আজ আমরা প্রচলিতভাবে ব্যবহৃত অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন থেকে ভিন্ন এক ধরণের ইঞ্জিন সম্পর্কে কথা বলতে যাচ্ছি। যানবাহন সাধারণত দ্বারা চালিত ইঞ্জিন ব্যবহার করে জীবাশ্ম জ্বালানি যার কার্যক্ষমতা সাধারণত খুব বেশি হয় না। এই ক্ষেত্রে, আমরা আপনার জন্য উপস্থাপন স্টার্লিং ইঞ্জিন. এই ধরনের ইঞ্জিন পেট্রল বা ডিজেল ইঞ্জিনের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি দক্ষতা প্রদান করে এবং এটি পরিবেশ বান্ধবও।
এই নিবন্ধে, আমরা স্টার্লিং ইঞ্জিনের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি অন্বেষণ করব, এটি কীভাবে কাজ করে এবং এর প্রধান সুবিধা এবং অসুবিধাগুলি কী কী। আমরা এই ইঞ্জিনের কিছু সাধারণ ব্যবহার সম্পর্কেও আলোচনা করব, যা শক্তি পরিবর্তনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে।
স্ট্রিলিং ইঞ্জিন
স্টার্লিং ইঞ্জিন হল এক ধরনের বাহ্যিক দহন ইঞ্জিন যা জ্বালানী পোড়ানোর জায়গায় অভ্যন্তরীণ দহনের পরিবর্তে উত্তপ্ত ও শীতল গ্যাস দ্বারা উত্পন্ন চাপ ব্যবহার করে। এটি একটি উদ্ভাবন যা 1816 সালের, যখন এটি স্কটিশ শ্রদ্ধেয় দ্বারা ডিজাইন এবং পেটেন্ট করা হয়েছিল রবার্ট স্টার্লিং. স্টিম ইঞ্জিনের একটি নিরাপদ বিকল্প হিসাবে অভিপ্রেত যেটি সময়ের আধিপত্য ছিল, স্টার্লিং তার সাধারণ নির্মাণের জন্য বৃহত্তর দক্ষতা এবং নিরাপত্তা প্রদান করেছিল।
যদিও প্রযুক্তিগত এবং অর্থনৈতিক সীমাবদ্ধতার কারণে এটি বড় আকারের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নিজেকে প্রতিষ্ঠিত করতে অসুবিধা হয়েছিল, তবে এটি কিছু বিশেষ খাতে খুব প্রাসঙ্গিক থেকে যায়, প্রধানত এর কারণে শান্ত অপারেশন এবং নবায়নযোগ্য শক্তি সহ বিভিন্ন উত্স থেকে শক্তি উৎপন্ন করার ক্ষমতা।
বর্তমানে, এর ব্যবহার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে সাবমেরিন এবং বিদ্যুৎ উৎপাদন, বিশেষ করে সৌর উদ্ভিদে, যেখানে স্টার্লিং ইঞ্জিনগুলি দক্ষতার সাথে শক্তি উৎপন্ন করতে সূর্যের তাপের সুবিধা নেয়। পরবর্তী বিভাগগুলিতে, আমরা এর ক্রিয়াকলাপ এবং অ্যাপ্লিকেশন সম্পর্কে আরও বিশদ অনুসন্ধান করব।
স্ট্রিলিং ইঞ্জিন অপারেশন
স্টার্লিং ইঞ্জিন একটি থার্মোডাইনামিক চক্র অনুসরণ করে যা নামে পরিচিত স্টার্লিং চক্র, যা চারটি মৌলিক পর্যায় নিয়ে গঠিত: গরম, সম্প্রসারণ, কুলিং এবং সংকোচন। অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের বিপরীতে, স্টার্লিং ইঞ্জিনে, গ্যাসটি সিস্টেমের মধ্যেই বন্ধ থাকে, যার অর্থ কার্বন ডাই অক্সাইড বা বিষাক্ত গ্যাসের মতো কোনো দূষণকারী নির্গমন নির্গত হয় না। এটি পরিবেশগত দৃষ্টিকোণ থেকে এটি একটি আকর্ষণীয় বিকল্প করে তোলে।
মূল অপারেটিং নীতি: স্টার্লিং চক্র দুটি মৌলিক নীতির উপর ভিত্তি করে:
- একটি গ্যাসের অভ্যন্তরে চাপ বৃদ্ধি পায় যখন তার তাপমাত্রা একটি বদ্ধ আয়তনে বৃদ্ধি পায়।
- একটি ধ্রুবক আয়তনে একটি গ্যাসের সংকোচনও তার তাপমাত্রা বাড়ায়।
এই নীতিগুলি দুটি চেম্বারের মাধ্যমে প্রয়োগ করা হয়, একটি গরম এবং একটি ঠান্ডা, যার মধ্যে কার্যকরী গ্যাস থাকে (যা হিলিয়াম, হাইড্রোজেন, নাইট্রোজেন বা এমনকি বায়ুও হতে পারে)। গ্যাস উভয় চেম্বারের মধ্যে চলাচল করে, যা পিস্টনগুলিকে চালিত করার চাপে তারতম্য ঘটায়।
একটি গরম সিলিন্ডারে গ্যাস গরম করার মাধ্যমে প্রক্রিয়াটি শুরু হয়। উত্তপ্ত হলে, গ্যাস প্রসারিত হয় এবং পিস্টনকে নিচে ঠেলে দেয়। গরম গ্যাস তারপর একটি ঠান্ডা চেম্বারে স্থানান্তরিত হয়, যেখানে এটি ঠান্ডা হয় এবং এর চাপ কমে যায় এবং এটি আবার সংকুচিত হতে দেয়। এটি পিস্টনগুলির চক্রাকার গতিশীলতা তৈরি করে এবং তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে যা বিদ্যুৎ উৎপাদন বা একটি যান চলাচলের জন্য দরকারী।
স্টার্লিং ইঞ্জিন অংশ
স্টার্লিং ইঞ্জিন অনেকগুলি মূল অংশ নিয়ে গঠিত যা শক্তি রূপান্তর চক্র সম্পাদন করতে একসাথে কাজ করে:
- ডিসপ্লেসার সিলিন্ডার: গরম এবং ঠান্ডা ফোকাসের মধ্যে গ্যাস সরানোর জন্য দায়ী।
- পিস্টন শক্তি: যান্ত্রিক কাজে গ্যাসের তাপ শক্তির রূপান্তরকারী যা একটি মেশিন সরাতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
- পুনর্জন্মকারী: একটি তাপ এক্সচেঞ্জার যা গ্যাস থেকে তাপ শোষণ করে যখন এটি শীতল পর্যায়ে থাকে এবং যখন গ্যাস আবার উত্তপ্ত হয় তখন তা ফেরত দেয়। এটি চক্রের দক্ষতা উন্নত করতে সাহায্য করে।
- বার্নার বা তাপের উত্স: এটি গ্যাস গরম করার জন্য প্রয়োজনীয় তাপ শক্তি সরবরাহ করে।
- ফ্লাইহুইল: এটি একটি স্টেবিলাইজার হিসাবে কাজ করে যা একটি অভিন্ন ঘূর্ণন গতি বজায় রাখে, ইঞ্জিনের ক্রমাগত অপারেশনের জন্য অপরিহার্য।
- ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট: পিস্টনের রৈখিক গতিকে ঘূর্ণায়মান গতিতে রূপান্তরকারী।
পরবর্তী বিভাগে, আমরা ইঞ্জিন অপারেটিং চক্রের প্রতিটি ধাপের বিস্তারিত বর্ণনা করব যাতে বোঝা যায় এই অংশগুলি কীভাবে যান্ত্রিক কাজ তৈরি করতে সহযোগিতা করে।
স্টার্লিং ইঞ্জিন চক্রের পর্যায়
স্টার্লিং ইঞ্জিন অপারেটিং চক্র নিম্নলিখিত চারটি পর্যায় নিয়ে গঠিত:
- গরম গ্যাস সম্প্রসারণ: গরম সিলিন্ডারে গ্যাসের একটি অংশে তাপ প্রয়োগ করা হয়, যার ফলে প্রসারণ ঘটে। গরম গ্যাস যান্ত্রিক কাজ সম্পাদন করে পিস্টনকে নিচে ঠেলে দেয়।
- ঠান্ডা সিলিন্ডারে স্থানান্তর করুন: গরম গ্যাস ঠান্ডা সিলিন্ডারে স্থানান্তরিত হয়, যেখানে এটি দ্রুত ঠান্ডা হয়।
- ঠান্ডা গ্যাস সংকোচন: ঠাণ্ডা গ্যাস সংকুচিত হয় যখন পিস্টন বৃদ্ধি পায়, সম্প্রসারণের পর্যায়ে এটি যে তাপ অর্জন করেছিল তার কিছু অপসারণ করে।
- গরম সিলিন্ডারে ফিরে যান: সংকুচিত গ্যাস গরম সিলিন্ডারে ফিরে আসে যেখানে প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি হয়।
স্ট্রিলিং ইঞ্জিনের সুবিধা
অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের তুলনায় স্টার্লিং ইঞ্জিনের অনেক সুবিধা রয়েছে:
- শান্ত অপারেশন: কোনো অভ্যন্তরীণ দহন না থাকায়, স্টার্লিং ইঞ্জিন অত্যন্ত শান্তভাবে কাজ করে, এটি শহরাঞ্চলে সাবমেরিন বা বৈদ্যুতিক জেনারেটরের মতো শব্দ-সংবেদনশীল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে।
- খুব দক্ষতা: একাধিক বাহ্যিক তাপ উত্সের সুবিধা নেওয়ার ক্ষমতা এবং এর দক্ষ নকশা এটিকে কার্নোট চক্রের কাছাকাছি পারফরম্যান্স অর্জন করতে দেয়। যেমন অ্যাপ্লিকেশনে সমবায়, এই দক্ষতা খুব মূল্যবান.
- তাপের উত্সগুলিতে নমনীয়তা: স্টার্লিং ইঞ্জিন জীবাশ্ম জ্বালানি থেকে শুরু করে সৌর শক্তির মতো সম্পূর্ণ পরিষ্কার শক্তি পর্যন্ত বিভিন্ন তাপের উৎসে চলতে পারে।
- নিম্ন পরিবেশগত প্রভাব: গ্যাসটি সিল করা মানে এটি দূষণকারী গ্যাস নির্গত করে না, এটি একটি খুব পরিবেশগত বিকল্প করে তোলে।
- কম রক্ষণাবেক্ষণ: এর সহজ নকশা এবং অভ্যন্তরীণ বিস্ফোরণের অভাবের জন্য ধন্যবাদ, স্টার্লিং ইঞ্জিনের প্রথাগত অভ্যন্তরীণ দহন প্রযুক্তির তুলনায় তুলনামূলকভাবে কম রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয়।
- দীর্ঘ দরকারী জীবন: সিস্টেমের দৃঢ় নকশা এবং সরলতা স্টার্লিং ইঞ্জিনগুলিকে দীর্ঘকাল বাঁচাতে দেয়, দীর্ঘমেয়াদী অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের দুর্দান্ত মূল্য দেয়।
- বহুমুখিতা: সাবমেরিন থেকে শুরু করে সৌরবিদ্যুৎ জেনারেটর, কোজেনারেশন সিস্টেম পর্যন্ত, স্টার্লিং ইঞ্জিনের বিভিন্ন ধরনের অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে, যা এটিকে একাধিক শিল্পের জন্য একটি দরকারী হাতিয়ার করে তুলেছে।
স্টার্লিং ইঞ্জিনের অসুবিধা
এর অনেক সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, স্টার্লিং ইঞ্জিনের কিছু অসুবিধাও রয়েছে যা এর ব্যাপক গ্রহণকে ধীর করে দিয়েছে:
- উচ্চ প্রাথমিক খরচ: একটি স্টার্লিং ইঞ্জিন, এর তাপ এক্সচেঞ্জার এবং চাপ এবং তাপমাত্রা সহ্য করার জন্য নির্দিষ্ট উপকরণ সহ নির্মাণ ব্যয়বহুল, যা অন্যান্য প্রযুক্তির সাথে এর প্রতিযোগিতামূলকতাকে সীমিত করে।
- জনপ্রিয়তার অভাব: যদিও এর বৈশিষ্ট্যগুলি চিত্তাকর্ষক, তবে স্টার্লিং ইঞ্জিন সম্পর্কে সাধারণ জ্ঞানের অভাব এটির ব্যাপকভাবে গ্রহণের ক্ষেত্রে একটি বাধা হয়ে দাঁড়িয়েছে।
- সিলিং সমস্যা: কাজের গ্যাস সংরক্ষণ করা জটিল হতে পারে, বিশেষ করে উচ্চ চাপে কাজ করে এমন ইঞ্জিনগুলিতে, যা তাদের কর্মক্ষমতা এবং স্থায়িত্বকে প্রভাবিত করে।
- আকার এবং ওজন: বড় হিট এক্সচেঞ্জারের প্রয়োজনের কারণে স্টার্লিং ইঞ্জিনগুলি সাধারণত অনুরূপ শক্তির অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের তুলনায় বেশি হয়।
- সীমিত প্রতিক্রিয়া সময়: যদিও ধ্রুবক শক্তি প্রয়োগের জন্য দক্ষ, স্টার্লিং ইঞ্জিন এমন সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত নয় যেগুলির শক্তিতে দ্রুত পরিবর্তন প্রয়োজন, যেমন যানবাহন।
স্টার্লিং ইঞ্জিন অ্যাপ্লিকেশন
স্টার্লিং ইঞ্জিন বেশ কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ ক্ষেত্রে অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পেয়েছে। এর মধ্যে উল্লেখযোগ্য হল:
- সৌর শক্তি উৎপাদন: রৌদ্রোজ্জ্বল এলাকায়, স্টার্লিং ইঞ্জিন উচ্চ মাত্রার দক্ষতার সাথে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করতে ঘনীভূত সৌর শক্তি ব্যবহার করতে পারে। পরীক্ষামূলক উদ্ভিদ দেখিয়েছে যে এই প্রযুক্তি অন্যান্য পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উত্সের তুলনায় অত্যন্ত প্রতিযোগিতামূলক হতে পারে।
- সাবমেরিন প্রপালশন: এর নীরব অপারেশন এবং দহনের জন্য বাতাসের অনুপস্থিতির কারণে, স্টার্লিং ইঞ্জিনটি ডুবোজাহাজে দীর্ঘ ডুবো মিশনের জন্য ব্যবহৃত হয়েছে।
- জল পাম্পিং: গ্রামীণ এলাকায়, যেখানে বিদ্যুতের অভাব একটি সমস্যা হতে পারে, স্টার্লিং ইঞ্জিনটি তাপের উত্স হিসাবে জৈববস্তু বা ফসলের অবশিষ্টাংশের উপর চালানোর ক্ষমতার জন্য জল পাম্প করার জন্য ব্যবহৃত হয়েছে।
- শিল্প অ্যাপ্লিকেশন: স্টার্লিং ইঞ্জিনটি শিল্প প্ল্যান্টে সহায়ক শক্তি জেনারেটর হিসাবে শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতেও পরীক্ষা করা হচ্ছে যা শিল্প প্রক্রিয়া থেকে বর্জ্য তাপের সুবিধা নিতে পারে।
- হিমায়ন: থার্মোডাইনামিক চক্রকে বিপরীত করে, স্টার্লিং ইঞ্জিনগুলি খুব কম তাপমাত্রায় পৌঁছানোর জন্য ক্রায়োজেনিক শীতল করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
স্টার্লিং ইঞ্জিন তার বহুমুখীতা এবং বিশেষায়িত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উচ্চ দক্ষতার জন্য আলাদা যেগুলির জন্য ধ্রুবক অপারেশন এবং কম নির্গমনের প্রয়োজন হয়৷ এর সীমাবদ্ধতা সত্ত্বেও, এটি ভবিষ্যতের জন্য দুর্দান্ত সম্ভাবনা সহ একটি প্রযুক্তি, বিশেষ করে কার্বন পদচিহ্ন হ্রাস এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উত্সগুলির সাথে একীভূতকরণের ক্ষেত্রে।