3B Scientific Stirling Engine G - Manual (Page 2)

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3. Technische Daten
Motor-Generator-Einheit: max. 12 V DC
Riemenscheibe zweistufig: 30 mm Ø, 19 mm Ø
Arbeitskolben: 25 mm Ø
Hub Arbeitskolben: 24 mm
Volumenänderung: 24 mm 3 12
2
25
cm
mm
= π ⋅ ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Minimum Volumen: 32 cm³
Maximum Volumen: 44 cm³
Leistung des
Stirlingmotors:
ca. 1 W
Abmessungen: ca. 300x220x160 mm³
Masse: ca. 1,65 kg
4. Schema der Funktionsweise
Der ideale Stirlingprozess läuft in 4 Takten ab (sie-
he Fig. 1):
1.Takt: Expansionsphase: Isotherme Zustandsän-
derung, die Luft expandiert bei konstanter
Temperatur
2.Takt: Isochore Zustandsänderung, die Luft kühlt
bei konstantem Volumen im Regenerator
ab
3.Takt: Kompressionsphase: Isotherme Zustands-
änderung, die Luft wird isotherm kompri-
miert
4.Takt: Isochore Zustandsänderung, die Luft wird
im Regenerator wieder auf die Anfangs-
temperatur aufgeheizt
Im Stirlingmotor kann dieser Idealfall jedoch nicht
realisiert werden. Durch den Phasenversatz des
Arbeits- und Verdrängerkolbens erreicht man eine
Annäherung an diesen idealen Prozess. Dabei über-
lappen sich jedoch die 4 Takte. Bei der Expansion
findet schon ein Gaswechsel von heiß nach kalt
statt und bei der Kompressionsphase befindet sich
noch nicht die ganze Luft im kalten Teil des Mo-
tors.
5. Bedienung
5.1 Der Stirlingmotor als Wärmekraftmaschine
• Spiritusbrenner befüllen, in die Aussparung in
der Grundplatte einsetzen, Docht ca. 1 bis 2
mm herausdrehen und entzünden.
• Verdrängerkolben in die hinterste Position
bringen und nach kurzer Erwärmungszeit (ca. 1
bis 2 Minuten) Schwungrad durch leichtes An-
schieben in Uhrzeigersinn (aus Blickrichtung
Motor-Generator-Einheit) in Bewegung verset-
zen (siehe Fig. 2).
• Gegebenenfalls Spannung des Treibriemens
durch Verschieben der Motor-Generator-
Einheit einstellen.
• Glühbirne durch Schalterstellung „oben“ ein-
schalten.
• Alternativ externe Last über die 4-mm-Buchsen
anschließen und in Schalterstellung „unten“
betreiben.
Drehzahl ohne Last: ca. 1000 U/min
Drehzahl mit
Generator als Last:
ca. 650 U/min
Generatorspannung: ca. 6 V DC
Druckdifferenz: +250 hPa/-150 hPa
5.2 Der Stirlingmotor als Wärmepumpe oder
Kältemaschine
Zusätzlich erforderlich:
DC-Netzgerät 15 V, 1,5 A U8521121-230
oder
DC-Netzgerät 15 V, 1,5 A
U8521121-115
Digital-Thermometer U11818
• Temperatursensoren in die Temperatur-
Messstutzen einsetzen und an das Digital-
Thermometer anschließen (siehe Fig. 3).
• Gleichstromquelle über die 4-mm-Buchsen
anschließen.
• Max. 12 V einstellen und Stirlingmotor in
Schalterstellung „unten“ betreiben.
• Temperaturzunahme bzw. –abnahme beo-
bachten.
Im Betriebsmodus Kältemaschine dreht das
Schwungrad im Uhrzeigersinn (aus Blickrichtung
Motor-Generator-Einheit), im Betriebsmodus Wär-
mepumpe entgegen dem Uhrzeigersinn.
• Zum Wechsel der Betriebsmodi Anschlusskabel
umpolen.
Druckdifferenz: +250 hPa/-150 hPa
Motorspannung: 9 V
Drehzahl: 600 U/min
Temperaturdifferenz (bezogen auf 21° C):
Kältemaschine: -4 K (Reservoir: +6 K)
Wärmepumpe: +13 K (Reservoir: -1 K)
5.3 Aufnahme der Betriebsdruckwerte im Ar-
beitskolben
Zusätzlich erforderlich:
3B NETlog TM U11300
3B NETlab TM U11310
Relativ-Drucksensor ±1000 hPa U11322
• Druckverbindungen zwischen „positiver“
Schlauchwelle der Sensorbox und der
Schlauchanschlussöffnung am Arbeitszylinder
herstellen (siehe Fig. 4).
• Drucksensor mit dem 3B NETlog TM verbinden.
• Software starten und Messung durchführen.