Co to jest silnik spalinowy zewnętrznego spalania?

Silnik spalinowy zewnętrzny to silnik tłokowy, w którym spalanie odbywa się poza cylindrami. Wczesnym przykładem jest silnik parowy, który zazwyczaj spalał węgiel poza silnikiem, aby zamienić wodę w parę. Silnik Stirlinga to silnik spalinowy, który wykorzystuje płyn roboczy do poruszania tłoków w cylindrach. Z kolei w silniku spalinowym paliwo spalane jest wewnątrz cylindrów silnika. Chociaż silniki parowe zostały w dużej mierze zastąpione, silniki Stirlinga mają wiele potencjalnych zastosowań.

Chociaż gazy spalinowe nie dostają się do cylindrów silnika spalinowego zewnętrznego, muszą być w kontakcie termicznym z silnikiem, aby mógł on funkcjonować. W silniku parowym ciepło ze spalania węgla przekazywane jest do wody przez ściany kotła. Ciepło to zamienia wodę w parę, która kierowana jest do cylindrów silnika. W odpowiednim momencie para naciska na tłok, który obraca wałem korbowym. W ten sposób silnik parowy przekształca energię chemiczną zmagazynowaną w węglu w energię mechaniczną obracającego się wału korbowego.

Silnik Stirlinga jest podobny do silnika parowego, z tą różnicą, że do pchania tłoków wykorzystuje gaz zawarty na stałe zamiast jednorazowej pary. Działa poprzez wymianę ciepła w różnych miejscach jego cylindrów. Ciepło przechodzi przez ściankę cylindra i podgrzewa gaz roboczy, który ma tendencję do popychania tłoka w celu wytworzenia mocy. Kiedy tłok musi wrócić do swojego pierwotnego położenia, wymiennik ciepła umożliwia schłodzenie sąsiedniego gazu.

W ciągu ostatnich dwóch stuleci silnik spalinowy miał różnorodne zastosowania. Energia parowa była szeroko wykorzystywana w fabrykach, a także na statkach i pociągach podczas rewolucji przemysłowej, w dużej mierze zastępując koła wodne i mięśnie zwierząt jako źródła energii. Chociaż silniki parowe zostały ostatecznie wyprzedzone przez silniki spalinowe, pozostały one głównym źródłem energii do XX wieku.

Silnik Stirlinga został zastosowany jeszcze bardziej elastycznie. Zamieniając energię rotacyjną na energię elektryczną, może wykorzystać źródło ciepła do skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. Może być również używany w odwrotnej kolejności jako pompa ciepła — pobiera energię elektryczną i odprowadza ciepło.

Ponieważ silnik Stirlinga przenosi do cylindrów tylko ciepło, a nie materii, nie wymaga spalania jako źródła ciepła. Inne niespalane formy ciepła, takie jak energia jądrowa, mogłyby równie dobrze współpracować z tego rodzaju silnikiem. W rzeczywistości zasugerowano, że przyszłe elektrownie jądrowe mogą zawierać silnik spalinowy Stirlinga w celu uproszczenia konstrukcji i zwiększenia wydajności.