Mesin Stirling

Sejarah Penemuan Dan Penamaan

Mesin Striling pertama kali ditemukan oleh Robert Stirling dari Skotlandia pada tahun 1816 (Belum dinamakan mesin striling). pada awal 1884, nama mesin striling disarankan oleh Fleeming Jenkin, dengan hanya berlandaskan bahwa semua mesin itu harus dinamakan berdasarkan penemunya. Proposal penamaan ini menemukan sedikit tantangan, karena nama dipasaran tetap dikenal dengan nama desainer individu atau produsen, misalnya Rider’s, Robinson’s, atau Heinrici’s.

Pada tahun 1940, perusahaan Philips sedang mencari nama yang cocok untuk versinya sendiri dari 'mesin udara' (Nama mesin striling dahulu), yang pada saat itu telah diuji dengan Gas  atau udara (fluida), dan akhirnya diputuskan dengan nama ' mesin Stirling’ (striling engine) pada April 1945.  Namun, hampir tiga puluh tahun kemudian Graham Walker masih meratapi kenyataan tentang istilah-istilah seperti 'mesin udara panas' (mesin striling) terus digunakan, yang diterapkan secara luas dan tanpa pandang bulu.

Situasi sekarang agak membaik , setidaknya dalam literatur akademik, dan sekarang nama yang berlaku secara umum ‘mesin striling’ untuk hal yang merujuk khusus untuk mesin panas yang beroperasi  secara kompresi siklik (berulang - ulang) melalui pemuaian udara atau gas (gaya fluida) , pada tingkat suhu yang berbeda sehingga ada konversi energi panas menjadi energy mekanik (termodinamika) secara permanen atau biasa juga disebut regeneratif.

2.  Prinsip Kerja

mesin Stirling adalah sebuah mesin panas yang beroperasi  secara kompresi siklik (berulang - ulang) dan melalui pemuaian udara atau gas (gaya fluida) , pada tingkat suhu yang berbeda sehingga ada konversi energi panas menjadi energy mekanik (termodinamika) .

Seperti mesin uap, mesin Stirling secara tradisional diklasifikasikan sebagai mesin pembakaran eksternal , seperti transfer panas dari tabung pembakaran (tabung yang dibakar dari luar). Ini berbeda dengan mesin pembakaran internal , dimana masukan panas didapatkan dari pembakaran bahan bakar didalam tabung pembakaran. Tidak seperti mesin uap (atau biasa disebut sebuah siklus Rankine engine) penggunaan zat cair dan gas,digunakan untuk menghasilkkan gaya mekanik, mesin Stirling didesain sedemikian rupa agar jumlah gas tetap secara permanen.

3.  Deskripsi Umum Dan Jenis - Jenis Mesin Striling

Mesin ini dirancang sedemikian rupa sehingga gas yang bekerja umumnya dikompresi dalam bagian yang lebih dingin dari mesin dan diperluas pada bagian panas yang dihasilkan dalam konversi bersih dari panas menjadi kerja .  Sebuah intern penukar panas Regenerative meningkatkan efisiensi termal mesin Stirling.

           

Ini adalah contoh dari mesin striling jenis beta :

Berikut penjelasan nama dari diagram disamping:

1.  Merah Muda - Hot silinder dinding

2.  Abu-abu  - dinding silinder Dingin

3.  Kuning - Pendingin inlet dan outlet pipa

4.  Hijau tua - isolasi termal memisahkan kedua ujung

     silinder

5.  Hijau - Displacer piston

6.  Biru tua - piston Daya

7.  Biru - engkol dan roda gaya Linkage

Mesin Stirling memiliki dua jenis yang dibedakan oleh cara mereka memindahkan udara antara sisi panas dan dingin dari silinder:

1. Dua piston “alpha” desain jenis memiliki piston dalam silinder terpisah, dan gas didorong antara ruang panas dan dingin.

2. Jenis mesin Stirling yang dikenal sebagai tipe “beta dan gamma”, menggunakan displacer (pemindah panas) mekanis yang telah terisolasi untuk mendorong gas kerja antara sisi panas dan dingin dari silinder. Displacer, cukup besar untuk mengisolasi sisi panas dan dingin dari silinder untuk menggantikan sejumlah besar gas. Jenis Ini harus memiliki jarak yang cukup antara displacer dan dinding silinder, untuk memungkinkan gas mengalir di sekitar displacer dengan mudah.

1.      Alpha Stirling

Mesin Stirling alfa berisi kekuatan dua piston dalam silinder yang terpisah, satu berada didingin dan satunya berada dipanas. Silinder panas terletak di dalam suhu tinggi penghantar panas (silinder yang dibakar) dan silinder dingin terletak di dalam displacer suhu rendah. Jenis mesin ini memiliki rasio power-to-volume tinggi, namun memiliki masalah teknis karena apabila suhu piston tinggi biasanya panas akan merambat ke pipa pemisah silinder .  Dalam prakteknya, piston ini biasanya membawa isolasi yang cukup besar untuk bergerak  jauh dari zona panas dengan mengorbankan beberapa ruang mati tambahan.

Contoh Kerja Mesin Striling Alfa :

1. Sebagian besar gas berkerja dalam silinder panas, yang

    telah dipanaskan melalui diding silinder panas dan

    mendorong piston panas ke bagian bawah (menarik udara).

    Dengan menarik udara dari bagian piston dingin. Pada titik

    90 ° adalah titik balik dimana piston panas akan menjadi

    sebuah siklus mesin striling.

2. Gas sekarang pada volume maksimal. Piston didalam

    silinder panas mulai bergerak, dan sebagian besar gas

    panas masuk ke dalam silinder dingin, di mana mendingin

    dan terjadi  penurunan tekanan.

3. Hampir semua gas sekarang berada di silinder dingin dan

    pendinginan berlanjut. Piston dingin, didukung oleh

    momentum roda gila ( pasangan piston lain pada

    poros yang sama) kompresi bagian gas yang tersisa.

4. Gas pada silinder dingin mencapai volume minimum, dan

    sekarang akan masuk kedalam silinder panas di mana ia

    akan dipanaskan sekali lagi, dan memberikan lagi

    kekuatan pada piston untuk mendorong piston panas.

siklus mesin striling jenis alfa

2.      Beta Stirling

Mesin  Stirling beta memiliki piston daya tunggal yang diatur dalam silinder yang sama pada poros yang sama sebagai displacer piston. Silinder Piston displacer yang cukup longgar hanya berfungsi untuk antar jemput gas panas dari silinder panas ke silinder dingin. Ketika silinder dipanaskan gas mendorong dan memberikan  piston kekuatan. Ketika piston terdorong ke dingin (titik bawah) silinder mendapat momentum dari mesin, dan ditingkatkan dengan roda gila. Tidak seperti jenis alfa, jenis beta tidak akan menyebabkan isolator (pipa pemisah jika dalam bentuk alfa) menjadi panas.

1. Piston tenaga (abu-abu atas) telah mengkompresi gas, piston displacer ( abu-abu bawah)   telah bergerak sehingga sebagian besar gas panas masuk kedalam silinder panas.

2. Gas yang dipanaskan meningkatkan tekanan dan mendorong Piston tenaga ke batas terjauh (titik bawah).

3. Piston displacer sekarang bergerak ke titik puncak, dan mengirim gas panas ke silinder dingin.

4. Gas didinginkan dan sekarang dikompresi oleh pinton tenaga dengan momentum dari roda gila. Langkah Ini membutuhkan energi yang lebih sedikit, karena tekanannya turun ketika didinginkan.

                                                        Siklus mesin striling jenis beta.

    

3.      Gamma Stirling

Mesin Stirling gamma hanyalah sebuah mesin Stirling beta, di mana piston tenaga sudah terpasang di dalam silinder yang terpisah samping silinder piston displacer, tapi masih terhubung ke roda gila sama. Gas dalam dua silinder dapat mengalir bebas karena mereka berada dalam satu tubuh. Konfigurasi ini menghasilkan rasio kompresi lebih rendah, tetapi mekanis ini cukup sederhana dan sering digunakan didalam mesin Stirling multi-silinder.

 

Semoga bermanfaat .