Tekijä: Markku Savolainen. STIRLING-moottori

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Tekijä: Markku Savolainen. STIRLING-moottori"

Emma Härkönen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Tekijä: Markku Savolainen STIRLING-moottori

2 Perustietoa

3 Perustietoa Palaminen tapahtuu sylinterin ulkopuolella Moottorin toiminta perustuu työkaasun kuumentamiseen ja jäähdyttämiseen Työkaasun laajeneminen liikuttaa mäntiä Työkaasuna käytetään yleisimmin heliumia tai vetyä jatkuu 6

jäähdyttämiseen Työkaasun laajeneminen liikuttaa mäntiä

4 Ilman käyttö työkaasuna aiheuttaa: Osien syöpymistä Ilman happi reagoi voiteluöljyn kanssa ja aiheuttaa räjähdysvaaran jatkuu 4

5 Nykyisin työkaasu on paineistettu Paineistuksen avulla saadaan suurempi määrä kaasua kuumennettavaksi Näin saadaan suurempi kaasun laajeneminen ja sitä kautta suurempi mekaaninen työ 8

6 Toiminta

7 Toimintaperiaate Toiminta voidaan jakaa neljään eri vaiheeseen 10

8 1. Vaihe Ensimmäisessä vaiheessa kuumapään sylinteriä kuumennetaan, jolloin siellä olevan kaasun paine kasvaa Kaasu työntää sylinterissä olevaa mäntää, jolloin kaasupaine laskee ja moottori tekee mekaanista työtä 11

kasvaa Kaasu työntää sylinterissä olevaa mäntää,

9 2. Vaihe Kuumanpuolen mäntä liikkuu ylöspäin ja pakottaa samalla kylmänpuolen mäntää liikkumaan alaspäin. kuuma työkaasu menee regeneraattorin ja jäähdyttimen kautta kylmänpuolen sylinteriin ja jäähtyy Jäähtyessään kaasun tilavuus pienenee 12

kuuma työkaasu menee regeneraattorin ja jäähdyttimen kautta

10 3. Vaihe Jäähtynyttä kaasua on helpompi puristaa kasaan Kylmänpuolen mäntä puristaa kaasua Puristuksessa syntyy lämpöä, joka poistuu sylinterin jäähdytyksen avulla

4. Vaihe Kylmänpuolen puristustyö alkaa painamaan kuumanpuolen mäntää alaspäin Kaasun alkaessa virrata kuumalle puolelle, se lämpenee matkalla hieman

11 4. Vaihe Kylmänpuolen puristustyö alkaa painamaan kuumanpuolen mäntää alaspäin Kaasun alkaessa virrata kuumalle puolelle, se lämpenee matkalla hieman regeneraattoriin varastoituneesta lämmöstä Kaasun siirtyessä kuumalle puolelle sitä kuumennetaan nopeasti ja kaasu laajentuu jälleen Kierto alkaa alusta 14

hieman regeneraattoriin varastoituneesta lämmöstä Kaasun siirtyessä kuumalle

12 Muita moottori tyyppejä Stirlingmoottoria on kolmea eri tyyppiä Aiemmin esitelty oli Alfa-tyypin stirling Muut: Beta, Gamma Perusperiaate on kuitenkin sama Rakenteellisia eroja Beeta-tyypin stirling 15

13 Regeneraattori Lämmönvaihdin Sen avulla voidaan parantaa moottorin hyötysuhdetta Osa kuumalta puolelta kylmälle puolelle siirtyvän työkaasun lämpöenergiasta siirtyy regeneraattorin massaan. Kaasun virratessa kylmältä puolelta kuumalle puolelle, regeneraattoriin varautunut lämpö esilämmittää työkaasua ennen varsinaisessa lämmönvaihtimessa tapahtuvaa kuumennusta 17

14 Solo- Stirling V 161 moottori Valmistaja Cleanergy, Ruotsi, Saksa 18

16 STM 55kW Valmistaja STM POWER, Yhdysvallat 20

18 SD4-E Stirling Valmistaja STIRLING DK, Tanska Stirling DK moottorissa sähköteho on 35 kw Yhdistämällä esimerkiksi neljä 35 kw moottoria, saadaan sähkötehoksi 140 kw 22

19 SD4-E Sylinterien lukumäärä 4 Sisähalkaisija mm 142 Iskunpituus, mm 76 Työkaasu Helium Moottorin nopeus 50Hz, rpm 1014 Suurin jatkuva sähköteho, kw 35 Lämmitysteho, kw 140 Max jäähdytysveden tulolämpötila C 60 massa kg:

50Hz, rpm 1014 Suurin jatkuva sähköteho, kw 35

20 SD4-E Vuotuinen sähköntuotanto: 210 MWh ** Vuotuinen lämmöntuotanto: 840 MWh ** ** 6000 tuntia vuodessa = n. 16 tuntia päivässä 24

21 SD4-E stirling varustettuna palopesällä 25

22 EDUT HAITAT Voi ottaa käyttövoimansa mistä tahansa lämmönlähteestä Polttoainetta voidaan polttaa katkeamattomasti, Pakokaasujen puhtaus Ympäristön kylmeneminen parantaa toimintaa Pitkä huoltoväli ( h) Hiljainen käyntiääni CHP- käytössä sähköä helposti lämmöntuotannon ohessa Isokokoisia tehoon nähden Ei käynnisty välittömästi Hidas kierrosnopeudensäätö Kallis hinta Vaatii tiiviit männät ja sylinterit Työkaasut kalliita Happea sisältävä kaasu aiheuttaa räjähdysvaaran Pieni sähköhyötysuhde (22-24%) 26

23 Lähteet Jarva, Niskanen, Stirling- moottori puukaasukäytössä opinnäytetyö Kuisma, Kurtakko, Esiselvitys hajautetun pienimuotoisen sähköntuotannon liiketoiminnallisista toimintaedellytyksistä lapissa 27

Samankaltaiset tiedostot

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017 Emppu Salonen Prof. Peter Liljeroth Viikko 3: Lämpövoimakoneet ja termodynamiikan 2. pääsääntö Maanantai 13.11. ja tiistai 14.11. Milloin prosessi on adiabaattinen?