A yau za mu yi magana ne game da nau'in injin da ya bambanta da injin konewa na ciki da aka saba amfani da shi. Motoci gabaɗaya suna amfani da injuna masu ƙarfi burbushin mai wanda aikinsa yawanci ba ya da yawa. A wannan yanayin, za mu gabatar muku injin Stirling. Wannan nau'in injin yana ba da ingantaccen inganci fiye da injinan mai ko dizal kuma yana da alaƙa da muhalli.
A cikin wannan labarin, za mu bincika manyan fasalulluka na injin Stirling, yadda yake aiki da menene babban fa'ida da rashin amfaninsa. Za mu kuma shiga cikin wasu mafi yawan amfani da wannan injin, wanda zai iya taka muhimmiyar rawa a canjin makamashi.
Injin Stirling
Injin Stirling wani nau'in injin konewa ne na waje wanda ke amfani da matsewar iskar gas da ke zafi da sanyaya, maimakon konewar ciki inda ake kone mai. Ƙirƙirar ƙirƙira ce da ta samo asali tun 1816, lokacin da ɗan ƙasar Scotland ya ƙirƙira shi da haƙƙin mallaka. Robert Stirling ne adam wata. An yi niyya a matsayin mafi aminci madadin injin tururi wanda ya mamaye lokacin, Stirling ya ba da inganci da aminci saboda sauƙin gina shi.
Ko da yake yana da wahalar kafa kanta a cikin manyan aikace-aikace saboda gazawar fasaha da tattalin arziki, ya kasance mai dacewa sosai a wasu sassa, musamman saboda ta. shiru yayi da kuma ikonsa na samar da makamashi daga sassa daban-daban, ciki har da makamashi mai sabuntawa.
A halin yanzu, amfani da shi yana mayar da hankali kan jiragen ruwa na karkashin ruwa da kuma samar da wutar lantarki, musamman a masana'antar hasken rana, inda injinan Stirling ke amfani da zafin rana don samar da makamashi yadda ya kamata. A cikin sassan na gaba, za mu bincika ƙarin cikakkun bayanai game da aiki da aikace-aikacen sa.
Motsi mai motsi
Injin Stirling yana biye da zagayowar thermodynamic da aka sani da Zagayowar zagayowar, wanda ya ƙunshi sassa huɗu na asali: dumama, fadadawa, sanyaya da matsawa. Ba kamar injunan konewa na ciki ba, a cikin injin Stirling, iskar gas ya kasance a rufe a cikin tsarin, wanda ke nufin cewa ba a fitar da hayaki mai gurbata yanayi, kamar carbon dioxide ko iskar gas mai guba. Wannan ya sa ya zama zaɓi mai ban sha'awa daga mahallin muhalli.
Mabuɗin ƙa'idodin aiki: Zagayen Stirling ya dogara ne akan ka'idoji guda biyu masu mahimmanci:
- Matsin da ke cikin iskar gas yana ƙaruwa lokacin da zafinsa ya tashi a cikin rufaffiyar ƙara.
- Matsewar iskar iskar gas a ƙarar ƙarar ita ma yana ɗaga zafinsa.
Ana amfani da waɗannan ka'idodin ta ɗakuna guda biyu, ɗaya mai zafi da ɗaya mai sanyi, wanda ya ƙunshi iskar gas mai aiki (wanda zai iya zama helium, hydrogen, nitrogen ko ma iska). Gas yana motsawa tsakanin ɗakunan biyu, wanda ke haifar da bambance-bambance a cikin matsa lamba da ke motsa pistons.
Tsarin yana farawa ta hanyar dumama gas a cikin silinda mai zafi. Lokacin da zafi, gas yana faɗaɗa kuma ya tura piston ƙasa. Daga nan sai a mayar da iskar gas mai zafi zuwa dakin sanyi, inda zai huce kuma karfinsa ya ragu yana ba da damar sake danne shi. Wannan yana haifar da motsi na cyclic na pistons kuma yana canza makamashin zafi zuwa makamashin injina mai amfani don samar da wutar lantarki ko motsa abin hawa.
Sassan injin da ke motsawa
Injin Stirling ya ƙunshi sassa da yawa waɗanda ke aiki tare don aiwatar da zagayowar canjin makamashi:
- Silinda mai juyawa: Mai alhakin motsa gas tsakanin zafi da sanyi mayar da hankali.
- Ƙarfin fistan: Canza makamashin thermal na iskar gas zuwa aikin injiniya wanda za'a iya amfani dashi don motsa na'ura.
- Mai sabuntawa: Mai musayar zafi wanda ke ɗaukar zafi daga iskar gas lokacin da yake cikin yanayin sanyaya kuma ya mayar da shi lokacin da iskar ta sake yin zafi. Wannan yana taimakawa inganta ingantaccen zagayowar.
- Mai ƙonewa ko tushen zafi: Yana ba da makamashin thermal da ake buƙata don dumama gas.
- Tashin jirgi: Yana aiki azaman stabilizer wanda ke kiyaye motsin jujjuya iri ɗaya, mai mahimmanci don ci gaba da aikin injin.
- Crankshaft: Mai sauya motsin linzamin fistan zuwa motsin juyawa.
A cikin sashe na gaba, za mu yi dalla-dalla kowane lokaci na sake zagayowar aikin injin don fahimtar yadda waɗannan sassan ke haɗin gwiwa don samar da aikin injina.
Matakan zagayowar injin Stirling
Zagayen aikin injin Stirling ya ƙunshi matakai huɗu masu zuwa:
- Fadada iskar gas mai zafi: Ana amfani da zafi zuwa wani yanki na iskar gas a cikin silinda mai zafi, yana haifar da fadadawa. Gas mai zafi yana tura piston ƙasa, yana yin aikin injiniya.
- Canja wurin sanyi Silinda: Ana canza iskar gas mai zafi zuwa silinda mai sanyi, inda aka sanyaya shi da sauri.
- Cold gas matsawa: Gas mai sanyi yana matsawa lokacin da piston ya tashi, yana cire wasu daga cikin zafin da ya samu yayin lokacin fadadawa.
- Koma zuwa silinda mai zafi: Gas ɗin da aka matsa yana komawa zuwa silinda mai zafi inda ake maimaita aikin.
Abvantbuwan amfani daga Stirling engine
Injin Stirling yana da fa'idodi da yawa akan injunan konewa na ciki:
- Aiki shiru: Da yake babu konewa na ciki, injin Stirling yana aiki sosai cikin nutsuwa, yana mai da shi dacewa don aikace-aikacen da ke da surutu kamar jiragen ruwa na karkashin ruwa ko na'urorin lantarki a cikin birane.
- Babban inganci: Ƙarfinsa don yin amfani da yawancin hanyoyin zafi na waje da ingantaccen ƙirarsa yana ba shi damar cimma aiki kusa da zagayowar Carnot. A aikace-aikace kamar haɓakawa, wannan inganci yana da matukar amfani.
- Sassauci a tushen zafi: Injin Stirling na iya aiki akan hanyoyin zafi iri-iri, daga burbushin mai zuwa tsaftataccen makamashi kamar hasken rana.
- Ƙananan tasirin muhalli: Kasancewar an kulle iskar yana nufin ba ya fitar da iskar gas mai gurbata muhalli, wanda hakan ya sa ya zama zabin muhalli sosai.
- Rage kulawa: Godiya ga ƙirarsa mai sauƙi da rashin fashe-fashe na ciki, injin Stirling yana buƙatar ƙaramin kulawa idan aka kwatanta da fasahar konewa na ciki na gargajiya.
- Dogon rayuwa mai amfani: Ƙaƙƙarfan ƙira da sauƙi na tsarin yana ba da damar injunan Stirling su sami tsawon rai, yana ba su ƙima mai girma a cikin aikace-aikace na dogon lokaci.
- Bayani: Daga jiragen ruwa na karkashin ruwa, zuwa masu samar da wutar lantarki na hasken rana, zuwa tsarin haɗin gwiwa, injin Stirling yana da nau'ikan aikace-aikace, yana mai da shi kayan aiki mai amfani ga masana'antu da yawa.
Rashin amfani da injin Stirling
Duk da fa'idodinsa da yawa, injin Stirling shima yana da wasu lahani waɗanda suka rage saurin karɓuwarsa:
- Babban farashi na farko: Gina injin Stirling, tare da masu musayar zafi da takamaiman kayan da za su iya jure matsi da zafin jiki, yana da tsada, wanda ke iyakance gasa ga sauran fasahohin.
- Rashin shahara: Ko da yake fasalinsa yana da ban sha'awa, rashin sanin gaba ɗaya game da injin Stirling ya zama cikas ga ɗaukan girmansa.
- Matsalolin rufewa: Tsare gas mai aiki na iya zama mai rikitarwa, musamman a cikin injunan da ke aiki da matsanancin matsin lamba, wanda ke shafar aikinsu da karko.
- Girma da nauyi: Injunan stirling yawanci sun fi girma idan aka kwatanta da injunan konewa na ciki masu iko iri ɗaya saboda buƙatar manyan masu musayar zafi.
- Iyakantaccen lokacin amsawa: Kodayake yana da inganci don aikace-aikacen wutar lantarki akai-akai, injin Stirling bai dace da tsarin da ke buƙatar saurin canje-canje a cikin wutar lantarki ba, kamar motocin.
Aikace-aikace na injin motsa jiki
Injin Stirling ya samo aikace-aikace a wurare da yawa masu mahimmanci. Daga cikin mafi shahara akwai:
- Ƙirƙirar makamashin hasken rana: A wuraren da ke da rana, injin Stirling na iya amfani da makamashin hasken rana da aka tattara don samar da wutar lantarki tare da ingantaccen aiki. Tsire-tsire masu gwaji sun nuna cewa wannan fasaha na iya yin gasa sosai idan aka kwatanta da sauran hanyoyin samar da makamashi mai sabuntawa.
- Motsa jirgin ruwa: Sakamakon aikinsa na shiru da kuma rashin iska don konewa, an yi amfani da injin Stirling a cikin jiragen ruwa na dogon lokaci a karkashin ruwa.
- Tushen ruwa: A yankunan karkara, inda rashin wutar lantarki zai iya zama matsala, an yi amfani da injin Stirling don yin famfo ruwa saboda yadda yake aiki a kan kwayoyin halitta ko sauran amfanin gona a matsayin tushen zafi.
- Aikace-aikacen masana'antu: Hakanan ana gwada injin Stirling a aikace-aikacen masana'antu a matsayin masu samar da wutar lantarki a cikin masana'antar masana'antu waɗanda za su iya cin gajiyar ɓataccen zafi daga hanyoyin masana'antu.
- Firiji: Ta hanyar juyar da zagayowar thermodynamic, ana iya amfani da injunan Stirling don sanyayawar cryogenic, kaiwa ga ƙananan yanayin zafi.
Injin Stirling ya yi fice saboda iyawar sa da ingantaccen aiki a aikace-aikace na musamman waɗanda ke buƙatar aiki akai-akai da ƙarancin hayaki. Duk da gazawarta, fasaha ce da ke da babbar fa'ida a nan gaba, musamman game da rage sawun carbon da haɗawa da hanyoyin samar da makamashi mai sabuntawa.