Techniklexikon

Stirling-Kreisprozess

Thermodynamik und statistische Physik, ein Vergleichsprozess für den Stirling-Motor mit isothermer Kompression und Expansion und isochorer Wärmeübertragung. Der Kreisprozess erfolgt in der Folge der Zustandsänderungen (siehe Abb.)

1-2: isotherme Kompression, wobei die Wärme Q₁₂ nach aussen abgeführt und Arbeit über den Arbeitskolben zugeführt wird;

2-3: isochore innere Wärmezufuhr der Wärme Q₂₃ = |Q₄₁| von einem zuvor erwärmten Regenerator (Verdrängerkolben);

3-4: isotherme Expansion, Wärmezufuhr der Wärme  von aussen, Arbeit wird über den Arbeitskolben nach aussen abgeführt;

4-1: isochore innere Wärmeabfuhr von Q₄₁ an den Regenerator (Verdrängerkolben), der sich dabei erwärmt.

Der thermische Wirkungsgrad h_th für den Stirling-Kreisprozess beträgt , wobei T₁ die Temperatur im Zustand 1 und T₃ die im Zustand 3 ist; er ist gleich dem Wirkungsgrad des Carnotschen Kreisprozesses.

Wird der Kreisprozess linksläufig betrieben, so lässt sich eine Gaskältemaschine realisieren, mit der Temperaturen bis zu 12 K erreicht werden können.

Stirling-Kreisprozess: p-V-Diagramm des Stirling-Prozesses.