el ciclo de stirling
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el ciclo de un motor sterlingTRANSCRIPT
Stirling Cryogenics es una marca registrada de DH Industries BV Para obtener más información sobre la gama de productos Stirling Cryogenics, por favor póngase en contacto con:
DH Industries BV | Science Park Eindhoven 5003 | 5692 EB Son | Holanda
Tel. +31 (040) 2677 300 | Fax +31 (040) 2677 301 | [email protected] | www.dh-industries.com
El ciclo de Stirling La major manera de generar energía de refrigeración
El ciclo Stirling es un ciclo cerrado termodinámico inventado en
1816 por un ministro escocés Robert Stirling. Fue utilizado como
motor y era considerado de ser capaz de reemplazar
el motor de vapor desde calderas utilizadas en motores de vapor
tempranos tendían a explosiones mortales. La contraparte del motor de
aire caliente, el refrigerador, primero fue reconocida en 1832. Ambas
máquinas experimentaron altas y bajas puntos durante el siglo XIX. El
principio detrás de las máquinas fue casi condenado a la oscuridad
después de la invención del motor de combustión interna (motores de gas,
gasolina y diesel) y compresor refrigeradores con evaporación externo.
En 1938 el famoso laboratorio de investigación de Philips holandés era
buscando un medio a los generadores de electricidad para sistemas de
comunicación de onda corta en zonas remotas sin suministro de
electricidad. El motor de aire caliente prácticamente olvidada atrajo la
atención.
En 1946 Philips comenzó a optimizar las técnicas de enfriamiento utilizadas en el ciclo de Stirling. El resultado fue el
desarrollo del mundo conquistando criogenerador, marcando el inicio de actividades significativas criogénicos en
Philips. Aunque el motor de aire caliente de Stirling nunca se convirtió en un éxito comercial, el criogenerador
Stirling ha estado vendiendo por miles en todo el mundo y ha sido incorporada en sistemas y proyectos utilizado
desde la Antártida hasta el Polo Norte.
Stirling criogeneradores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la producción de gases líquidos
y refrigeración, de procesos industriales de líquidos y gases.
En el principio de los años 90, la división criogénico de Philips llegó a ser
independiente y continuó sus actividades en todo el mundo bajo el nombre de
Stirling Cryogenics BV.
Gracias a la innovación continua y una inversión considerable en investigación y
desarrollo, el criogenerador Stirling se utiliza ahora en maquinaria avanzada
tecnológica para la refrigeración de los gases y líquidos a temperaturas muy bajas
(es decir, 200K a 20K).
El elemento central en todos los sistemas de Stirling Cryogenics BV (Stirling) es el
criogenerador de ciclo Stirling.
El ciclo es notable porque es un ciclo cerrado en cuanto el gas de trabajo de la
criogenerador nunca entra en contacto con el fluido a refrigerar.
Este enfoque de dos circuitos elimina la contaminación del gas de trabajo resultando
en longevidad y periodos de funcionamiento continuos largo.
El criogenerador de Stirling es muy ambientalmente amigable: No causa
agotamiento de la capa de ozono de cualquier manera, no contribuye al efecto
invernadero y no emite ningún producto tóxico o nocivo. Es extremadamente
eficiente en comparación con otros principios de refrigeración criogénicas. Stirling es
la única empresa en el mundo que produce con éxito criogeneradores basada en el
ciclo de Stirling con enfriamiento poderes de 1.000-4.000 vatios (a 77K) por unidad
Stirling Cryogenics es una marca registrada de DH Industries BV Para obtener más información sobre la gama de productos Stirling Cryogenics, por favor póngase en contacto con:
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El ciclo de Stirling alternadamente comprime y expande
una cantidad fija de un gas casi perfecta (también
conocido como gas ideal) en un ciclo cerrado. La
compresión lleva a cabo a temperatura ambiente para
facilitar la descarga de calor causado por la compresión,
mientras que la expansión se lleva a cabo en la baja
temperatura requerida.
Con el propósito de explicación, el proceso puede ser
dividido en cuatro fases distintas, ilustradas en la figura 1
y cada uno indica el número.
Cilindro A está cerrada por pistón B y contiene una cierta
cantidad de gas. El espacio interior del cilindro está dividido
en dos sub espacios, D y E, por un segundo pistón C, llamado
el displacer. Un canal anular F conecta espacios D y E y
contiene tres intercambiadores de calor: regenerador G,
refrigerador H y congelador J.
En posición I la mayoria del gas está en el espacio D y a
temperatura ambiente. Durante la fase 1 este gas es
comprimido por el pistón B. En la fase 2 el gas se desplaza
mediante el desplazador del espacio D al espacio E, que es ya
a baja temperatura.
Durante este desplazamiento el gas pasa a través de los
intercambiadores de calor. El refrigerador disipa el calor
causado por la compresión a través de agua de enfriamiento.
El regenerador enfría el gas casi a la temperatura imperante
en el espacio E. En fase 3 la real producción de frío ocurre al
permitir que el gas preenfriado ampliar a través del
movimiento del pistón y el displacer juntos. Finalmente,
moviendo el desplazador (fase 4), el gas se devuelve al
espacio D para un nuevo ciclo comenzar. Mientras pasa el
congelador su frío se disipa al medio ambiente, y en el
regenerador se recalienta casi alcancen la temperatura
ambiente. Ahora se ha restaurado la situación inicial del ciclo.
Es evidente que una diferencia de temperatura grande se
producirá entre el espacio de compresión y el espacio de
expansión. La manera en que se establece esta diferencia de
temperatura y qué influencia el regenerador en esto se
muestra en las dos gráficas a la derecha. El trabajo de gas en
el espacio de la compresión y la expansión está inicialmente
a temperatura ambiente. Durante el primer ciclo de trabajo el
gas se enfría sucesivamente por la nevera y la expansión a temperatura T1. Cuando el gas expandido regresa al
espacio de compresión, se establece un gradiente de temperatura en el regenerador. Esto significa que, después de
la segunda carrera de compresión, el trabajo de gas es ligeramente previamente enfriado en el regenerador antes de
que está expandido en los espacios de expansión para alcanzar la temperatura T2. Después de un número de trazos
del gradiente de temperatura en el regenerador alcanza un equilibrio, lo que significa que el trabajo de gas alcanza
su temperatura más baja, T3 después de la expansión. Es obvio que el regenerador es el componente más
importante en este proceso de enfriamiento.
Figura 1: Las cuatro etapas del Ciclo de la refrigeración Stirling
Figura 2: Gradiente de temperatura en el ciclo de una sola etapa
Figura 3: Gradiente de temperatura en un ciclo de dos etapas