斯特林循环

斯特林循環（英語：Stirling Cycle）是描述一般斯特林裝置類別的热力学循环。這些裝置包括由罗伯特·斯特林在工程師弟弟的協助下於1816年發明並注冊專的斯特林发动机^[1]。

由於理想奧圖循環和迪塞爾循環在不可逆的等容或等壓的加熱和散熱過程中有通過有限溫差來進行熱傳遞，因此並非完全可逆。這不可逆性使得其熱效率比在同樣溫度限制下的卡諾熱機要低。斯特林循環就是另一種有等溫加熱和散熱過程的循環，是卡諾循環的修改版本，當中卡諾的兩次等熵過程由兩次等容蓄熱過程所取代。

斯特林循環可逆，意味着只要有機械功率，它就能被用作加熱或製冷用的熱泵，這樣的熱泵甚至還能被用於低溫物理學。斯特林循環就是使用了氣態工作流體的密閉蓄熱式（英语：蓄熱式換熱器）循環。“密閉循環”指的是工作流體是被永久封存於熱力學系統中的。這也是外燃機引擎分類的特點。“蓄熱式”指的是內部有用到一種負責增加熱效率的裝置，叫蓄熱器。

斯特林循環與其他熱循環一樣是四道過程︰壓縮、加熱、膨脹和散熱。然而這些過程不是分開的，而是重疊的。

斯特林循環是一門相當進階的研究主題，因為190年來許多專家都分析不了。要描述這個循環需要相當進階的熱力學。以色列·烏列利教授寫道︰“……各種‘理想’循環（例如施密特循環）既不能實現，又不能代表斯特林循環^[2]。”

蓄熱器（英语：蓄熱式換熱器）（斯特林循環的中央蓄熱器）的分析難題被雅可布列為“工程學中最困難和最複雜的問題之一^[3]^[4]。”

理想斯特林循環熱力學

理想斯特林循環^[5]共有四道作用於工作流體热力学过程（見右圖）︰

1→2 等溫加熱（膨脹）
2→3 等容散熱（體積不變）
3→4 等溫散熱（壓縮）
4→1 等容加熱（體積不變）

參考

^ Robert Sier. Hot air caloric and stirling engines. Vol.1, A history 1st Edition (Revised). L.A. Mair. 1999. ISBN 0-9526417-0-4.
^ Organ, "The Regenerator and the Stirling Engine", p. xxii, Foreword by Urieli
^ Organ, "The Regenerator and the Stirling Engine", p. 7
^ Jakob, M. (1957) Heat Transfer II John Wiley, New York, USA and Chapman and Hall, London, UK
^ A. Romanelli Alternative thermodynamic cycle for the Stirling machine, American Journal of Physics 85, 926 (2017)

[1] Robert Sier. Hot air caloric and stirling engines. Vol.1, A history 1st Edition (Revised). L.A. Mair. 1999. ISBN 0-9526417-0-4.

[2] Organ, "The Regenerator and the Stirling Engine", p. xxii, Foreword by Urieli

[3] Organ, "The Regenerator and the Stirling Engine", p. 7

[4] Jakob, M. (1957) Heat Transfer II John Wiley, New York, USA and Chapman and Hall, London, UK

[5] A. Romanelli Alternative thermodynamic cycle for the Stirling machine, American Journal of Physics 85, 926 (2017)

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