"स्टर्लिंग इंजन" (अनुभाग) सम्पादित करें

=== प्रमुख घटक ===
{{ज्ञानसन्दूक
| image = [[चित्र:BetaStirlingTG4web.jpg|250px|border]]
| datastyle = text-align: left
| data1 = Cut-away diagram of a [[:en:rhombic drive|rhombic drive]] beta configuration Stirling engine design:
* गुलाबी&nbsp;– सिलेंडर की गर्म दीवारें
* गहरा स्लेटी&nbsp;– सिलेंडर की ठंडी दीवारें (शीतलक आने-जाने के लिए पाइप पीले रंग में)
* गहरा हरा&nbsp;– सिलेंडर के दोनों छोरों को अलग करता हुआ उष्मारोधी।
* हल्का हरा&nbsp;– विस्थापक पिस्टन
* गहरा नीला&nbsp;– पॉवर पिस्टन
* हल्का नीला&nbsp;– संयोजन अराल व चक्का
अप्रदर्षित: उर्ज़ा स्रोत व उर्ज़ा सिंक। इस रूपरेखा में विस्थापक पिस्टन को बिना [[:en:regenerator|पुनर्योजक]] के बनाया गया है।
}}

बंद चक्रीय संचालन के एक परिणाम के रूप में, वह ताप जो स्टर्लिंग इंजन को चलाता है उसे एक ताप स्रोत से कार्यरत द्रव में ताप एक्सचेंजर द्वारा संचारित होना चाहिए और अततः एक ताप सिंक में जाना चाहिए। एक स्टर्लिंग इंजन प्रणाली में कम से कम एक ताप स्रोत, एक ताप सिंक और पांच ताप एक्सचेंजर होते हैं। कुछ प्रकारों में इसे संयुक्त किया जा सकता है या इसे छोड़ा जा सकता है।

==== ताप स्रोत ====
[[चित्र:EuroDishSBP front.jpg|250px|thumb|स्टर्लिंग इंजन के साथ इसके केन्द्र में बिंदु फोकस पाराबोलिक दर्पण और स्पेन में प्लाटाफोर्मा सोलर डी अल्मेरिया (PSA) में सौर ट्रैकर]]

ताप स्रोत, ईंधन का दहन हो सकता है और चूंकि दहन उत्पाद कार्यरत तरल (यानी बाह्य दहन) के साथ मिश्रित नहीं होते और इंजन के आंतरिक गतिमान भागों के साथ संपर्क में आते हैं, एक स्टर्लिंग इंजन को ऐसे ईंधन पर चलाया जा सकता है जो इंजन के अन्य (यानी, आंतरिक दहन) आतंरिक भाग को खराब कर सकते हैं जैसे लैंडफिल गैस जिसमें सिलोक्सेन शामिल होता है।

कुछ अन्य उपयुक्त ताप स्रोत में शामिल है सौर ऊर्जा, भूगर्भीय ऊर्जा, परमाणु ऊर्जा, अपशिष्ट ताप या यहां तक कि जैविक भी. अगर ताप स्रोत सौर ऊर्जा है, तो नियमित सौर मिरर और सौर पदार्थ का उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, फ्रेसनेल लेंस के इस्तेमाल की वकालत की गई है (उदाहरण के लिए ग्रह संबंधी सतह खोज करने के लिए)। <ref>डब्ल्यू. एच. ब्रांडहोर्स्ट; जे. ए. रोडेक (2005)</ref> सौर शक्ति द्वारा संचालित स्टर्लिंग इंजन तेज़ी लोकप्रिय होते जा रहे हैं, क्योंकि वे बिजली उत्पादन के लिए भारी पर्यावरणीय विकल्प हैं। इसके अलावा, कुछ डिजाइन, विकास की परियोजनाओं में आर्थिक रूप से आकर्षक है।<ref>बी. कोंगट्रागुल; एस वोंगवाइसेस (2003)</ref>

==== रिक्यूपरेटर ====
एक वैकल्पिक ताप एक्सचेंजर रेक्यूपरेटर है जिसका इस्तमाल तब होता है जब दहन ईंधन इनपुट से यांत्रिक ऊर्जा आउटपुट में उच्च कार्यक्षमता वांछित होती है। चूंकि उच्च कार्यक्षमता वाले ईंधन से चलने वाले इंजन के तापक को एक समान उच्च तापमान पर काम करना चाहिए, वहां बर्नर में निकलने वाली दहन गैस से महत्वपूर्ण ताप क्षय होता है जब तक कि दहन के लिए आवश्यक हवा को पहले से गर्म करके इसे ठंडा नहीं किया जाता है। संयुक्त ताप और ऊर्जा प्रणालियों में इस्तेमाल इंजन निकासी गैसों को इंजन के "ठंडे" भागों में ठंडा कर सकते हैं।

==== तापक ====
छोटी, कम शक्ति के इंजन में साधारणतः गरम स्थानों की दीवार शामिल होती है लेकिन जहां बड़ी शक्तियों की आवश्यकता होती है वहां पर्याप्त ताप को एक्सचेंजर के लिए एक बड़े सतही क्षेत्र की जरूरत होती है। विशिष्ट कार्यान्वयन में आंतरिक और बाह्य पंख होते हैं या कई छोटे बोर के ट्यूब होते हैं।

स्टर्लिंग इंजन ताप एक्सचेंजर की अभिकल्पना, निम्न लसलसे पम्पिंग क्षति वाले उच्च ताप स्थानांतरण और न्यून मृत स्थान के बीच एक संतुलन है। उच्च ऊर्जा और दबाव पर कार्यरत इंजन के मामले में गर्म हिस्से वाले ताप एक्सचेंजर को ऐसे मिश्रधातु से बनाया जाना चाहिए जो ऐसे तापमान पर भी काफी मज़बूती बनाए रखते हैं और जो न क्षय होगा न धीमा.

==== पुनर्योजक ====
{{Main|Regenerative heat exchanger}}

स्टर्लिंग इंजन में, पुनर्योजी एक आंतरिक ताप एक्सचेंजर होता है और गर्म और ठंडे स्थानों के बीच अस्थायी ताप संग्रह है, जो इस प्रकार से निर्मित है कि कार्यरत द्रव इससे होके गुज़रता है, पहले एक दिशा में और फिर दूसरी. इसका कार्य, प्रणाली के भीतर उस ताप को बनाए रखना है जो अन्यथा अधिकतम और न्यूनतम चक्रीय तापमान पर पर्यावरण के साथ बदल जाएगा,<ref>ए. जे ओर्गन (1992), p.58</ref> और इस प्रकार अधितम और न्यूनतम द्वारा पारिभाषित सीमित करने वाली कार्नोट दक्षता तक पहुंचने के लिए चक्र की थर्मल दक्षता को सक्षम बनाता है।

स्टर्लिंग इंजन में आंतरिक ताप के पुनर्चक्रण द्वारा थर्मल दक्षता को बढ़ाना पुनर्जनन का प्राथमिक कार्य है जो कि अन्यथा अपरिवर्तनीय ढंग से इंजन के माध्यम से गुजरेगा. एक माध्यमिक प्रभाव के रूप में, वर्धित ताप दक्षता एक दिए गए गर्म और ठंडे ताप एक्सचेंजर से एक उच्च शक्ति आउटपुट को सुनिश्चित करती है (क्योंकि यही है जो आमतौर पर इंजन के ताप प्रवाह को सीमित करता है), हालांकि व्यवहार में इस अतिरिक्त ऊर्जा को पूरी तरह से अतिरिक्त "मृत स्थान" (बिना प्रसार का वोल्यूम) के रूप में प्रयोग नहीं किया जा सकता और व्यावहारिक पुनर्योजी में पम्पिंग क्षति का सहज रूप से विपरीत असर हो जाता है।

पुनर्योजी एक थर्मल संधारित्र की तरह काम करता है। आदर्श पुनर्योजी में बहुत ही उच्च तापीय क्षमता होती है, बहुत कम तापीय चालकता तरल प्रवाह के समानांतर होती है, तरल प्रवाह के लम्बवत बहुत उच्च तापीय चालकता होती है, लगभग कोई मात्रा नहीं होती और यह कार्यरत द्रव से कोई घर्षण नहीं शुरू करता. जैसे ही पुनर्योजी इन आदर्श सीमाओं तक पहुंचता है, स्टर्लिंग इंजन की दक्षता में वृद्धि होती है।<ref>वाई. टिमोनी; आई टिली; एस. बेन. नस्रालाह (2007)</ref>

स्टर्लिंग इंजन पुनर्योजी की अभिकल्पना में जो चुनौती है वह है बहुत ज्यादा अतिरिक्त आंतरिक मात्रा (मृत स्थान), या प्रवाह प्रतिरोध के बिना पर्याप्त ताप एक्सचेंजर प्रदान करना, जिनमें से दोनों ही शक्ति और दक्षता को कम करते है। ये निहित डिजाइन संघर्ष एक कारक हैं जो व्यावहारिक स्टर्लिंग इंजन की दक्षता को सीमित करते हैं। एक ठेठ डिजाइन, शुद्ध धातु के तारों की जाल से निर्मित होती है, जिसमें मृत स्थान को कम करने के लिए निम्न सरंध्रता होती है और इसमें तार की धुरी गैस बहाव के लम्बवत होती है ताकी उस दिशा में संवाहन को कम किया जा सके और संवहनी ताप अंतरण को अधिकतम किया जा सके। <ref>के.एच. हिराता (1998)</ref>

पुनर्योजी एक प्रमुख घटक है जिसका आविष्कार रोबर्ट स्टर्लिंग द्वारा किया गया और इसकी उपस्थिति कोई अन्य बंद चक्र गर्म हवा इंजन से मूल स्टर्लिंग इंजन को अलग करती है। हालांकि, किसी प्रत्यक्ष पुनर्योजी के बिना भी कई इंजनों को स्टर्लिंग इंजन के रूप में ही वर्णित किया जा सकता है, 'ढीले फिटिंग' विस्थापक के साथ सरल बीटा और गामा विन्यास में, विस्थापकों की सतह और उसके सिलेंडर चक्रीय ताप अंतरण करेंगे जिसमें कार्यरत द्रव विशेष रूप से न्यून-दबाव के इंजनों में महत्वपूर्ण पुनर्योजी प्रभाव प्रदान करता है। यही बात अल्फा विन्यासित इंजन के गर्म और ठंडे सिलेंडरों के जोड़ने वाले मार्ग के बारे में सच है।

==== शीतलक ====
छोटे, कम शक्ति इंजन में यह केवल ठंडे स्थान वाली दीवारों से निर्मित हो सकते हैं, लेकिन जहां बड़ी शक्तियों को पर्याप्त ताप अंतरण के क्रम में पानी की तरह एक तरल पदार्थ का इस्तेमाल करने वाली एक कूलर की आवश्यकता होती है।

==== ताप सिंक ====
ताप सिंक आम तौर पर परिवेशी तापमान पर परिवेश है। मध्य से उच्च शक्ति इंजन के मामले में इंजन से परिवेशी हवा में ताप के अंतरण के लिए एक रेडिएटर की आवश्यकता होती है। समुद्री इंजन परिवेशी जल का उपयोग कर सकते हैं। संयुक्त ताप और बिजली प्रणालियों के मामले में, तापीय प्रयोजनों के लिए प्रत्यक्ष या परोक्ष रूप से इंजन के ठंडे पानी का इस्तेमाल किया जाता है।

वैकल्पिक रूप से, ताप को परीवेशी तापमान पर भेजा जा सकता है और ताप सिंक को क्रायोजेनिक द्रव (तरल नाइट्रोजन सुव्यवस्था को देंखे) या बर्फीले पानी द्वारा न्यून तापमान पर बनाए रखा जाता है।