Technisch Werken

Wat is stirlingmotor, hoe werkt een stirlingmotor en waar wordt deze toegepast?

Stirlingmotor zijn heteluchtmotoren. De naam stirlingmotor is afgeleid van de bedenker van deze motor. De Schotse ingenieur Robert Stirling bedacht, zover bekend, als eerste een motor waarvan de werking was gebaseerd op warme lucht. Robert Stirling plaatse in de motor een regenerator en noemde die  “economiser”. Deze regenerator zorgde er voor dat hitte opgeslagen kon worden zodat de motor niet veel warmte zou verliezen. Dat verklaard ook de naam  “economiser”. In de tijd dat de stirlingmotor werd bedacht werden veel machines nog aangedreven doormiddel van stoomdruk. De stirlingmotor was echter veiliger, zuiniger en produceerde minder geluid. Toch is de stirlingmotor nooit heel breed toegepast in de techniek. Dit heeft te maken met het feit dat de stirlingmotor niet veel kracht heeft. De gasdruk van een stirlingmotor is bijvoorbeeld geringer dan stoomdruk van een stoommachine.

Er zijn verschillende varianten van de  stirlingmotor. Deze motoren zijn allemaal gebaseerd op een stirlingcyclus. Het principe van deze motors is gericht op het uitzetten van lucht of andere gassen doormiddel van verwarming. Naast de stirlingmotor bestaan er ook andere heteluchtmotoren. Dit artikel beschrijft de werking en toepassing van de stirlingmotor.

Hoe werkt een stirlingmotor?
Zoals in de inleiding is genoemd werkt een stirlingmotor doormiddel van het uitzetten van gassen. Door verhitting van gassen ontstaat druk. Deze druk valt weg wanneer de temperatuur wordt verlaagd. In een stirlingmotor zit lucht of een ander gas in een gesloten systeem. Er kunnen verschillende cilinders geplaatst worden in een stirlingmotor:

  • Dit systeem bevat een koude cilinder en een hete cilinder. Men spreekt hierbij ook wel van een alpha-configuratie.
  • Het is ook mogelijk dat een stirlingmotor een cilinder bevat met zowel een koud als heet compartiment.  Dit wordt ook wel een beta-configuratie genoemd.

In een stirlingmotor ontstaat druk doormiddel  van het verwarmen van gassen. Lucht wordt in de stirlingmotor heen en weer geschoven tussen een hete en een koude ruimte. In de hete ruimte expandeert de lucht. Deze druk zorgt er voor dat beweging kan worden gerealiseerd. In een stirlingmotor komt door deze hitte een zuiger in beweging.  Het verplaatsen van de lucht in de stirlingmotor naar een koude en hete ruimte gebeurd doormiddel van een verplaatser. De verplaatser gebruikt hierbij nauwelijks arbeid. Daarnaast is dit systeem geluidsarm.

Regenerator
Een stirlingmotor werkt doormiddel van de verwarming van gassen. Dit gebeurd via een regenerator. Deze regenerator neemt de warmte uit de lucht op bij een isochore temperatuurdaling. De warmte  kan ook in de regenerator worden opgeslagen en aan de lucht afgegeven bij een isochore temperatuurstijging. Een regenerator zorgt er voor dat heet gas wordt afgekoeld en koud gas wordt opgewarmd. Een regenerator moet goed in staat zijn om warmte op te vangen en op te slaan. Regeneratoren kunnen bestaan uit geperforeerde staalplaten, staalwol of roosters.

Toepassing van stirlingmotoren
Stirlingmotoren worden tegenwoordig toegepast bij onder andere warmte-krachtkoppeling oftewel WKK. Daarnaast kunnen stirlingmotoren worden toegepast in cv-ketels om verwarming te genereren van 1,5 of 10 kW. Dit wordt ook wel micro-warmte-krachtkoppeling genoemd. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van thermoakoestische stirlingmotoren die lineair trillend werken. In deze variant van stirlingmotoren wordt wisselstroom opgewekt die rechtstreeks aan het net kan worden geleverd.

Deel dit artikel!

Als senior intercedent bij een groot technisch uitzendbureau is Pieter Geertsma verantwoordelijk voor het bemiddelen van personeel in het marktsegment werktuigbouwkunde. Daarnaast is hij landelijk aanspreekpunt voor vragen over dit marktsegment en de ontwikkelingen die daarin plaatsvinden. Door intensieve samenwerking met interne en externe collega’s heeft hij een goed beeld van de totale technische markt. Hierdoor krijgt hij naast nieuws over techniek, innovaties en arbeidsmarkt ook actuele vacatures binnen.

Getagd met , , , , , ,
Geplaatst in Techniek
Like ons op Facebook!