NGHIÊN cứu xây DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG của ĐỘNG cơ STIRLING sử DỤNG NĂNG LƯỢNG mặt TRỜI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG







PHẠM NGỌC HIỂN





NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH
TÍNH CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ
STIRLING SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI




LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀU THUỶ

MÃ NGÀNH 60-52-32

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. NGUYỄN VĂN NHẬN






Nha Trang - 2010

LỜI CAM ĐOAN


Tôi tên Phạm Ngọc Hiển, học viên lớp Cao học Kỹ thuật Tàu thủy 2006 xin
cam đoan:
Mọi tài liệu, số liệu dùng tính toán, dẫn chứng trong luận văn này là hợp lệ,
trung thực và chính xác, không vi phạm pháp luật.
Nội dung luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa
học của Thầy PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận.



Phạm Ngọc Hiển

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian dài học tập, nghiên cứu để nâng cao trình độ chuyên môn…,
đến nay luận văn cao học của tôi đã được hoàn thành. Tôi xin chân thành cảm ơn sự
giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Nhận. Xin chân thành
cảm ơn Quý Lãnh đạo Trường Đại học Nha Trang, Quý Thầy Cô giáo Khoa Kỹ thuật
tàu thủy – Đại học Nha Trang, Giám đốc Học viện Hải quân, Thủ trưởng các Phòng
Ban và Khoa Cơ điện – Học Viện Hải quân, bạn bè, đồng nghiệp và những người thân
đã quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và
thực hiện đề tài.

MỤC LỤC
Trang

LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ STIRLING
3
1.1 Nguyên lý hoạt động và phân loại động cơ Stirling 3
1.1.1 Nguyên lý hoạt động của động cơ Stirling 3
1.1.2 Phân loại động cơ Stirling 4
1.2 Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số động cơ
Stirling điển hình
6
1.2.1 Động cơ Stirling kiểu Alpha 6

1.2.2 Động cơ Stirling kiểu Beta 9
1.2.3 Động cơ Stirling kiểu Gamma 11
1.2.4 So sánh các kiểu động cơ Stirling 13
1.2.5 So sánh động cơ Stirling với động cơ đốt trong 14
1.3 Sơ lược lịch sử phát triển động cơ Stirling 15
Chương 2. CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ STIRLING
20
2.1 Chu trình lý thuyết của động cơ stirling 20
2.1.1 Đồ thị công và đồ thị nhiệt 20
2.1.2 Hiệu suất nhiệt 23
2.2 Chu trình nhiệt động thực tế của động cơ Stirling 27
2.2.1 Đặt vấn đề 27
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt của động cơ Stirling 27
2.3 Chu trình Schmidt 37
2.3.1 Các giả định cơ bản của chu trình Schmidt 37
2.3.2 Chu trình Schmidt cho động cơ kiểu Alpha 37
2.3.3 Chu trình Schmidt cho động cơ kiểu Beta 45
Chương 3. THI
ẾT BỊ NHIỆT MẶT TRỜI
VÀ ĐỘNG CƠ STIRLING SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
53
3.1 Khái quát về năng lượng mặt trời và cơ sở lý thuyết tính toán thiết
bị nhiệt mặt trời
53
3.1.1 Khái quát về năng lượng mặt trời 53
3.1.2 Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị nhiệt mặt trời 54
3.2 Tính bộ thu năng lượng mặt trời cho động cơ Stirling cỡ nhỏ 67
3.2.1 Tính đường kính gương Parabol 68
3.2.2 Tính chiều cao gương Parabol 69
3.3 Động cơ Stirling sử dụng năng lượng mặt trời 70

3.3.1 Động cơ Stirling sử dụng năng lượng mặt trời trực tiếp 71
3.3.2 Động cơ Stirling sử dụng năng lượng mặt trời gián tiếp 72
Chương 4. CHƯƠNG TRÌNH TÍNH CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG ĐỘNG
CƠ STIRLING SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
74
4.1 Lựa chọn phần mềm ứng dụng xây dựng chương trình tính 74
4.1.1 Scilab 74
4.1.2 Mathematica 74
4.1.3 LabVIEW 75
4.1.4 MATLAB 75
4.2 Chương trình tính chu trình nhiệt động của động cơ Stirling sử
dụng năng lượng mặt trời
76
4.2.1 Các bước tính 76
4.2.2 Chương trình tính 81
4.2.3 Kết quả tính 88
4.3 Nghiên cứu lý thuyết về ảnh hưởng của một vài yếu tố đến quá
trình hoạt động của động cơ stirling sử dụng năng lượng mặt trời
96
4.3.1 Ảnh hưởng của năng suất bức xạ mặt trời 96
4.3.2 Ảnh hưởng của tốc độ động cơ 96
KẾT LUẬN VÀ NHỮNG KHUYẾN NGHỊ 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

CÁC BẢNG BIỂU

TT Tên gọi Trang
1 Bảng 1.1. Phân loại động cơ Stirling 5
2 Bảng 4.1. Kết quả các thông số áp suất và thể tích theo
góc quay trục khuỷu
89
3 Bảng 4.2. Các thông số cơ bản của động cơ khi thay đổi năng suất
bức xạ mặt trời
96
4
Bảng 4.3. Các thông số cơ bản của động cơ khi thay đổi tốc độ
97

CÁC HÌNH VẼ
TT Tên gọi Trang
1 H. 1.1. Các quá trình cấp nhiệt và làm mát không khí trong xylanh 3
2 H. 1.2. Mô hình hoạt động của động cơ Stirling 3
3 H. 1.3. Các loại động cơ piston con trượt 5
4 H. 1.4. Động cơ Stirling kiểu chữ V 6
5 H. 1.5. Động cơ Stirling hình sao, xylanh quay 6
6 H. 1.6. Sơ đồ cấu tạo động cơ Stirling kiểu Alpha 6
7
H. 1.7. Biểu diễn nguyên lý hoạt động của động cơ Sirling kiểu
Alpha
8
8 H. 1.8. Sơ đồ cấu tạo động cơ Stirling kiểu Beta 10
9 H. 1.9. Biểu diễn nguyên lý hoạt động của động cơ Sirling kiểu
Beta
10
10 H. 1.10. Sơ đồ cấu tạo động cơ Stirling kiểu Gamma 11
11
H. 1.11. Biểu diễn nguyên lý hoạt động của động cơ Sirling
kiểu Gamma
12
12 H. 1.12. Động cơ Stirling do Robert Stirling sáng chế năm 1816 16
13
H. 1.13 . Tổ hợp động cơ Stirling – máy phát điện của công ty

Philips
16
14 H. 1.14. Động cơ Stirling ứng dụng vào những năm 1860 17
15 H. 1.15. Động cơ Stirling kiểu con trượt (piston phụ) hai xylanh 18
16 H. 1.18. Động cơ Stirling do Toshiba chế tạo năm 1987 18
17 H. 2.1. Mô hình cấu trúc cơ bản của động cơ Stirling 21
18 H. 2.2. Chu trình lý thuyết của động cơ Stirling 22
19 H. 2.3. Chu trình lý thuyết của động cơ Stirling và chu trình Carnot 26
20 H. 2.4. Sơ đồ của một động cơ Stirling kiểu piston 28
21 H. 2.5. Ảnh hưởng do quá trình truyền nhiệt 28
22 H. 2.6. Thang nhiệt độ 29
23 H. 2.7. Ảnh hưởng do quá trình hoàn nhiệt không hoàn toàn 30
24 H. 2.8. Ảnh hưởng do có sự rò lọt môi chất công tác 31
25 H. 2.9. Ảnh hưởng do tồn tại không gian chết 32
26 H. 2.10. Đồ thị công của động cơ Stirling thực 33
27 H. 2.11. Ảnh hưởng do đặc điểm chuyển động của piston 33
28 H. 2.12. Ảnh hưởng do tổn thất khí động học 35
29 H. 2.13. Tổng ảnh hưởng sai lệch so với điều kiện lý tưởng 35
30 H. 2.14. Qui luật biến thiên thể tích theo góc quay trục khuỷu
của động cơ Stirling kiểu Alpha
38

31
H. 2.15. Sơ đồ biểu diễn biến thiên thể tích trong xylanh theo
góc quay trục khuỷu của động cơ Stirling kiểu Beta
46

32 H. 3.1. Mô tả hiện tượng hiệu ứng lồng kính 55
33 H. 3.2. Mặt cắt bộ thu năng lượng Mặt trời kiểu lồng kính
(2 lớp kính)

55
34 H. 3.3. Sơ đồ mạng nhiệt của bộ thu kiểu lồng kính với 2 lớp kính 57
35 H. 3.4. Sơ đồ mạng nhiệt tương đương của bộ thu 57
36 H. 3.5. Hệ gương và mặt thu 60
37 H. 3.6. Gương phẳng 61
38 H. 3.7. Nhà máy nhiệt điện mặt trời dùng hệ gương phẳng 62
39 H. 3.8. Gương nón cụt 62
40 H. 3.9. Bếp nấu bằng năng lượng mặt trời dùng gương nón cụt 63
41 H. 3.10. Gương nón với mặt thu hình ống trụ 64
42 H. 3.11. Ảnh của mặt trời qua gương Parabol 65
43 H. 3.12. Hệ thống cấp nhiệt dùng gương Parabol tròn xoay 66
44 H. 3.13. Gương Parabol trụ 66
45 H. 3.14. Mô hình chế tạo Parabol trụ 66
46 H. 3.15. Hệ thống cung cấp nhiệt dùng gương phản xạ Parabol trụ 67
47 H. 3.16. Động cơ Stirling kiểu Gamma chạy bằng năng lượng
mặt trời
71
48 H. 3.17. Hình ảnh bên ngoài bộ đôi động cơ Stirling – bơm
nước chạy bằng năng lượng mặt trời do Việt Nam chế tạo
72

49 H. 3.18. Sơ đồ động cơ Stirling sử dụng năng lượng mặt trời gián
tiếp (trường hợp một gương Parabol)
72

50 H. 4.1. Lưu đồ thuật toán 80
51 H. 4.2. Cửa sổ lệnh của MATLAB 85
52 H. 4.3. Cửa sổ nhập các thông số bộ thu năng lượng mặt trời 86
53 H. 4.4. Cửa sổ nhập các thông số động cơ Stirling 86
54 H. 4.5. Cửa sổ thông báo để chọn phương thức hiển thị kết quả 87

55 H. 4.6. Đồ thị áp suất và thể tích tức thời theo góc quay trục khuỷu 87
56 H. 4.7. Kết quả tính toán các thông số cơ bản của động cơ 88
57 H. 4.8. Các đồ thị nhận được từ kết quả tính chu trình động cơ mẫu 94
1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong lịch sử phát triển của nền văn minh nhân loại, nguồn năng lượng chủ yếu
được sử dụng là nguồn năng lượng hóa thạch. Tốc độ khai thác ồ ạt và sử dụng một
cách lãng phí các nguồn nhiên liệu hoá thạch trong suốt mấy trăm năm qua đã làm cho
chúng dần cạn kiệt, bên cạnh đó là sự ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ đốt
trong sử dụng nhiên liệu xăng, Diesel cũng như tiếng ồn từ các động cơ này là những
vấn đề lớn đang được các nhà khoa học quan tâm và giải quyết.
Nếu xét riêng về nhiên liệu dùng cho các loại động cơ nhiệt, thì đây là vấn đề
đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Đặc biệt là vấn đề
nhiên liệu thay thế dùng cho động cơ đốt trong, với mục tiêu đáp ứng yêu cầu về năng
lượng ngày một cao và giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra. Song song
với việc tìm và phát triển nguồn nhiên liệu thay thế, các nhà khoa học cũng đang tích
cực nghiên cứu, sáng tạo ra những động cơ mới thân thiện với môi trường. Vì thế
trong tương lai, động cơ đốt trong có thể dần được thay thế bởi các loại động cơ khác.
Động cơ Stirling là loại động cơ đốt ngoài, có thể sử dụng bất kỳ nguồn nhiệt
nào, trong đó phải kể đến các nguồn nhiệt sạch như địa nhiệt, nước nóng của các suối
nóng tự nhiên, năng lượng mặt trời, v.v. Theo các nhà khoa học, nếu tìm cách nâng
cao hiệu suất nhiệt của động cơ Stirling thì đây sẽ là một loại động cơ có rất nhiều
tiềm năng trong tương lai.
Ở nước ta, cũng có những nghiên cứu chế tạo ứng dụng động cơ Stirling. Mới
đây, trường Đại học bách khoa Đà nẵng đã chế tạo thành công động cơ Stirling chạy
bằng năng lượng mặt trời, nhưng hiệu quả hoạt động của động cơ chưa cao.
Việc nghiên cứu ứng dụng động cơ nói chung, động cơ Stirling nói riêng, trước
hết nên bắt đầu từ việc nghiên cứu chu trình hoạt động của động cơ. Từ đó chúng ta có
thể tìm ra những giải pháp tích cực để nâng cao hiệu suất của chu trình, và sau đó là
nâng cao hiệu suất có ích và các chỉ tiêu khác của động cơ.

Đối với chu trình động cơ đốt trong, các nhà khoa học trên thế giới và trong
nước đã có nhiều công trình nghiên cứu và được ứng dụng có hiệu quả cao trong thực
tiễn. Có những chương trình, phần mền chuyên dụng để tính chu trình nhiệt động động
cơ đốt trong cho kết quả đáng tin cậy. Riêng đối với chu trình động cơ Stirling, các kết
quả nghiên cứu có thể chưa được công bố rộng rãi, đặc biệt ở Việt Nam chưa có công
trình nghiên cứu sâu về chu trình nhiệt động động cơ Stirling.
2
Nhằm mục đích tìm hiểu sâu hơn về động cơ Stirling, bổ sung tư liệu về loại
động cơ này phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực thiết bị năng
lượng, tôi được giao thực hiện luân văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu xây dựng
chương trình tính chu trình nhiệt động của động cơ Stirling sử dụng năng lượng mặt
trời”.
Nội dung của luận văn được trình bày trong 4 chương :
Chương 1. Tổng quan về động cơ Stirling. Giới thiệu các loại động cơ Stirling,
nguyên tắc hoạt động, lịch sử phát triển và ứng dụng động cơ Stirling. Phân tích những
ưu nhược điểm và ứng dụng của động cơ Stirling.
Chương 2. Chu trình nhiệt động của động cơ Stirling. Phân tích chu trình lý
thuyết, phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến chu trình nhiệt động thực tế của động cơ
Stirling. Giới thiệu và phân tích phương pháp tính chu trình nhiệt động của Schmidt
đối với động cơ Stirling.
Chương 3. Thiết bị nhiệt mặt trời. Giới thiệu khái quát về năng lượng mặt trời,
cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị nhiệt mặt trời, các bộ thu năng lượng mặt trời và động
cơ Stirling sử dụng năng lượng mặt trời.
Chương 4. Chương trình tính chu trình nhiệt động của động cơ Stirling sử dụng
năng lượng mặt trời. Lựa chọn phần mềm ứng dụng, các bước tính, kết quả tính toán
chu trình nhiệt động động cơ Stirling sử dụng năng lượng mặt trời. Phân tích lý thuyết
hai yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của động cơ Stirling sử dụng
năng lượng mặt trời.
Mặc dù đã tồn tại và phát triển trong gần hai thế kỷ qua, nhưng động cơ Stirling
vẫn còn là đề tài mới mẻ ở Việt Nam, hầu như không thấy đề cập đến một cách cụ thể

trong các sách giáo khoa về động cơ nhiệt. Những nội dung được trình bày trong luận
văn dựa trên một số tài liệu, các thông tin thu thập được từ các trang web và đề tài luận
văn thạc sĩ của một số học viên các khóa trước. Trong bối cảnh đó, luận văn khó tránh
khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quí Thầy, Cô
và đồng nghiệp.
Học viên
Phạm Ngọc Hiển



3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ STIRLING

1.1. Nguyên lý hoạt động và phân loại động cơ Stirling
1.1.1. Nguyên lý hoạt động của động cơ Stirling
Động cơ Stirling do ông Robert Stirling - mục sư người Scotland - sáng chế vào
năm 1816 với tên gọi ban đầu là “Động cơ khí nóng”. Trong suốt lịch sử tồn tại và
phát triển của mình, động cơ Stirling đã không ngừng được cải tiến và hoàn thiện cả về
cấu trúc và cách thức hoạt động. Nguyên lý hoạt động tổng quát của động cơ Stirling
tương tự như hoạt động của cặp xylanh - piston chứa không khí bên trong được cấp
nhiệt và làm mát như trên H. 1.1. Không khí được chứa trong không gian kín được
giới hạn bởi đỉnh piston, nắp và thành xylanh. Giả sử lúc đầu toàn bộ thiết bị có nhiệt
độ bằng nhiệt độ môi trường, không khí bên trong có áp suất tạo ra lực cân bằng với
lực đẩy của lò xo. Với điều kiện đó, piston sẽ đứng yên ở vị trí cân bằng (H. 1.1a).

H. 1.1. Các quá trình cấp nhiệt và làm mát không khí trong xylanh
a - Vị trí ban đầu; b - Quá trình cấp nhiệt; c - Vị trí ngừng cấp nhiệt
và bắt đầu làm mát; d. Quá trình làm mát

Nếu cấp nhiệt cho không khí trong xylanh bằng cách đốt nóng một đầu xylanh,
nhiệt độ và áp suất không khí trong xylanh sẽ tăng lên. Áp suất tăng cao sẽ đẩy piston
chuyển động và sinh ra công cơ học (H. 1.1b). Khi piston chuyển động đến gần phía
cuối xylanh, ngừng cấp nhiệt, đồng thời tiến hành làm mát khí trong xylanh (H. 1.1c).
(a)
(c)
(d)
(Q
2
)

(b)
(Q
1
)

4

Khi được làm mát, nhiệt độ và áp suất của không khí trong xylanh giảm xuống, piston
chuyển động ngược lại về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lò so (H. 1.1d). Lặp lại các
quá trình cấp nhiệt và làm mát như trên sẽ thu được công cơ học, tức là đã biến được
nhiệt năng thành cơ năng.
Vấn đề đặt ra là làm thế nào để các quá trình cấp nhiệt và làm mát diễn ra một
cách liên tục, đồng thời phải được phối hợp nhịp nhàng với chuyển động của piston
một cách tự động. H. 1.2 trình bày sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ bản của
động cơ Stirling.











H. 1.2. Mô hình hoạt động của động cơ Stirling
1 - Lò xo; 2 - Nguồn nhiệt; 3 - Cặp xylanh - piston;
4 - Thanh truyền; 5 - Bánh đà; 6 - Dây cáp; 7 - Puli

Nguồn nhiệt (2) được điều khiển một cách tự động nhờ sự liên động với trục
khuỷu thông qua dây cáp (6), cấp nhiệt đúng giai đoạn cần thiết để giúp cho khí công
tác giãn nở, đẩy piston đi từ bên trái sang bên phải sinh công có ích. Khi piston đi đến
tận cùng bên phải và bắt đầu đi ngược lại, nguồn nhiệt được lò xo kéo về, không thực
hiện đốt nóng khí trong xylanh nữa, đồng thời khí công tác được làm mát nhờ trao đổi
nhiệt với môi trường bên ngoài.
1.1.2. Phân loại động cơ Stirling

Cho đến nay, động cơ Stirling đã được nghiên cứu và chế tạo có cấu trúc khá đa
dạng, dải công suất từ vài W đến hàng ngàn kW và được sử dụng cho nhiều mục đích
khác nhau. Có thể phân loại động cơ Stirling theo các tiêu chí khác nhau như trong
bảng 1.1.

3
2
1
5
6
7
4
5
Bảng 1.1. Phân loại động cơ Stirling
Tiêu chí phân loại Các loại động cơ Stirling
Theo môi chất
công tác (MCCT)
 Động cơ Stirling sử dụng MCCT là không khí,
 Động cơ Stirling sử dụng MCCT là khí hydrô (H
2
),
 Động cơ Stirling sử dụng MCCT là khí helium (He).
Theo nguồn nhiệt
 Động cơ Stirling chạy bằng nhiên liệu (than, dầu, khí
đốt, v.v.),
 Động cơ Stirling chạy bằng năng lượng mặt trời,
 Động cơ Stirling chạy bằng địa nhiệt, v.v.
Theo mục đích sử
dụng
 Tổ hợp máy phát điện Stirling,

 Máy lạnh Stirling,
 Động cơ Stirling cho ôtô,
 Động cơ Stirling cho tàu thủy, v.v.
Theo đặc điểm cấu
tạo
 Động cơ Stirling kiểu alpha,
 Động cơ Stirling kiểu beta,
 Động cơ Stirling kiểu gamma,
 Động cơ Stirling một xylanh,
 Động cơ Stirling nhiều xylanh,
 Động cơ Stirling có piston tác dụng kép,
 Động cơ Stirling chữ V,
 Động cơ Stirling hình sao,
 Động cơ Stirling xylanh quay, v.v.

H. 1.3. Các loại động cơ piston con trượt
1. Piston lực; 2. Buồng nén; 3. Bộ làm nguội; 4. Bộ hoàn nhi
ệt;
5. Bộ cấp nhiệt; 6. Buồng giãn nở; 7. Con trượt (piston phụ)
5

4

3

2

1
6

7

(a)
5

4

3

2

1
7 6
(b)
6

1.2. Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động
của một số động cơ Stirling điển hình
1.2.1. Động cơ Stirling kiểu Alpha
1.2.1.1. Đặc điểm cấu tạo
H. 1.6 giới thiệu cấu tạo động cơ Stirling kiểu Alpha, còn được gọi là động cơ
Stirling kiểu hai piston (two pistons type Stirling engine), chức năng của các bộ phận
cơ bản như sau:
- Bộ cấp nhiệt là bộ phận có chức năng cấp nhiệt cho MCCT. Nguồn nhiệt cấp
cho động cơ Stirling có thể được cung cấp từ việc đốt cháy nhiên liệu là xăng, dầu,
than, củi… hoặc từ năng lượng mặt trời, v.v.

6
5
4
3
2
1
7
8
9
10
11
H. 1.6. Sơ đồ cấu tạo động cơ Stirling kiểu Alpha
1. Trục khuỷu; 2. Thanh truyền; 3. Xylanh lực; 4. Piston giãn nở
;
5. Không gian giãn nở; 6. Bộ cấp nhiệt; 7. Bộ hồi (hoàn) nhiệt
;
8. Bộ làm mát; 9. Không gian nén; 10. Piston nén; 11. Bánh đà


H. 1.4. Động cơ Stirling kiểu chữ V

H. Bộ cấp nhiệt; R. Bộ hoàn nhiệt;

C. Bộ làm mát

H. 1.5. Động cơ Stirling hình sao,
xylanh quay
Nước nóng là nguồn nhiệt, không khí
là môi chất làm mát

7
- Bộ hoàn nhiệt là bộ phận có chức năng thu nhận nhiệt của MCCT khi nó đi từ
không gian giãn nở có nhiệt độ cao sang không gian nén có nhiệt độ thấp hơn và
truyền lại phần nhiệt đã thu nhận cho MCCT khi MCCT đi ngược trở lại. Có thể xem
bộ hoàn nhiệt như một thiết bị tận dụng năng lượng. Động cơ Stirling vẫn có thể hoạt
động khi không có bộ hoàn nhiệt, nhưng trường hợp này hiệu suất của động cơ sẽ thấp
hơn.
- Bộ làm mát là nơi MCCT thải nhiệt ra môi trường bên ngoài. Đối với động cơ
Stirling, MCCT có thể được làm mát bằng không khí hoặc nước.
- Piston giãn nở và piston nén: piston giãn nở là bộ phận tiếp nhận áp lực của
MCCT trong quá trình giãn nở để sinh công cơ học. Piston nén là bộ phận có chức
năng nén và đẩy MCCT từ không gian nén qua các bộ trao đổi nhiệt về không gian
giãn nở. Hai piston giãn nở và nén được đặt lệch pha nhau một góc thường là 90
0
.
- Xylanh giãn nở và xylanh nén: xylanh giãn nở là bộ phận dẫn hướng piston
giãn nở và cùng với đỉnh piston giãn nở tạo ra không gian giãn nở. Xylanh nén là bộ
phận dẫn hướng piston nén và cùng với đỉnh piston nén tạo ra không gian nén.
- Không gian giãn nở là không gian nằm giữa piston giãn nở và bộ cấp nhiệt.
Tại không gian giãn nở, MCCT có nhiệt độ và áp suất cao sẽ giãn nở đồng thời đẩy
piston giãn nở từ phía điểm chết trên đến điểm chết dưới để sinh công.
- Không gian nén là nơi MCCT được được đẩy từ không gian giãn nở qua sau
khi được làm mát, sau đó MCCT được nén và đẩy trở lại không gian giãn nở.
- Cơ cấu truyền lực: bao gồm các bộ phận có chức năng tiếp nhận lực đẩy của
MCCT và truyền lực đó đến các máy công tác, đồng thời nó có nhiệm vụ phối hợp

chuyển động của các piston. Cơ cấu truyền lực của động cơ Stirling kiểu Alpha có thể
có cấu tạo kiểu thanh truyền - trục khuỷu tương tự như ở động cơ đốt trong hoặc có thể
có các cấu trúc đặc biệt khác.
1.2.1.2. Nguyên lý hoạt động
Tương tự như động cơ xăng và động cơ Diesel thông dụng, động cơ Stirling
hoạt động theo kiểu chu kỳ, tức là có các chu trình công tác nối tiếp nhau. Mỗi chu
trình công tác là một giai đoạn làm việc tương ứng với một lần sinh công. Nguyên lý
hoạt động của động cơ Stirling kiểu Alpha được thể hiện trên H. 1.7. Mỗi chu trình
công tác gồm 4 quá trình cơ bản.
Quá trình nén: Trong quá trình nén, cả hai piston giãn nở và piston nén đều đi
8
lên, MCCT được nén lại trong không gian giữa hai đỉnh của hai piston). MCCT trong
không gian nén được làm mát để duy trì nhiệt độ không đổi tương ứng với mức nhiệt
độ nhỏ nhất của chu trình (T
min
). Quá trình nén kết thúc khi thể tích giữa hai không
gian trên đỉnh piston nén và piston giãn nở đạt giá trị nhỏ nhất, tức là khi piston giãn
nở đi đến điểm chết trên (H. 1.7a).





Quá trình cấp nhiệt: Nhờ trục khuỷu tiếp tục quay, piston giãn nở bắt đầu từ
điểm chết trên (ĐCT) đi xuống, piston nén vẫn tiếp tục đi lên đẩy MCCT từ không
gian nén sang không gian buồng giãn nở. Trên đường lưu thông từ không gian nén
sang không gian giãn nở, MCCT được sấy nóng đến nhiệt độ T
hn
trong bộ hoàn nhiệt,
sau đó MCCT được đốt nóng trong bộ cấp nhiệt đến nhiệt độ cao nhất của chu trình

(T
max
) và áp suất của MCCT cũng đạt được giá trị lớn nhất (p
max
) rồi đi vào không gian
H. 1.7. Biểu diễn nguyên lý hoạt động của động cơ Sirling kiểu Alpha
a. Vị trí cuối quá trình nén; b. Vị trí cuối quá trình cấp nhiệt; c. Vị trí cuối
quá trình giãn nở sinh công; d. Vị trí cuối quá trình nhả nhiệt
9
giãn nở. Quá trình cấp nhiệt kết thúc khi piston nén đi tới điểm chết trên (H. 1.7b).
Trong quá trình cấp nhiệt, piston giãn nở đi xuống, còn piston nén đi lên, thể tích của
MCCT coi như không đổi (cấp nhiệt đẳng tích).
Quá trình giãn nở sinh công: Ở trạng thái nhiệt độ T
max
và áp suất p
max
, MCCT
trong không gian giãn nở thực hiện quá trình giãn nở, đẩy piston chuyển động về phía
điểm chết dưới (ĐCD) và sinh công có ích. Đồng thời piston nén bắt đầu đi xuống.
Quá trình giãn nở kết thúc khi piston giãn nở đi tới ĐCD (H. 1.7c).
Quá trình nhả nhiệt: Piston giãn nở bắt đầu đi lên, piston nén tiếp tục đi xuống.
Sau khi giãn nở để sinh công, MCCT được piston giãn nở đẩy từ không gian giãn nở
sang không gian nén. Trên đường đi qua bộ hoàn nhiệt, MCCT nhả nhiệt cho bộ hoàn
nhiệt (một phần nhiệt còn lại của MCCT sau giãn nở được bộ hoàn nhiệt thu và giữ
lại). Đồng thời khi đi qua bộ làm mát, MCCT còn được làm mát giảm nhiệt độ xuống
giá trị T
min
. Trong quá trình nhả nhiệt, piston giãn nở đi lên và piston nén đi xuống nên
thể tích của MCCT coi như không đổi. Quá trình nhả nhiệt kết thúc khi piston nén tới
ĐCD (H. 1.7d). Sau đó chu trình mới lại được bắt đầu.

Như vậy, trong mỗi chu trình công tác, MCCT lưu thông một lần từ không gian
nén sang không gian giãn nở và một lần ngược trở lại từ không gian giãn nở sang
không gian nén. Trong đó có một lần sinh công có ích.
1.2.2. Động cơ Stirling kiểu Beta
1.2.2.1. Đặc điểm cấu tạo
Động cơ Stirling kiểu Beta còn được gọi là động cơ Stirling kiểu piston phụ
(hay con trượt). Các bộ phận cơ bản của động cơ Stirling kiểu Beta (H. 1.8) bao gồm:
piston lực, piston phụ, bộ cấp nhiệt, bộ hoàn nhiệt, bộ làm mát, cơ cấu truyền lực.
Piston lực và piston phụ cùng được đặt trong một xylanh. Piston phụ chỉ có nhiệm vụ
đẩy MCCT từ không gian nén sang không gian giãn nở. Các bộ phận khác có chức
năng tương tự như ở động cơ Stirling kiểu Alpha.
1.2.2.2. Nguyên lý hoạt động
Quá trình nén: Quá trình nén bắt đầu khi piston phụ đi từ ĐCT về phía ĐCD,
lúc này piston lực đang trong hành trình đi lên ĐCT (H. 1.9a). MCCT được nén lại và
tiếp tục được làm mát để duy trì nhiệt độ không đổi tương ứng với mức nhiệt độ nhỏ
nhất của chu trình (T
min
). Quá trình nén kết thúc khi piston lực lên đến ĐCT.
10

Quá trình cấp nhiệt: Môi chất công tác từ không gian nén được piston phụ tiếp
tục đẩy sang không gian giãn nở (H. 1.9b). Khi đi qua bộ hoàn nhiệt, MCCT được sấy
nóng lên đến nhiệt độ T
hn
, sau đó MCCT được bộ cấp nhiệt đốt nóng đến nhiệt độ cao
nhất của chu trình (T
max
) và áp suất của MCCT cũng đạt được giá trị lớn nhất (p
max
),
sau đó MCCT đi vào không gian giãn nở. Quá trình cấp nhiệt kết thúc khi piston phụ
tới ĐCD. Do cả hai piston cùng đi xuống nên thể tích của MCCT trong quá trình cấp
nhiệt coi như không đổi.
H. 1.8. Sơ đồ cấu tạo động cơ Stirling kiểu Beta
1. Bộ làm mát; 2. Bộ hoàn nhiệt; 3. Bộ cấp nhiệt; 4. Không gian giãn nở;
5. Piston phụ (con trượt); 6. Không gian nén; 7. Piston lực

3
2
1
4
5
6
7
H. 1.9. Biểu diễn nguyên lý hoạt động của động cơ Sirling kiểu Beta
a. Vị trí đầu quá trình nén; b. Vị trí đầu quá trình cấp nhiệt; c. Vị trí đầu quá
trình giãn nở; d. Vị trí đầu quá trình nhả nhiệt
(a) (b)
Q
1
(c) (d)
Q
2
11
Quá trình giãn nở: MCCT trong không gian giãn nở có nhiệt độ và áp suất cao
đi qua phần trống giữa xylanh và piston phụ, đẩy piston lực đi xuống thực hiện quá
trình giãn nở và sinh công (H. 1.9c). Quá trình giãn nở kết thúc khi piston lực đi tới
ĐCD.
Quá trình làm mát: Piston phụ đi lên và đẩy MCCT từ không gian giãn nở
sang không gian nén (H. 1.9d). Trên đường đi qua các bộ trao đổi nhiệt, một phần
nhiệt của MCCT được truyền cho bộ hoàn nhiệt, một phần được truyền cho môi chất
làm mát trong bộ làm mát. Do ở giai đoạn này cả hai piston cùng đi lên, thể tích của
MCCT coi như không thay đổi. Giai đoạn làm mát đẳng tích kết thúc khi piston phụ
lên đến ĐCT. Sau đó chu trình mới lại được bắt đầu.
Như vậy, trong một chu trình công tác của động cơ Stirling kiểu Beta, các quá
trình đẩy MCCT từ buồng giãn nở sang buồng nén và quá trình nén đẩy MCCT từ

buồng nén sang buồng giãn nở thực hiện không hoàn toàn. Vì có một phần MCCT đi
qua khoảng trống giữa piston phụ và xylanh. Điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến lưu
lượng MCCT đi qua các bộ trao đổi nhiệt, làm ảnh hưởng không tốt đến quá trình trao
đổi nhiệt. Tuy nhiên động cơ Stirling kiểu Beta vẫn được ứng dụng khá phổ biển vì có
kết cấu đơn giản.
1.2.3. Động cơ Stirling kiểu Gamma
1.2.3.1. Đặc điểm cấu tạo









Động cơ Stirling kiểu Gamma thuộc nhóm động cơ Stirling kiểu piston phụ. Có
cấu tạo tương tự như động cơ Stirling kiểu Beta, nhưng piston lực và piston phụ được
H. 1.10. Sơ đồ cấu tạo động cơ Stirling kiểu Gamma
1. Bộ làm mát; 2. Bộ hoàn nhiệt; 3. Bộ cấp nhiệt; 4. Không gian giãn nở;
5. Xylanh giãn nở; 6. Piston phụ; 7. Không gian nén; 8. Xylanh lực; 9. Piston lực

3
2
1
4
5
6
7
8

9


12
đặt trong hai xylanh riêng biệt (H. 1.10). Cũng giống như động cơ Stirling kiểu Beta,
piston phụ chỉ có nhiệm vụ đẩy MCCT từ không gian nén sang không gian giãn nở.
Piston lực có nhiệm vụ tiếp nhận lực giãn nở của MCCT và truyền ra ngoài dưới dạng
công cơ học.
1.2.3.2. Nguyên lý hoạt động
Quá trình nén: Piston phụ bắt đầu đi xuống từ ĐCT (H. 1.11a) và piston lực
đang đi lên, MCCT nén lại và được làm mát để giữ nhiệt độ không đổi. Quá trình nén
kết thúc khi piston lực lên đến ĐCT (H. 1.11b).

Quá trình cấp nhiệt: Piston lực bắt đầu đi xuống, piston phụ tiếp tục đi xuống
(H. 1.11b), piston phụ đẩy MCCT trong không gian nén đi qua các bộ trao đổi nhiệt
sang không gian giãn nở. Tại bộ hoàn nhiệt, MCCT được sấy nóng và tăng nhiệt độ
(a)

(b)

H. 1.11. Biểu diễn nguyên lý hoạt động của động cơ Sirling kiểu Gamma
a. Vị trí đầu quá trình nén; b. Vị trí đầu quá trình cấp nhiệt; c. Vị trí đầu quá
trình giãn nở; d. Vị trí đầu quá trình nhả nhiệt.
Q
1

(c)

(d)

Q
2

13
lên đến T
hn
và khi đi qua bộ cấp nhiệt, MCCT tiếp tục được nung nóng đến nhiệt độ
T
max
. Ở giai đoạn này, cả hai piston cùng đi xuống do đó thể tích MCCT coi như
không đổi. Giai đoạn cấp nhiệt đẳng tích kết thúc khi piston phụ xuống đến ĐCD (H.
1.11c).
Quá trình giãn nở sinh công: Môi chất công tác sau khi được cấp nhiệt, có nhiệt
độ và áp suất cao, thực hiện giãn nở đẩy piston lực đi xuống sinh công có ích. Piston
phụ bắt đầu từ ĐCD đi về phía ĐCT (H. 1.11c). Quá trình giãn nở sinh công kết thúc
khi piston lực xuống đến ĐCD (H. 1.11d).
Quá trình nhả nhiệt: Piston lực bắt đầu đi lên, piston phụ tiếp tục đi lên và đẩy
MCCT từ không gian giãn nở đi sang không gian nén (H. 1.11d). Khi đi qua bộ hoàn
nhiệt, MCCT truyền nhiệt cho bộ hoàn nhiệt, đi qua bộ làm mát để tiếp tục làm mát.
Cả hai piston đi lên, thể tích coi như không đổi. Giai đoạn làm mát đẳng tích kết thúc
khi piston phụ lên đến điểm chết trên (H. 1.11d). Sau đó chu trình mới lại được bắt
đầu.
1.2.4. So sánh các kiểu động cơ Stirling
Tuy về hình thức cấu tạo có khác nhau, nhưng nguyên lý hoạt động của các kiểu
động cơ Stirling vừa giới thiệu ở trên cơ bản là như nhau. Một chu trình công tác của
chúng đều diễn ra theo thứ tự bốn quá trình: nén, cấp nhiệt, giãn nở và làm mát (nhả
nhiệt).
1.2.4.1. So sánh động cơ Stirling kiểu hai piston với kiểu piston phụ
So sánh giữa các động cơ Stirlinh kiểu piston phụ với kiểu hai piston, động cơ
Stirlinh kiểu piston phụ có những ưu điểm hơn kiểu hai piston như sau:

- Việc làm kín không gian công tác ở động cơ Stirling kiểu piston phụ thuận lợi
hơn, chỉ cần bố trí xéc măng kín khí cho một piston (piston lực). Vì yêu cầu đối với
việc làm kín không gian công tác ở động cơ Stirling là rất cao, đặc biệt trong trường
hợp MCCT không phải là không khí mà là các chất dễ cháy nổ hoặc có giá thành cao
như khí Hydrogen (H
2
) hoặc khí Helium (He).
- Một ưu điểm nữa của động cơ kiểu piston phụ là khối lượng chuyển động tịnh
tiến toàn bộ có thể nhỏ hơn ở động cơ kiểu hai piston. Chính điều này làm cho động cơ
kiểu piston phụ dễ cân bằng và ít rung động. Vì piston phụ không tạo ra cơ năng mà
chỉ chịu lực khí thể xuất hiện do tổn thất dòng khí động lực học và lực quán tính của
bản thân nó. Piston phụ có kết cấu nhẹ nên chỉ cần thanh truyền, ổ đỡ có khối lượng
14
nhỏ. Làm giảm đáng kể trọng lượng và tổn thất ma sát.
- Công suất của động cơ Stirling (theo cách tính gần đúng) là một hàm tuyến
tính của áp suất môi chất công tác. Vì vậy để nâng cao công suất riêng, ta có thể tăng
áp cho động cơ. Ở những động cơ nhỏ, việc tăng áp trong hộp trục khuỷu là rất thuận
tiện. Điều này không chỉ làm giảm nhẹ chức năng làm kín của xéc măng, mà còn giảm
bớt yêu cầu về độ bền của nhóm chi tiết piston, thanh truyền, ổ đỡ.
1.2.4.1. So sánh động cơ Stirling kiểu Beta với kiểu Gamam
Động cơ Stirling kiểu Beta và kiểu Gamma đều thuộc nhóm động cơ kiểu
piston phụ, mỗi kiểu cũng có những ưu điểm, nhược điểm khác nhau.
- Động cơ kiểu Beta, ứng với mỗi vòng quay của trục khuỷu, piston phụ và
piston lực cùng quét một phần thể tích của xylanh ở các thời điểm khác nhau, nên hiệu
quả sử dụng không gian công tác của xylanh tốt hơn kiểu Gamma.
- Trong động cơ kiểu Gamma, xylanh của piston phụ và xylanh của piston lực
tách rời nhau và được nối với nhau bằng một đường nối thông, bởi vậy thể tích này
không thể giảm xuống bằng không. Do đó thể tích chết của xylanh (thể tích mà piston
không quét tới) tăng lên, từ đó làm giảm công suất riêng của động cơ.
- Tuy nhiên so với động cơ kiểu Beta, động cơ kiểu Gamma có ưu điểm là dễ

bố trí cơ cấu dẫn động bằng thanh truyền trục khuỷu, vấn đề làm kín không gian công
tác cũng dễ dàng hơn.
1.2.5. So sánh động cơ Stirling với động cơ đốt trong
So với động cơ đốt trong thông dụng (động cơ xăng và động cơ Diesel), động
cơ Stirling có những ưu điểm sau đây:
- Động cơ Stirling có thể chạy được bằng bất kỳ loại nhiên liệu nào, từ nhiên
liệu hoá thạch (than đá, sản phẩm dầu mỏ) đến nhiên liệu tái tạo như gỗ, củi, .v.v.
Ngoài ra, động cơ Stirling cũng hoạt động tốt với các nguồn nhiệt thiên nhiên như địa
nhiệt, năng lượng mặt trời…
Nếu chạy bằng năng lượng mặt trời, địa nhiệt thì động cơ Stirling có thể coi là
loại động cơ sạch. Ngay cả trong trường hợp chạy bằng các loại nhiên liệu truyền
thống (xăng, nhiên liệu Diesel, ) thì nguy cơ gây ô nhiễm môi trường bởi khí thải
cũng thấp hơn nhiều, vì quá trình cháy ở động cơ Stirling diễn ra liên tục và ở bên
ngoài không gian công tác của động cơ, nên việc điều khiển quá trình cháy sẽ dễ dàng
hơn nhiều so với động cơ đốt trong, nhiên liệu có điều kiện để cháy hoàn toàn.
15
- Chu trình công tác của động cơ Stirling thuộc loại chu trình kín, tức là không
có sự trao đổi MCCT với môi trường bên ngoài, nên động cơ Stirling có thể hoạt động
ở bất cứ nơi đâu nếu có sự chênh lệch nhiệt độ.
- Khi hoạt động, độ ồn và rung động của động cơ Stirling thấp hơn, do không
có sự biến đổi áp suất của MCCT một cách đột ngột và không có cơ cấu nạp - thải
(xupap) như ở động cơ đốt trong.
- Sản phẩm cháy không tiếp xúc trực tiếp với các bộ phận chuyển động, vì vậy
cường độ mài mòn và ăn mòn thấp hơn, tuổi thọ động cơ lớn hơn. Lượng tiêu thụ dầu
bôi trơn gần như không đáng kể.
- Động cơ Stirling có cấu tạo và kiểu dáng rất đa dạng, một số đơn giản có thể
làm theo kích thước nhỏ như đồ chơi đến các kích thước rất lớn. Công suất thiết kế có
thể rất nhỏ từ một Watt đến hàng ngàn Watt cho mỗi xylanh.
- Phạm vi ứng dụng phong phú, động cơ Stirling có thể sử dụng làm máy động
lực trên ô tô, tàu thuỷ, máy bay, máy làm lạnh, bơm nhiệt,

Tuy có nhiều ưu điểm, động cơ Stirling cũng không tránh khỏi một số nhược
điểm như sau:
Nhược điểm chính của động cơ Stirling cao cấp là vừa đắt tiền vừa phức tạp.
Các loại động cơ đơn giản khác thì rẻ tiền nhưng có hiệu suất và công suất riêng không
cao.
Hiện tại, giá thành trên một đơn vị công suất của động cơ Stirling vẫn đắt hơn
nhiều động cơ Diesel, ngay cả khi không tính đến giá cả thì hiện nay số lượng động cơ
Stirling đã được sử dụng vẫn còn hạn chế.
Những động cơ có hiệu suất nhiệt và công suất riêng cao thì nảy sinh các vấn đề
phức tạp trong việc thiết kế và phương pháp truyền nhiệt, công nghệ bao kín, vật liệu
và công nghệ chế tạo.
1.3. Sơ lược lịch sử phát triển động cơ Stirling
Động cơ Stirling do ông Robert Stirling - mục sư người Scotland - sáng chế vào
năm 1816 với tên gọi ban đầu là “Động cơ khí nóng”. Trong hệ thống phân loại động
cơ nhiệt, động cơ Stirling được xếp vào nhóm động cơ đốt ngoài, đó là loại máy có
chức năng chuyển hoá nhiệt năng thành cơ năng, trong đó nhiệt được sinh ra bằng cách
đốt cháy nhiên liệu bên ngoài không gian công tác của động cơ.

16









Động cơ Stirling đầu tiên Robert Stirling sáng chế vào năm 1816 (H. 1.12). Đó
là động cơ kiểu con trượt, xylanh đơn, công suất 1500 W, nhiên liệu là than đá. Xylanh

có đường kính 0,6 m, chiều dài 2m. Lúc mới ra đời, động cơ Stirling được đánh giá
rất cao về tính an toàn vì nó không bị nổ như trường hợp nồi hơi của động cơ hơi nước
phổ biến vào thời gian đó
Thành công rực rỡ của động cơ Stirling do J. Ericsson - kỹ sư người Thụy Điển
mang lại với việc chế tạo động cơ Stirling có công suất từ 0,5  5 HP và đã bán được
gần 2000 chiếc ở Anh và Mỹ vào khoảng năm 1850. Sau thời gian này, động cơ
Stirling tiếp tục được chế tạo và hoàn thiện về kết cấu cũng như nâng cao công suất và
hiệu suất. Tuy nhiên, sau khi xuất hiện động cơ xăng (năm 1878) và động cơ Diesel
(năm 1893), động cơ Stirling mất dần ưu thế và gần như bị lãng quên một thời gian dài
trong suốt nửa đầu thế kỷ XX.












H. 1.12. Động cơ Stirling do Robert Stirling sáng chế năm 1816

H. 1.13 . Tổ hợp động cơ Stirling – máy phát điện của công ty Philips
17
Vào khoảng những năm 1940, động cơ Stirling lại xuất hiện khá phổ biến dưới
dạng tổ hợp máy phát điện xách tay do công ty Philips (Hà Lan) chế tạo. Động cơ
Stirling đã được áp dụng lai máy phát điện cỡ nhỏ, có thể hoạt động trong một thời
gian dài mà không cần đến sự chăm sóc của con người, rất phù hợp ở các vùng xa,

miền núi, hải đảo. Công suất phát điện từ vài Watt đến vài kilô Watt, nhưng phổ biến
nhất là từ 200 ÷ 500 W. Các máy phát điện này được dùng ở nhiều mục đích nhưng
chủ yếu là các trạm hải đăng, các trạm khí tượng tự động, các trạm khuếch đại tín hiệu
thông tin.v.v.
Cũng trong thời gian này, động cơ Stirling được nghiên cứu và thử nghiệm như
là một loại máy lạnh. Rất nhiều loại máy làm lạnh của công ty Phillips được đưa ra thị
trường có công suất một phần của Watt đến các máy công nghiệp lớn có năng lực làm
lạnh tới hàng ngàn kilô Watt. Bên cạnh công ty Phillips Bắc Mỹ, còn có các công ty
khác nhanh chóng đưa ra thị trường các loại động cơ – máy làm lạnh cỡ nhỏ, như công
ty Malaker Laboraties, công ty hàng không The Hughes ở California Nhưng chỉ một
thời gian ngắn sau đó, một lần nữa động cơ Stirling dưới dạng máy phát điện cỡ nhỏ
lại bị loại bỏ dần bởi sự xuất hiện của acqui. Vì acqui có khả năng dự trữ và cung cấp
điện năng tiện dụng hơn nhiều so với động cơ Stirling – máy phát.
Mặc dù vậy, động cơ Stirling vẫn được quan tâm trong suốt thế kỷ XIX bởi tính
chất có một không hai của nó. Nếu chu trình nhiệt động được thực tiễn hoá thì hiệu
suất nhiệt của động cơ Stirling sẽ tương đương với hiệu suất chu trình Carnot. Tức là
hiệu suất nhiệt của động cơ Stirling cao hơn hiệu suất nhiệt của bất kỳ loại động cơ
nhiệt nào đã được sáng chế vào thời kỳ đó.











H. 1.14. Động cơ Stirling ứng dụng vào những năm 1860

Kiểu con trượt (piston phụ) xylanh đơn
Đường kính xylanh d
xl
= 370mm; hành trình piston s = 175mm; tốc độ vòng
quay trục n = 100v/ph; công suất N = 0,97kW.