স্টার্লিং ইঞ্জিন কি? স্টার্লিং ইঞ্জিন কিভাবে কাজ করে? স্টার্লিং ইঞ্জিন কিভাবে আবিষ্কৃত হয়েছিল? কোন এলাকায় এটি ব্যবহার করা হয়? কিভাবে তাপ শক্তি গতি শক্তিতে রূপান্তরিত হয়? স্টার্লিং ইঞ্জিন সম্পর্কে বিশদ বিবরণ আমাদের নিবন্ধে রয়েছে।
স্টার্লিং ইঞ্জিন কি?
একটি স্টার্লিং ইঞ্জিন হল একটি যন্ত্র যা একটি বদ্ধ চেম্বারের বাহ্যিক উত্তাপ দ্বারা উত্পন্ন শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে। গরম বাতাসের ইঞ্জিন হিসেবেও পরিচিত। উত্তপ্ত বায়ু প্রসারিত এবং সংকুচিত হওয়ার সাথে সাথে ইঞ্জিনটি চলতে শুরু করে। এটি 1816 সালে স্কটিশ পুরোহিত, রেভারেন্ট রবার্ট স্টার্লিং দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল। ইঞ্জিনটি তার ভাই জেমস স্টার্লিং তৈরি করেছিলেন। উদ্ভাবকদের সময়ে, বাষ্পচালিত মেশিন ব্যবহার করা হত এবং সেগুলি বেশ বিপজ্জনক ছিল। তারা আরো নির্ভরযোগ্য বিকল্প খুঁজে বের করার জন্য সেট আপ. তারা যা চেয়েছিল তাপ শক্তিকে সরাসরি গতি শক্তিতে রূপান্তর করতে।
স্টার্লিং ইঞ্জিনে কী আছে?
- পাওয়ার পিস্টন (ডিসপ্লেসার): এটি বন্ধ চেম্বারে গ্যাস সরানোর কাজ করে। এটি সাধারণত বিটা টাইপ এবং আলফা টাইপ ইঞ্জিনে ব্যবহৃত হয়।
- পিস্টন: এটি ইঞ্জিনের সিলিন্ডারে নড়াচড়া করে তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করতে সহায়তা করে।
- ফ্লাইহুইল: এটি সেই কাঠামো যার সাথে পিস্টন সংযুক্ত থাকে। এই কাঠামোর কাজ হল উত্পন্ন যান্ত্রিক শক্তিকে চলমান অংশগুলিতে স্থানান্তর করা।
- শীতল: এটি বন্ধ চেম্বারে গ্যাস ঠান্ডা করতে সাহায্য করে। এটি ইঞ্জিনকে দীর্ঘ সময়ের জন্য ব্যবহার করতে সাহায্য করে।
- হিটার: এটি ইঞ্জিনের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অংশ। তাপ শক্তিকে গতি শক্তিতে রূপান্তর করতে এটি বন্ধ চেম্বারে গ্যাসকে উত্তপ্ত করতে ব্যবহৃত হয়।
এছাড়াও, কিছু ইঞ্জিনের প্রকারে, এটি এগুলি ছাড়াও বিভিন্ন উপাদানে ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি সম্পূর্ণরূপে বিকাশকারীদের বিবেচনার ভিত্তিতে।
স্টার্লিং ইঞ্জিনের কাজের নীতি
একটি স্টার্লিং ইঞ্জিন একটি উত্তাপযুক্ত পরিমাণে কার্যকরী গ্যাস (সাধারণত বায়ু বা গ্যাস যেমন হিলিয়াম, হাইড্রোজেন) বারবার গরম এবং শীতল করার মাধ্যমে কাজ করে।
গ্যাসটি গ্যাস আইন দ্বারা সংজ্ঞায়িত আচরণ প্রদর্শন করে (চাপ, তাপমাত্রা এবং আয়তনের সাথে সম্পর্কিত)। যখন গ্যাস উত্তপ্ত হয়, কারণ এটি একটি উত্তাপযুক্ত স্থানে থাকে, তখন এর চাপ বেড়ে যায় এবং পাওয়ার পিস্টনকে প্রভাবিত করে, একটি পাওয়ার স্ট্রোক তৈরি করে। যখন গ্যাস ঠাণ্ডা হয়, তখন চাপ কমে যায় এবং ফলস্বরূপ পিস্টন তার রিটার্ন স্ট্রোকে করা কিছু কাজ ব্যবহার করে গ্যাসকে পুনরায় সংকুচিত করতে। ফলে নেট কাজ টাকুতে বল তৈরি করে। কার্যকারী গ্যাস পর্যায়ক্রমে গরম এবং ঠান্ডা তাপ এক্সচেঞ্জারগুলির মধ্যে প্রবাহিত হয়। কাজের গ্যাস পিস্টন সিলিন্ডারের মধ্যে সিল করা হয়। তাই এখানে কোনো নিষ্কাশন গ্যাস নেই। অন্যান্য ধরণের পিস্টন ইঞ্জিনের মতো, ভালভের প্রয়োজন নেই।
কিছু স্টার্লিং ইঞ্জিন একটি স্প্লিটার পিস্টন ব্যবহার করে কার্যকারী গ্যাসকে ঠান্ডা এবং গরম ট্যাঙ্কের মধ্যে পিছনে সরাতে। একাধিক সিলিন্ডারের পাওয়ার পিস্টনগুলির আন্তঃসংযোগের কারণে সিলিন্ডারগুলিকে বিভিন্ন তাপমাত্রায় রেখে কার্যকরী গ্যাস চলে।
বাস্তব স্টার্লিং ইঞ্জিনগুলিতে, ট্যাঙ্কগুলির মধ্যে একটি পুনরুদ্ধারকারী স্থাপন করা হয়। এই তাপ রিজেনারেটর থেকে স্থানান্তরিত হয় কারণ গরম এবং ঠান্ডা দিকের মধ্যে গ্যাস চক্র ঘটে। কিছু ডিজাইনে, বিভাজক পিস্টন নিজেই পুনর্জন্মকারী। এই পুনরুত্পাদকটি স্টার্লিং চক্রের কার্যকারিতায় অবদান রাখে। একটি পুনর্জন্মকারী হিসাবে এখানে উল্লিখিত কাঠামোটি আসলে একটি শক্ত কাঠামো যা কিছু বাতাসকে এর মধ্য দিয়ে যেতে বাধা দেবে না। উদাহরণস্বরূপ, এই কাজের জন্য স্টিলের বল ব্যবহার করা যেতে পারে। একটি ঠান্ডা ঘর এবং একটি উষ্ণ ঘরের মধ্যে বায়ু চলাচলের সময়, এটি এই পুনর্জন্মকারীর মধ্য দিয়ে যায়। গরম বাতাস ঠান্ডা অংশে পৌঁছানোর আগে, এটি এই বলের উপর কিছু তাপ শক্তি ছেড়ে যায়। ঠাণ্ডা বাতাস গরম পাশ দিয়ে যাওয়ার সাথে সাথে তাপ শক্তির সাথে কিছুটা উষ্ণ হয়। অন্য কথায়, এটি গরম অংশে প্রবেশের আগে বাতাসকে প্রি-হিট করে এবং ঠান্ডা অংশে প্রবেশের আগে প্রি-কুলিং করে ইঞ্জিনের কার্যক্ষমতা বাড়ায়।
একটি আদর্শ স্টার্লিং ইঞ্জিন চক্র একই খাঁড়ি এবং আউটলেট তাপমাত্রার জন্য একটি কার্নট তাপ ইঞ্জিনের মতো একই তাত্ত্বিক দক্ষতা রাখে। এর থার্মোডাইনামিক দক্ষতা বাষ্প ইঞ্জিনের চেয়ে বেশি। (বা কিছু সাধারণ অভ্যন্তরীণ জ্বলন এবং ডিজেল ইঞ্জিন)
যে কোনো তাপের উৎস স্টার্লিং ইঞ্জিনকে শক্তি দিতে পারে। বাহ্যিক দহন ইঞ্জিন, অভিব্যক্তিতে দহন প্রায়ই ভুল বোঝাবুঝি হয়। তাপ উৎস দহন দ্বারা উত্পন্ন হতে পারে, কিন্তু সৌর শক্তি, ভূ-তাপীয় শক্তি বা পারমাণবিক শক্তি হতে পারে। একইভাবে, তাপমাত্রার পার্থক্য তৈরি করতে ব্যবহৃত ঠান্ডা উত্সটি পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার নীচে বিভিন্ন উপকরণ হতে পারে। ঠান্ডা জল বা রেফ্রিজারেন্ট ব্যবহার করে শীতলতা অর্জন করা যেতে পারে। যাইহোক, যেহেতু ঠান্ডা উৎস থেকে প্রাপ্ত তাপমাত্রার পার্থক্য কম হবে, তাই এটির জন্য বৃহত্তর ভরের সাথে কাজ করতে হবে, এবং পাম্পিংয়ে যে বিদ্যুতের ক্ষতি হবে তা চক্রের কার্যকারিতা হ্রাস করবে। দহন পণ্য সংস্পর্শে আসে না। ইঞ্জিনের অভ্যন্তরীণ অংশগুলির সাথে। স্টার্লিং ইঞ্জিনে তৈলাক্ত তেলের আয়ু অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের তুলনায় দীর্ঘ।
স্টার্লিং ইঞ্জিনের ধরন
3টি প্রধান ধরনের স্টার্লিং ইঞ্জিন রয়েছে। অন্যান্য ইঞ্জিনের প্রকারগুলি হল 3টি ইঞ্জিনের উন্নত সংস্করণ।
- আলফা টাইপ স্টার্লিং ইঞ্জিন:
এটিতে দুটি পিস্টন, একটি ফ্লাইহুইল, পিস্টন সহ একটি বন্ধ গ্যাস চেম্বার, হিট এক্সচেঞ্জার, একটি তাপ জেনারেটর এবং একটি ফ্লাইহুইল রয়েছে। তাপের উত্স সহ শীর্ষে স্থাপিত পিস্টনের অঞ্চলটিকে গরম করে এতে গ্যাস সক্রিয় করার লক্ষ্য। উত্তপ্ত গ্যাস পিস্টনকে সামনে পিছনে ধাক্কা দিতে শুরু করে, অন্য সংযুক্ত পিস্টনটি নড়তে শুরু করে, যাতে গরম এবং ঠান্ডা গ্যাস চেম্বারে স্থানচ্যুত হয়। উৎপন্ন শক্তি ফ্লাইহুইলের সাহায্যে স্থানান্তরিত হয় যার সাথে এই দুটি পিস্টন সংযুক্ত থাকে।
- বিটা টাইপ স্টার্লিং ইঞ্জিন:
একই খাদে 2টি পিস্টন রয়েছে। এই দুটি পিস্টন একে অপরের সাথে সংযুক্ত। নীচের অংশে পিস্টন দিয়ে চেম্বারটি গরম করার মাধ্যমে, বন্ধ চেম্বারের গ্যাস উত্তপ্ত এবং সক্রিয় হয়। এইভাবে, পিস্টন তার ঊর্ধ্বমুখী নড়াচড়া শুরু করে। অন্য সংযুক্ত পিস্টনটিও ঠান্ডা গ্যাসকে চেম্বারে সরাতে সাহায্য করে। ফ্লাইহুইল, যার সাথে পিস্টন সংযুক্ত থাকে, উৎপন্ন শক্তি স্থানান্তর করে।
- গামা টাইপ স্টার্লিং ইঞ্জিন:
দুটি পৃথক পিস্টন আছে। বড় পিস্টন সহ চেম্বারটি উত্তপ্ত হয় এবং এতে গ্যাস সক্রিয় হয়। এইভাবে, ফ্লাইহুইলের সাথে একে অপরের সাথে সংযুক্ত পিস্টনগুলি চলতে শুরু করে।
স্টার্লিং ইঞ্জিনের সুবিধা
- যেহেতু তাপ বাহ্যিকভাবে প্রয়োগ করা হয়, তাই আমরা সঠিকভাবে জ্বালানি এবং বায়ুর মিশ্রণ নিয়ন্ত্রণ করতে পারি।
- যেহেতু একটি অবিচ্ছিন্ন তাপ উৎস তাপ প্রদানের জন্য ব্যবহৃত হয়, তাই অপুর্ণ জ্বালানীর পরিমাণ খুবই কম।
- এই ধরনের ইঞ্জিনের শক্তি স্তরে ইঞ্জিনের প্রকারের তুলনায় কম রক্ষণাবেক্ষণ এবং তৈলাক্তকরণ প্রয়োজন।
- অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনগুলির তুলনায় এগুলি গঠনে বেশ সহজ।
- তারা কম চাপেও কাজ করতে পারে, তারা বাষ্প উত্স মেশিনের চেয়ে নিরাপদ।
- নিম্নচাপ হালকা এবং আরও টেকসই সিলিন্ডার ব্যবহার করতে দেয়।
স্টার্লিং ইঞ্জিনের অসুবিধা
- জ্বালানী অর্থনীতির পরিপ্রেক্ষিতে খরচ বেশি, কারণ ইঞ্জিনের প্রথম শুরুতে প্রয়োজনীয় তাপ প্রয়োজন।
- তার ক্ষমতাকে ভিন্ন মাত্রায় নিয়ে যাওয়া বেশ কঠিন।
- কিছু স্টার্লিং ইঞ্জিন দ্রুত শুরু করতে পারে না। তাদের পর্যাপ্ত উষ্ণতা প্রয়োজন।
- সাধারণত, হাইড্রোজেন গ্যাস একটি বদ্ধ চেম্বারে ব্যবহার করা হয়। তবে এই গ্যাসের অণুগুলো বেশ ছোট হলে চেম্বারে রাখা কঠিন। অতএব, আমরা অতিরিক্ত খরচ সম্মুখীন.
- শীতল অংশ যথেষ্ট তাপ শোষণ করা আবশ্যক. খুব বেশি তাপের ক্ষতি হলে ইঞ্জিনের কার্যক্ষমতা কমে যাবে।
স্টার্লিং ইঞ্জিন অ্যাপ্লিকেশন এলাকা
স্টার্লিং ইঞ্জিনগুলি কম শক্তির বিমান চালনা ইঞ্জিন, সামুদ্রিক ইঞ্জিন, তাপ পাম্প, সম্মিলিত তাপ এবং শক্তি ব্যবস্থায় ব্যবহৃত হয়। আজ, এটি বেশিরভাগই সৌর প্যানেল ক্ষেত্রগুলিতে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করতে ব্যবহৃত হয়।
মন্তব্য প্রথম হতে