturilor foarte mari din zona pistonului cald i a etanrii sale

Figura 2: Motorul Stirling de tip Alfa

Beta Stirling Un motor de tip Beta Stirling are un singur cilindru n care sunt aezate un piston de lucru i unul de refulare montate pe acelai ax. Pistonul de refulare nu este montat etan i nu servete la extragerea de lucru mecanic din gazul ce se dilat avnd doar rolul de a vehicula gazul de lucru ntre schimbtorul de cldur cald i cel rece. Cnd gazul de lucru este mpins ctre captul cald al cilindrului, se dilat i mpinge pistonul de lucru. Cnd este mpins ctre captul rece, se contract i momentul de inerie al motorului, de obicei mrit cu ajutorul unui volant, mpinge pistonul de lucru n sensul opus, pentru a comprima gazul. Figura 3: Motorul Stirling de tip Beta

Gama Stirling Un motor de tip Gama Stirling este un Beta Stirling la care pistonul de lucru este montat ntr-un cilindru separat alturat de cilindrul de refulare, dar este conectat la acelai volant. Gazul din cei doi cilindri circul liber ntre acetia. Aceast variant produce o rat de compresie mai mic dar este constructiv mai simpl i adeseori este utilizat n motoare Stirling cu mai muli cilindri. Figura 4Motorul Stirling de tip Gama

Schema principiului de funcionare a motorului stirlingSursa de clduraTransmiterea cldurii de la obiectul rigid la obiectul de lucruExtinderenclzirea iniialAcumularea nclziriiRcirea iniialComprimareTransmiterea cldurii de la obiectul de lucru la obiectul rigid Pierderea cldurii

Automobilul Stir-Lec combinat cu motor Stirling i motor electricFigura 5 Elementele principale ale construciei:1- inversor de transformare a curentului continuu n curent alternativ; 2- acumulator; 3- dispozitiv de comutare; 4- bloc de control logic i control a inversorului; 5-motor electric trifazat asincron; 6- ventilator pentru suflarea aerului n camera de ardere; 7-generator pentru curent alternativ; 8- demaror; 9-radiator; 10- motorul Stirling; 11- rezervor; 12- bloc de control a ncrcrii baterii de acumulator.

Schema de amplasare a motorului Stirling de tip 4-215 DA la automobilul cu marca Ford Torino anul 1973

General Motors a construit un motor Stirling care a fost montat pe un autoturism Opel Kadett, realizndu-se astfel autoturismul Stir-Lec. n motorizarea autoturismului motorul Stirling funciona la turaie constant i antrena un generator electric de curent alternativ trifazat. Curentul electric era redresat i alimenta o baterie de acumulatoare electrice, dup care trecea printr-un inversor i alimenta un motor electric asincron pentru traciune. Philips a realizat un motor de tip Stirling 4-615, avnd mecanism romboidal cu patru cilindri n linie i puterea de 140 kW la turaia maxim de 2400 rot/min . Motorul s-a comportat bine n timpul probelor,dar avea o mas raportat la putere prea mare i era destul de complicat i scump de fabricat. Firmele Ford i Philips au dus la realizarea de motoare Stirling cu dubl aciune cu mecanism motor cu plac nclinat, de puteri pn la 60 - 70 kW. Motorul (de tip 4-235 DA, a funcionat pe autoturisme Ford Spirit, Ford Concorde, Ford Torino (model1973).

Avantajele motorului StirlingPot utiliza fr modificri orice surs de cldur, nu numai cele avnd la baz un proces de ardere, cum este energia solar, geotermal, biologic sau nuclear. n cazul sursei pe baz de combustibil procesul de ardere poate fi continuu (spre deosebire de motoarele cu ardere intern), reducndu-se semnificativ nivelul emisiilor poluante. (Tabelul 2, 3).Cele mai multe motoare Stirling au mecanismele de acionare i etanare pe partea rece, astfel nct necesit mai puin lubrifiant i au perioade de funcionare mai mari ntre revizii dect alte tipuri de maini. Mecanismele de acionare sunt mai simple dect la alte tipuri de maini cu micare alternativ, nu sunt necesare supape i sistemul de ardere poate fi mai simplu.

Tabelul 2 Comparaia emisiililor poluante dintre motorul Stirling i motorul DieselTabelul 3 Valorile emisiilor, furnizate de productorii motoarelor Stirling

Dezavantajele motorului StirlingDimensiuni i costuri, costurile materialelor i de asamblare a schimbtorului de cldur din partea cald ajungand la 40% din cel al ntregului motor Stirling.Probleme privind puterea i cuplul motor. Un motor Stirling nu poate porni imediat, avnd nevoie de o perioad de nclzire. Acest lucru este valabil pentru toate mainile cu ardere extern, dar aceast perioad poate fi totui mai scurt pentru motoarele Stirling dect de exemplu la mainile cu aburi. Gazul de lucru. Unele maini utilizeaz ca gaz de lucru aer sau azot. Aceste gaze sunt din punct de vedere termodinamic mai puin eficiente dar n schimb reduc la minim problemele legate de etanare i completare. Utilizarea aerului comprimat pe post de gaz de lucru, coninnd o cantitate mare de oxigen, n contact cu materiale inflamabile sau substane cum ar fi lubrifianii poate duce la explozie. Pe de alt parte oxigenul poate fi nlturat cu ajutorul unei reacii de oxidare.

Utilizrile motorului StirlingAplicaii de cogenerare (CHP - Combined Heat and Power) Generatoare solare de electricitateInstalaii frigorifice Stirling - Cryocooler Pompe de cldur Energie nuclearMotoare de nav, avioane si automobileEnergia geotermal Motoare pentru diferene mici de temperatur

ConcluziiAcest motor Stirling prezint o mare importan pentru satisfacerea unor necesiti umane, mai ales c acest tip de motor poate folosi orice tip de energie, cea mai important si nepoluant fiind energia solar.Cu ajutorul acestei energii, motorul ne poate fi de folos in domeniul naval, aerospaial, dar i terestru, acest caz ajutnd la diminuarea polurii i sporirea siguranei persoanelor care utilizeaz aceste motoare deoarece cele cu ardere intern sunt mai periculoase.Motorul Stirling, deasemenea, este foarte important deoarece in cadrul industriei nucleare, acesta produce energia electric nlocuind turbinele cu abur.Este un dispozitiv vital pentru omenire, acest lucru avnd ca argument drept faptul c motorul Stirling asigur furnizarea n mod eficient i n permanen a cldurii.

*************