Stirlingmotoren

Thermodynamische Grundlagen, Kreisprozessrechnung und Niedertemperatur- und Freikolbenmotoren

Frank Schleder

Produktinformationen

Autor: Frank Schleder
ISBN: 9783834361271
Verlag: Vogel Communications Group
Erscheinungstermin: 2011-01-25
Erscheinungstermin (elektronische Fassung): 2011-02-01
Erscheinungsjahr (elektronische Fassung): 2011
Auflage: 4., Aufl.
Seiten: 171
Paket: Maschinenbau/Konstruktion [424]

P-ISBN: 9783834331953

Diese Publikation zitieren

Frank Schleder, Stirlingmotoren (2011), Vogel Communications Group, Würzburg, ISBN: 9783834361271

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Beschreibung / Abstract

Der Stirlingmotor als eine der ältesten Wärmekraftmaschinen erlebt heute eine Renaissance. Mit seinen besonderen Eigenschaften leistet er durch die Nutzung regenerativer Energien einen wichtigen Beitrag zur Sicherung unserer Existenzgrundlagen. Seine vielfältigen Einsatzmöglichkeiten sind zusammen mit den physikalischen Grundlagen und Funktionen in diesen Themen behandelt:

- Stirlingprozess, Stirlingmotor und Freikolbenmotoren
- Grundtypen und Beispiele realer Maschinen
- Berechnungsverfahren und Klassifizierung
- Massenströme, Verluste und Wirkungsgrad
- Leistungssteigerung und -regelung
- Messungen an der Versuchsmaschine

Beschreibung

Dank seiner besonderen Eigenschaften für die Nutzung regenerativer Energien ist der Stirlingmotor heute gefragter denn je. Das Buch erläutert die technischen und thermodynamischen Grundlagen dieser Maschinen sowie verschiedene Verfahren zu deren Kreisprozessrechnung (Idealprozess und Schmidt-Analyse). Diese ergeben die Gestaltungsrichtlinien für die Konstruktion solcher Motoren. Die Ergebnisse der dargestellten Analyseverfahren werden anhand von Messergebnissen einer Versuchsmaschine bewertet und diskutiert. Das Buch geht auch auf die interessante Variante der Niedertemperatur-Stirlingmotoren ein.

Inhaltsverzeichnis

  • BEGINN
  • Titel
  • Impressum, Copyright
  • Vorwort
  • Inhaltsverzeichnis
  • Einleitung
  • 1 Wärmekraftmaschinen für niedrige Temperaturen und regenerative Energien
  • 2 Der Stirlingprozess
  • 2.1 Prinzip
  • 2.2 Wirkungsgrad des Idealprozesses
  • 2.3 Arbeit des Idealprozesses
  • 2.4 Arithmetischer Mitteldruck des Prozesses
  • 2.5 Der Bewegungsablauf in der Maschine
  • 2.6 Wärmekraft- oder Arbeitsmaschine
  • 2.7 Drehrichtung und deren Umkehr
  • 2.8 Der Regenerator
  • 2.9 Verdichtungsverhältnis
  • 2.10 Arbeitsgase
  • 3 Grundtypen
  • 3.1 Unterscheidung nach der Art der Kolbenführung
  • 3.2 Unterscheidung nach der Art der Arbeitsraumkonfiguration
  • 3.3 Alpha-Maschine
  • 3.4 Gamma-Maschine
  • 3.5 Beta-Maschine
  • 4 Doppelt wirkende Stirlingmaschinen
  • 4.1 Zweizylinder doppelt wirkender Stirling nach FRANCHOT
  • 4.2 Drei- bis Sechszylinder doppelt wirkender Stirling nach SIEMENS
  • 5 Eigenschaften und Konstruktionsmerkmale von Stirlingmotoren
  • 5.1 Eigenschaften von Stirlingmotoren
  • 5.2 Aufladung und Abdichtung des Arbeitsraums
  • 5.3 Kurbeltriebe für kinematische Stirlingmotoren
  • 5.4 Erhitzer-Wärmetauscher
  • 5.5 Verdrängerkolben für Hochtemperaturmotoren
  • 6 Freikolben-Stirlingmotoren
  • 6.1 Mathematische Beschreibungen zum Freikolben-Stirling
  • 6.2 Übertragungsverhalten gedämpfter Feder-Masse-Schwinger
  • 7 Die Luftvorwärmung für Stirlingmotor-Brennersysteme
  • 7.1 Temperaturerhöhung durch Luftvorwärmung
  • 7.2 Effizienzsteigerung durch Luftvorwärmung
  • 7.3 Stickoxide
  • 8 Beispiele realer Maschinen
  • 8.1 Die Solo-161
  • 8.2 Die Sunmachine® von Weber Solartechnik
  • 8.3 Biomasse-Stirlingmotor von Stirling DK, Dänemark
  • 8.4 Der ST 05 G von Viebach
  • 8.5 Der Niedertemperatur-Solar-Stirling Sunwell 50® von Weber Solartechnik
  • 8.6 Das Freikolben-Stirlingmotor-Energiemodul der Stirling Systems AG
  • 8.7 Mini-BHKW mit Freikolben-Stirlingmotor von Bosch Thermotechnik
  • 8.8 WhisperGen™ – Mini-BHKW mit 4-Zylinder-Stirlingmotor
  • 9 Berechnungsverfahren und deren Klassifizierung
  • 9.1 Klassische Einteilung der mathematischen Analysemethoden
  • 9.2 Klassifizierung nach Organ
  • 9.3 Faustformeln
  • 10 Schmidt-Analyse
  • 10.1 Schmidt-Analyse für Alpha-Maschine
  • 10.2 Schmidt-Analyse für Gamma-Maschine
  • 10.3 Schmidt-Analyse für Beta-Maschine
  • 11 Auslegungsdiagramme
  • 11.1 Normierung der Arbeit
  • 11.2 Schmidt-Arbeit als Funktion der Expansionstemperatur
  • 11.3 Schmidt-Arbeit als Funktion des Totvolumens
  • 11.4 Schmidt-Arbeit als Funktion des Phasenverschiebungswinkels
  • 12 Massenströme in der Stirlingmaschine
  • 13 Regeneratorberechnung
  • 13.1 Der Wirkungsgrad von Rekuperatoren
  • 13.2 Wirkungsgrad des Regenerators
  • 13.3 Wärmeübergangsrechnung nach MIYABE
  • 13.4 Wärmeübergangsrechnung
  • 13.5 Wärmeleitung in der Regenerator-Matrix
  • 14 Verluste und Wirkungsgrad
  • 14.1 Shuttle-Verluste
  • 14.2 Wärmeströme
  • 15 Leistungssteigerung und -regelung
  • 15.1 Aufladung
  • 15.2 Leistungsregelung
  • 16 Niedertemperaturmotoren
  • 16.1 Verdichtungsverhältnis und Reibung
  • 17 Messungen an einer solaren Niedertemperatur-Stirling-Versuchsmaschine
  • 18 Geschichtlicher Rückblick
  • 18.1 Geschichte der Wärmekraftmaschinen
  • 19 Thermodynamische Grundlagen konzentrierender Solarkollektoren
  • Formelzeichen und griechisches Alphabet
  • Quellen- und Literaturverzeichnis
  • Stichwortverzeichnis

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