- ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΗΧΑΝΗΣ STIRLING

ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Η μηχανή Stirling (Στέρλινκ) είναι μια μηχανή εξωτερικής καύσης που βασίζεται στη διαδοχική θέρμανση και ψύξη του αέρα.

Το βασικό της πλεονέκτημα είναι ότι μπορεί να δουλέψει με καύσιμο μικρής σχετικά θερμαντικής ικανότητας, σε αντίθεση πχ με την ατμομηχανή που πρέπει να φέρει το νερό σε σημείο βρασμού και ακόμα παραπάνω.

Μειονέκτημα της Sterling είναι η μικρή σχετικά απόδοσή της.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΟΝΤΕΛΟΥ

Το συγκεκριμένο μοντέλο, ίσως το απλούστερο που μπορεί να κατασκευαστεί για τη μηχανή Stirling, αποτελείται από έναν γυάλινο σωλήνα, τον μισό χώρο του οποίου καταλαμβάνουν μπίλιες, οι οποίες κινούνται ελεύθερα κατά μήκος του.

Ο σωλήνας στηρίζεται στο μέσο του περίπου, σε σημείο περιστροφής (υπάρχει μαύρη κουκίδα στον σωλήνα, στην κατακόρυφο που πρέπει να είναι ο άξονας).

Στη δεξιά άκρη φέρνουμε το καύσιμο, ώστε να θερμαίνει τον γυάλινο σωλήνα στο σημείο αυτό, χωρίς να εμποδίζει την ταλάντωσή του.

Στην αριστερή άκρη συνδέουμε μια σύριγγα (γυάλινη, που έχει χαμηλές τριβές), έτσι ώστε όταν ο σωλήνας θερμανθεί και ο αέρας που περιέχει θα διασταλεί, η σύριγγα να σπρώξει το αριστερό άκρο του σωλήνα προς τα επάνω.

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

(για να δείτε τη μηχανή σε λειτουργία, ψάξτε στο you tube: stirling antikyra)

Για να λειτουργήσει το σύστημα, ο σωλήνας πρέπει να είναι τελείως κρύος, θα πρέπει δηλαδή να έχουν μεσολαβήσει τουλάχιστον 2 ώρες από την προηγούμενη λειτουργία του.

Ελέγχουμε επίσης, ενόσω το σύστημα είναι τελείως κρύο, ότι η σύριγγα είναι τελείως συμπιεσμένη, δηλ δεν περιέχει καθόλου αέρα και ότι το σύστημα είναι στεγανό.

Αν περιέχει αέρα, την αποσυνδέουμε από το επάνω άκρο του ελαστικού σωλήνα, τη συμπιέζουμε και ξανασυνδέουμε τον σωλήνα.

Η στεγανότητα ελέγχεται ανασηκώνοντας ελαφρά το αριστερό άκρο του οριζόντιου γυάλινου σωλήνα, το οποίο θα πρέπει να επιστρέψει όταν το αφήσουμε, στην αρχική του θέση.

Αν δεν είναι στεγανό, θα πρέπει να λιπάνουμε ελαφρά την τάπα του σωλήνα και να την ξανατοποθετήσουμε.

Σε αυτή τη θέση έναρξης, το αριστερό άκρο του σωλήνα πρέπει να είναι σαφώς χαμηλότερο από το δεξιό (γύρω στα 2 εκ), και φυσικά όλες οι μπίλιες να βρίσκονται αριστερά.

Ανάβουμε το καύσιμο, και μετά από μισό με ένα λεπτό παρατηρούμε ότι σωλήνας κινείται, κάνοντας ταλάντωση γύρω από τον άξονά του.

ΕΞΗΓΗΣΗ

 Καθώς ο αέρας θερμαίνεται μέσα στο κλειστό σύστημα σωλήνα- σύριγγας, διαστέλλεται  και ωθεί το έμβολο της σύριγγας προς τα έξω.

Αυτό προκαλεί επιμήκυνση της σύριγγας με αποτέλεσμα η αριστερή άκρη του σωλήνα να ανυψωθεί, ωθώντας τις μπίλιες να κυλίσουν δεξιά.

Καθώς οι μπίλιες μετατοπίζονται δεξιά, ο ζεστός αέρας από το δεξιό άκρο μέσα στον σωλήνα εκτοπίζεται αριστερά, όπου ψύχεται, με αποτέλεσμα να συσταλεί και η σύριγγα να γυρίσει περίπου στην αρχική της θέση (ή αρκετά ώστε οι μπίλιες να ξανακυλίσουν αριστερά).

Τότε ο κύκλος θέρμανσης – ψύξης του αέρα επαναλαμβάνεται, προκαλώντας την ταλάντωση του σωλήνα, όσο τουλάχιστον διατηρείται η θερμοκρασιακή διαφορά δεξιού – αριστερού άκρου.

ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ

Στη μηχανή έχει συνδεθεί μηχανικά ένα πηνίο, του οποίου η κίνηση μέσα σε μαγνητικό πεδίο, δείχνει τη δυνατότητα παραγωγής ρεύματος.                                                                         

                                                                                                Γ. Μεταξάς