Cara kerja mesin Stirling sama dengan mesin kalor lainnya yang digunakan untuk mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Sedangkan ciri-ciri penting dari mesin Stirling adalah mesin ini menggunakan siklus tertutup dan pembakaran eksternal, yang berarti bahwa mesin menggunakan sejumlah fluida tetap yang bekerja, dan juga biasanya udara dan beberapa gas lainnya, lalu terkurung dalam wadah yang tertutup dan panas, yang akan dikonsumsi oleh mesin dan kemudian disediakan secara eksternal. Fitur ini memungkinkan mesin dapat bekerja pada sumber panas apa pun, mencakup bahan bakar fosil, udara panas, matahari, bahan kimia, energi nuklir, dll.

empat jenis mesin stirlingPrinsip Kerja Mesin Stirling

Prinsip kerja utama mesin Stirling bergantung pada sifat gas yang memuai ketika dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan, atau dapat dijelaskan sebagai gas yang terkandung dalam volume tetap apa pun akan dapat meningkatkan tekanan pada pemanasan dan penurunan pada pendinginan.

Jika gas diisikan ke dalam wadah volume yang berubah-ubah atau dibuat dari piston dalam silinder yang dapat digerakkan dan ditutup pada salah satu ujungnya, maka akan diketahui bahwa tekanan yang naik dan turun akan menyebabkan piston bergerak masuk dan keluar. Proses pemanasan dan pendinginan akan mengembangkan gerakan bolak-balik piston, yang kemudian akan diubah menjadi gerakan putar dengan menggunakan batang penghubung konvensional dan poros engkol yang disertai dengan roda gila (flywheel).

Tingkat di mana suhu gas akan bervariasi karena pemanasan dan pendinginan, sehingga silinder tetap terbatas pada kapasitas termal yang besar dari piston dan silinder yang bekerja. Namun, kendala ini dapat diatasi dengan pergerakan gas dari satu ujung silinder ke ujung lainnya dengan mempertahankan suhu tinggi yang konstan pada salah satu ujungnya dan suhu dingin yang konstan di ujung silinder lainnya. Kondisi ini dicapai dengan bantuan piston yang dikenal sebagai displacer.

Pemindah bergerak secara konsisten di dalam silinder, yang mengangkut gas dari satu ujung ke ujung lainnya. Saat pemindah terus bergerak, gas mulai bocor di sekitar celah yang ada di antara pemindah dan dinding silinder. Displacer tidak menghasilkan daya itu sendiri sedangkan hanya menggunakan energi yang cukup untuk mensirkulasikan jumlah gas di dalam silinder.

Penerapan Mesin Stirling

Mesin Stirling ditemukan memiliki berbagai aplikasi yang digunakan dalam berbagai bentuk dari tahun 1930-an, dengan tenaga di kisaran 75kW atau lebih ketika dikembangkan. Bahkan jika pengembangan mesin pada awalnya adalah untuk penggunaan otomotif, namun karena daya spesifiknya yang rendah, mesin Stirling masih lebih cocok untuk aplikasi stasioner. Jadi, berikut ini adalah beberapa aplikasi mesin Stirling yang paling umum dikenal:

1. Gabungan Panas dan Tenaga

Mesin Stirling adalah mesin yang ideal untuk generator. Mesin ini digunakan untuk mengembangkan output daya listrik antara 1 kW dan 10 kW, aling umum tersedia untuk aplikasi domestik dengan tujuan utamanya untuk menggunakan panas buangan oleh boiler pemanas sentral. Efisiensi termal keseluruhan dari sistem ini bisa menjadi yang tertinggi hingga 80%.

2. Tenaga Surya

Deposan (penyimpanan) generator dari mesin Stirling juga sering digunakan untuk menghasilkan listrik dari energi panas yang telah ditangkap oleh susunan dari panas matahari yang sangat besar.

Empat Jenis Mesin Stirling

1. Mesin Stirling (Konfigurasi Alfa)

Ada dua silinder yang tertutup dengan jumlah udara dan cairan lain yang tetap, yang satu panas dan yang lainnya dingin. Hal ini bergerak maju dan mundur antara kedua silinder ini. Ini dilakukan saat udara panas mengembang yang ada di silinder panas, dan berkontraksi ketika berinteraksi dengan udara dingin yang ada di silinder dingin. Ini adalah sumber energi yang digunakan untuk melakukan proses kerja mekanis.

2. Mesin Stirling (Konfigurasi Beta)

Anda akan kagum jika mengetahui termodinamika dari mesin beta Stirling sangat mirip dengan mesin alfa, akan tetapi kenyataannya adalah konfigurasi fisik keduanya sangat berbeda satu sama lain.

Mesin ini hanya terdiri dari satu silinder yang sangat panas di satu ujung dan tetap didinginkan di ujung lainnya. Untuk ini, piston daya tunggal diatur secara koaksial (berporos sama), disertai pemindah yang bergerak di dalam silinder. Piston pemindah tidak mengambil tenaga apa pun dari gas yang mengembang tetapi hanya berfungsi untuk mentransfer gas yang bekerja bolak-balik di dalam kedua ujungnya.

3. Mesin Stirling (Konfigurasi Gamma)

Mesin dengan konfigurasi gamma ini sama dengan mesin beta Stirling yang tidak memiliki piston daya yang dipasang secara koaksial terhadap piston displacer.

4. Mesin Stirling Kerja Ganda (Swash Plate)

Gas yang bekerja secara konsisten digerakkan bolak-balik dengan bantuan regenerator di antara silinder yang berdekatan, yang dipanaskan dari atas dan didinginkan di bagian bawah.

Susunannya ditemukan tidak memiliki pemindah, karena piston di silinder terdekat melakukan fungsi ini dengan baik. Penting untuk menjaga agar silinder tetap tertutup dari kedua ujungnya dan juga batang penghubung harus melewati segel ke tutup silinder yang bersebelahan sebagai sisi bawah untuk melindungi gas agar tidak keluar dari silinder.

TH 410 STIRLING CYCLE HOT AIR ENGINE Horizontal Cylinders
Peralatan untuk mempelajari prinsip Stirling (klik gambar untuk menuju ke halaman produk)
TH 411 STIRLING CYCLE HOT AIR ENGINE Vertical Cylinders
Peralatan untuk mempelajari prinsip Stirling (klik gambar untuk menuju ke halaman produk)
TH 413 STIRLING CYCLE HOT AIR ENGINE,Twin Power
Peralatan untuk mempelajari prinsip Stirling (klik gambar untuk menuju ke halaman produk)

Penemuan mesin Stirling dilakukan pada tahun 1816 oleh Robert Stirling, saat itu ia ingin menciptakan alternatif yang lebih aman bagi mesin uap, karena mesin uap ditemukan memiliki bahaya karena sering meledaknya ketel dengan efek uap bertekanan tinggi, serta berbagai keterbatasan yang tersedia pada waktu itu.

 

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *