Seit der ersten Ölkrise im Jahr 1976 versucht die Bundesrepublik Deutschland ihren Erdölverbrauch drastisch zu verringern. Die tatsächlichen Erfolge bei diesem Vorhaben stellen sich bislang als recht bescheiden heraus. Ein Grund dafür dürfte wohl in dem ständig wachsenden Energiebedarf liegen, auf dem scheinbar unsere gesamte Wirtschaft aufgebaut ist. Damit sind volkswirtschaftlicher Erfolg und Beschäftigungslage eng mit dem unklaren Energieangebot verknüpft. Auf einen kurzen Nenner gebracht läßt sich sagen: ,,Je weniger Energie zur Verfügung steht, umso mehr Arbeitslose werden wir zu beklagen haben und umso steiler wird die Inflation anwachsen."
Genau betrachtet haben wir mehr Erdöl und sonstige Energieformen zur ,,Verfügung" als wir tatsächlich bräuchten. Diese ,,verfügbare" Energie ist leider sehr oft deshalb nicht zu gebrauchen, weil sie in Form von Wärme die niedrigste Form der Energie überhaupt darstellt; vor allem dann, wenn sie als Niedertemperaturwärme anfällt, wie z.B. in Wärmekraftwerken.
Soll diese Energie genutzt werden, die immerhin 60 bis 70 Prozent der Primärenergie eines Kraftwerks ausmacht, so sind teure Fernwärmenetze zu errichten. Da ein einziger Anschluß ohne weiteres DM 20.000,- kosten kann, ist ein solcher Wärmeverbund nur in sehr dicht besiedelten Wohngegenden, am besten mit Hochhäusern, wirtschaftlich zu realisieren. Für Flächensiedlungen scheidet daher die Nutzung der Abwärme aus.
Erste Versuche, aus diesem Dilemma herauszukommen, fördert derzeit das Bundesministerium für Forschung und Technologie. Bei diesen Versuchen handelt es sich um sog. Blockheizkraftwerke von nur einigen hundert Kilowatt elektrischer Leistung, die überwiegend von Dieselmotoren oder kleinen Dampfturbinen angetrieben werden. Der Treibstoff ist in der Regel Erdgas oder leichtes Heizöl. Bei diesen kleinen Kraftwerken entspricht der Wirkungsgrad etwa dem der Großkraftwerke. Die Abwärme kann allerdings besser genutzt werden, weil die Wärmeleitungsnetze wesentlich kürzer und damit billiger sind. Wegen der kleinen Dimensionen kann ein solcher Block mitten in ein Wohngebiet gebaut werden, was zudem die Standortsuche vereinfacht. Mit dieser Form der Stromerzeugung lassen sich aber wiederum nur kleine, dichtbesiedelte Wohngegenden mit Abwärme beheizen. Ein paar Straßen weiter würden die Warmwasserrohre wieder zu lange und müßten relativ große Wärmeverluste an den Boden abgeben.
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Inhaltsverzeichnis
- Grundprinzip und Funktionsweise des Stirlingmotors
- Grundtypen und Funktionsweise
- Alpha-Typ
- Beta-Typ
- Gamma-Typ
- Probleme der technischen Realisierung
- Thermische Dichtigkeit der Motoren
- Materialprobleme und Dichtungs- und Materialprobleme
- Reibungsverluste an Gleitflächen
- Konzept des Stirlingmotors
- Zylinderkopf und Zylinder
- Verdränger und Kolben
- Regenerator
- Wärmeübertragung
- Kupplung
- Kraft-Wärme-Kopplung
- Stirlingmotor für die Medizin
- Stirlingmotor Herz
- Stirlingmotor für die NASA
- Probleme bei der technischen Realisierung
- Dichtigkeit der Motoren
- Temperatur
- Großes Bauvolumen
- Drehzahl
- Arbeitsgas
- Lösung der Probleme
- Bauvolumen
- Regenerator
- Bauvolumen
- Steuerung
- Dichtungen
- Lagerung
- Stromerzeugung
- Fazit
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit dem Stirlingmotor, einem Wärmekraftmaschinen-Typ, der sich durch hohe Effizienz und Brennstoff-Flexibilität auszeichnet. Die Arbeit analysiert die Funktionsweise des Stirlingmotors, seine verschiedenen Typen und die Herausforderungen bei der technischen Realisierung. Darüber hinaus werden Anwendungsgebiete des Stirlingmotors in der Medizin und im Bereich der Energiegewinnung beleuchtet.
- Grundprinzip und Funktionsweise des Stirlingmotors
- Technische Herausforderungen bei der Realisierung des Stirlingmotors
- Anwendungsgebiete des Stirlingmotors in der Medizin und Energiegewinnung
- Vorteile und Nachteile des Stirlingmotors im Vergleich zu anderen Wärmekraftmaschinen
- Zukünftige Entwicklungen und Potenziale des Stirlingmotors
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel der Diplomarbeit befasst sich mit dem Grundprinzip und der Funktionsweise des Stirlingmotors. Es werden die verschiedenen Grundtypen des Stirlingmotors (Alpha-, Beta- und Gamma-Typ) vorgestellt und ihre Funktionsweise anhand von Diagrammen und Erläuterungen beschrieben. Darüber hinaus werden die grundlegenden physikalischen Prozesse, die im Stirlingmotor ablaufen, erläutert, wie z. B. die Wärmeübertragung, die Expansion und die Kompression des Arbeitsgases.
Das zweite Kapitel behandelt die Probleme der technischen Realisierung des Stirlingmotors. Es werden die wichtigsten Herausforderungen im Zusammenhang mit der thermischen Dichtigkeit, den Materialproblemen und den Reibungsverlusten an Gleitflächen diskutiert. Die Arbeit beleuchtet die verschiedenen Lösungsansätze, die für diese Probleme entwickelt wurden, und analysiert deren Vor- und Nachteile.
Das dritte Kapitel widmet sich dem Konzept des Stirlingmotors. Es werden die einzelnen Komponenten des Stirlingmotors, wie z. B. der Zylinderkopf, der Zylinder, der Verdränger, der Kolben und der Regenerator, im Detail vorgestellt. Die Arbeit erläutert die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Komponenten und die Funktionsweise des gesamten Systems. Darüber hinaus werden die verschiedenen Möglichkeiten der Wärmeübertragung und der Kopplung des Stirlingmotors mit anderen Systemen, wie z. B. der Kraft-Wärme-Kopplung, diskutiert.
Das vierte Kapitel befasst sich mit dem Stirlingmotor für die Medizin. Es werden die Anwendungsmöglichkeiten des Stirlingmotors im Bereich der Herz-Kreislauf-Chirurgie und die Entwicklung von Stirlingmotoren für die NASA vorgestellt. Die Arbeit analysiert die Vorteile und Herausforderungen des Stirlingmotors in diesem Bereich und beleuchtet die zukünftigen Entwicklungsmöglichkeiten.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen den Stirlingmotor, seine Funktionsweise, seine verschiedenen Typen, die technischen Herausforderungen bei seiner Realisierung, seine Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin und Energiegewinnung, sowie seine Vorteile und Nachteile im Vergleich zu anderen Wärmekraftmaschinen. Der Text befasst sich mit dem Grundprinzip des Stirlingmotors, seiner Konstruktion, den Materialproblemen, der Wärmeübertragung, der Kraft-Wärme-Kopplung, sowie der Anwendung des Stirlingmotors als Herz-Kreislauf-Maschine und für die NASA. Die Arbeit beleuchtet die zukünftigen Entwicklungsmöglichkeiten des Stirlingmotors und analysiert seine Potenziale für die Energiegewinnung und die Medizin.
- Citar trabajo
- Christoph Müller (Autor), 1981, Der Stirlingmotor für den dezentralen stationären Energieeinsatz, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/159
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