Ciclo termodinámico ideal del motor Stirling

Ciclo ideal Stirling.

En primer lugar se parte del estado 1. Los elementos son: cilindro, pistón, fluido, desplazador. Todo el gas está en la zona fría, y el pistón está en la posición inferior.

El ciclo Stirling ideal se compone de cuatro procesos termodinámicos, de los cuales, dos son procesos isotérmicos (a temperatura constante) y dos son procesos isocóricos (a volumen constante). El motor Stirling ideal es un motor térmico cuya sustancia de trabajo es aire caliente (al que consideramos gas perfecto) y de esta manera, se tiene lo siguiente:

- Proceso 1-2 Compresión isotérmica: Cuando el pistón pasa del estado 1 al 2, se realiza una compresión isotérmica a la temperatura más baja. El proceso está representado en el diagrama presión-volumen anterior. Aquí se le extrae calor al ciclo. (El trabajo consumido en este proceso es igual al calor rechazado en el ciclo.)

Proceso de compresión isotérmica.

- Proceso 2-3 Calentamiento isocórico: Si se mantiene fijo el pistón y se mueve el desplazador, se hace pasar todo el fluido a la zona caliente, obteniendo un proceso isométrico en el que aumenta la presión sin cambiar el volumen. Aquí el regenerador entrega calor a la sustancia de trabajo, elevando su temperatura de T_min a T_max.

Proceso de calentamiento isocórico.

- Proceso 3-4 Expansión isotérmica: En este momento, se puede obtener una expansión isotérmica a la temperatura superior haciendo bajar juntos al pistón y al desplazador. En este proceso se le entrega calor externo a la sustancia de trabajo.

           Proceso de expansión isotérmica.

- Proceso 4-1 Enfriamiento isocórico: Moviendo el desplazador al estado inicial, se obtendrá otro proceso isométrico que finalizará el ciclo termodinámico representado por el proceso 1-4. (Aquí el regenerador absorbe calor.)

Proceso de enfriamiento isocórico.

Con los cuatro procesos ya descritos anteriormente se ha cumplido un ciclo idealdel motor Stirling, es decir que se asume una regeneración perfecta, en donde el calentamiento a volumen constante del fluido de trabajo sería igual al calentamiento del regenerador a volumen constante, teniendo así un diagrama P-V y un diagrama T-S, de la forma:

Ciclo ideal de un motor Stirling.