164 5

7. MASZYNY STIRLINGA

7.1. POMPA CIEPŁA

Obieg Stirlinga należy do obiegów odwracalnych, gdyż zamiast sekwencji przemian 1-2-3-4 (rys. 1.2) można zrealizować sekwencję 2-1-4-3. Otrzymuje się wówczas obieg pompy ciepła, która pobiera energię cieplną w niskotemperaturowym źródle ciepła, związanym z przestrzenią rozprężania, przy temperaturze T i oddaje w źródle wysokotemperaturowym, związanym z przestrzenią sprężania, przy temperaturze T . Taki obieg można zrealizować kosztem energii mechanicznej dostarczonej z zewnątrz przez mechanizm roboczy maszyny. Właściwości poszczególnych przemian przedstawiono schematycznie na rys. 7.1, zakładając przerywany ruch tłoka oraz doskonałe warunki wymiany ciepła pomiędzy gazem a źródłami ciepła i regeneratorem. W czasie izotermicznego rozprężania 2-1 gaz pobiera ciepło od źródła dolnego przy temperaturze T . Przemiana izochoryczna 1-4, przy nieruchomym tłoku, odbywa się z doprowadzeniem ciepła q od wkładu regeneratora. Dzięki doprowadzę-

r

niu pracy mechanicznej z zewnątrz realizowane jest sprężanie izotermiczne przy

temperaturze T , przy czym T > T , z jednoczesnym odprowadzaniem ciepła q do K    K E    od

źródła wysokotemperaturowego. Obieg kończy izochoryczne rozprężanie 3-2 z oddawaniem ciepła q do wkładu regeneratora, przy nieruchomym położeniu tłoka.

Wymagania konstrukcyjne dotyczące pracy rzeczywistej pompy ciepła są zbliżone do tych, jakie podano w punkcie 1.2 w odniesieniu do silników rzeczywistych. Praktyczna realizacja obiegu jest możliwa za pomocą tych samych maszyn pojedynczego działania budowanych według układów a, (i lub y (patrz rys. 1.9), z tym że wymagany jest wówczas kierunek ruchu mechanizmu roboczego, w którym ruch wy-pornika poprzedza fazowo ruch tłoka o kąt a. Dzięki temu w przestrzeni sprężania C odbywa się sprężanie gazu o wyższej temperaturze T , a w przestrzeni rozprężania E - rozprężanie gazu o niższej temperaturze T . Zmienia się również rola wymienników ciepła oprócz regeneratora. A mianowicie, w chłodnicy (wymiennik ciepła WK) czynnik chłodzący pobiera ciepło przeznaczone do wykorzystania prak-

168