Stirling (Heteluchtmotor

De heteluchtmotor 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 'reegenerator' 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 reegenerator afgekoeld waarbij het volume constant blijft (isochoor proces),
dan wordt de lucht bij constante temperatuur samengeperst
tenslotte wordt de lucht weer verwarmd tot de begintemperatuur.

Deze kringloop herhaalt zich.

1 ^e slag
Uitzetting In het bovenste deel van de cilinder wordt de lucht verwarmd.
Door de druk beweegt de arbeidszuiger naar beneden.

2 ^e slag De verdringingszuiger, die een kwartslag voorloopt, verplaatst zich naar boven.
De lucht stroomt door de koperwol van de reegenerator in het onderste deel van de cilinder en geeft aan het koper warmte af.
De lucht koelt hierbij af.

3 ^e slag Compressiefase De arbeidszuiger beweegt naar boven en perst hierdoor de lucht samen.
De warmte die hierbij ontstaat wordt aan de koelmantel afgegeven.

4 ^e slag De verdringingszuiger duwt de lucht in het bovenste deel van de cilinder en neemt hierbij de warmte 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 weergegeven.

Opmerkingen :

De motor werkt 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.

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