012 4

1.1.1. Obieg teoretyczny

Obieg teoretyczny Stirlinga przedstawiony na rys. 1.2 jest przykładem obiegu, którego realizacja jest praktycznie niemożliwa i wraz z obiegiem Carnota stanowi propozycję ściśle teoretyczną. Do tej pory nie zbudowano silnika cieplnego, dla którego mógłby on być obiegiem porównawczym. Dlatego podane niżej analizy należy traktować jako generalną wskazówkę w pracach analitycznych prowadzonych nad rzeczywistymi konstrukcjami silników Stirlinga.

Rys. 1.2. Obieg teoretyczny Stirlinga

W czasie trwania obiegu Stirlinga czynnik termodynamiczny będący gazem doskonałym podlega kolejno czterem przemianom, w czasie których jest prowadzona wymiana ciepła między gazem a otoczeniem. W czasie przemiany 1-2 odbywa się sprężanie izotermiczne przy temperaturze T^ równej temperaturze dolnego źródła ciepła. Przemiana 2-3 to izochoryczne ogrzewanie gazu, aż do uzyskania temperatury T_h równej temperaturze górnego źródła ciepła. Izotermiczne rozprężanie w temperaturze T_h w czasie przemiany 3-4 sprowadza gaz do objętości początkowej przy której to objętości izochoryczne rozprężanie 4-1 (chłodzenie) zamyka obieg cieplny.

Każdej z przemian towarzyszy przepływ ciepła pomiędzy zewnętrznym źródłem a gazem wypełniającym przestrzeń roboczą, w ilości wynikającej z parametrów gazu oraz rodzaju przemiany. Jednostkowe ciepło przemian izotermicznych wynosi:

- ciepło doprowadzone

(1.1)

q = R T In—J7-H V

- ciepło odprowadzone

q = R T

K

(1.2)

16