Motor Fluidyne

Un motor Fluidyne es un motor Stirling de tipo alfa o gamma con uno o más pistones líquidos. Contiene un gas de trabajo (a menudo aire ) y dos pistones de líquido o un pistón de líquido y un desplazador. [1]

Esta es una variante de Fluidyne con un pistón de desplazamiento sólido (3). En la figura -a-, a medida que el desplazador se mueve desde el espacio de compresión frío (2) al espacio de expansión caliente (4) en la figura -b-, la temperatura del fluido de trabajo gaseoso aumenta. Esto aumenta la presión del fluido de trabajo gaseoso y, a medida que se expande, se trabaja en el pistón de líquido (rojo) a medida que se empuja a través del tubo.
Esquema de un motor Fluidyne tipo tubo en U.
Un motor de bombeo Fluidyne de cilindros concéntricos. Topológicamente equivalente a un diseño de tubo en U.

El motor fue inventado en 1969. [2] El motor fue patentado en 1973 por la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido. [3] [2]

El gas de trabajo en el motor se calienta y esto hace que se expanda y empuje la columna de agua. Esta expansión enfría el aire que se contrae, al mismo tiempo que es empujado hacia atrás por el peso de la columna de agua desplazada. Luego, el ciclo se repite.

La versión de tubo en U no tiene partes móviles en el motor que no sean el agua y el aire, aunque hay dos válvulas de retención en la bomba. Este motor opera en un ciclo de resonancia natural que se "sintoniza" ajustando la geometría, generalmente con un "tubo sintonizador" de agua.

En la configuración clásica, el trabajo producido a través de los pistones de agua está integrado con una bomba de agua. La bomba simple es externa al motor y consta de dos válvulas de retención , una en la entrada y otra en la salida. En el motor, se puede pensar que el bucle de líquido oscilante actúa como un pistón de desplazamiento. El líquido en el tubo único que se extiende hasta la bomba actúa como pistón de potencia. Tradicionalmente, la bomba está abierta a la atmósfera y la cabeza hidráulica es pequeña, por lo que la presión absoluta del motor está cerca de la presión atmosférica . [2] [4] [5]

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Prueba de un motor modelo Fluidyne.
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Detalle de un desplazamiento del nivel del agua en un tubo vertical más a la izquierda.

Los videos muestran el funcionamiento de un motor Fluidyne modelo tipo tubo en U. La tubería caliente se calienta con una pistola de calor y la oscilación de la columna de agua se acumula hasta un nivel estable . El segundo video muestra un detalle del desplazamiento real del agua.

  1. ^ A. Romanelli "El motor Fluidyne", American Journal of Physics 87, 33 (2019), doi : 10.1119 / 1.5078518 arXiv : 1812.11100
  2. ↑ a b c West, CD (agosto de 1987). "Motores Stirling y bombeo de riego" (PDF) . Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Archivado desde el original (PDF) el 24 de mayo de 2011 . Consultado el 6 de agosto de 2011 . Este informe fue preparado en apoyo del Proyecto de Capacitación y Aplicaciones de Energía Renovable patrocinado por la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional para el cual ORNL brinda asistencia técnica. Describe brevemente el rendimiento que podría lograrse con varios tipos de bombas de riego impulsadas por motor Stirling. Se pone cierto énfasis en los motores de pistón líquido muy simples que han sido objeto de investigación en los últimos años y son adecuados para la fabricación en países menos desarrollados. Además de los resultados citados aquí (posibles límites en M4 y cabezal de bombeo para motores de diferentes tamaños y diversas condiciones de operación), el método de cálculo se describe con suficiente detalle para que los ingenieros apliquen las técnicas a otros diseños de motores Stirling para comparar. [1]
  3. ^ GB1329567 (A) - MOTORES DE CALOR DE CICLO DE ESTIRAMIENTO
  4. ^ West, CD (1983). Motores Stirling de pistón líquido . Nueva York: Van Nostrand Reinhold. . pp  7 . ISBN 978-0-442-29237-9.
  5. ^ Swift, G. (1999). Termoacústica: una perspectiva unificadora para algunos motores y refrigeradores . pag. 300. ISBN 978-0-735-40065-8.