بخشی از مقاله
چکیده
دراین مقاله یک موتوراسترلینگ نوع آلفا طراحی، ساخته و مدل شده است. مدل ترمودینامیکی با مدل دینامیکی کوپل و توسط یک برنامه کامپیوتری تحلیل شده است. موتور ساخته شده دارای دو سیلندر با مکانیزم رانش میل لنگ می باشد که تغییرات سرعت زاویه ای موتوراندازه گیری و با نتایج مدل مقایسه شده است.
مقدمه
ازسیکل استرلینگ برای تولید توان، تجهیزات ترکیبی توان و گرما - - CHP، کولر و پمپ گرمایی می توان استفاده کرد.[1] موتوراسترلینگ در یک سیکل بسته ترمودینامیکی کار می کند که با انبساط و انقباض سیال عامل بین دو سطح مختلف دما انرژی گرمایی را به مکانیکی تبدیل می کند. ازهوا، نیتروژن، هیدروژن و هلیم به عنوان سیال عامل درموتور استرلینگ استفاده می شود. از خصوصیات این موتور می توان به بازده حرارتی بالا و نداشتن صدای انفجار اشاره کرد.
موتوراسترلینگ نوعی موتور احتراق خارجی است در نتیجه از منابع حرارتی گوناگونی مانند انرژی خورشید، گرمای اتلافی و سوختهای فسیلی می توان برای راه اندازی آن استفاده کرد. انرژی خورشید به عنوان یک انرژی پاک و رایگان بیشتر مورد توجه می باشد به ویژه دیش خورشیدی که با دنبال کردن خورشید انرژی را متمرکز کرده و به موتور می تا با ند.
در موتور استرلینگ فرآیند احتراق در زمان طولانی تری انجام می شود، از این رو مصرف سوخت ا ین موتور ها یک سوم موتورهای هم قدرت خود می باشد. از نقطه نظر ترمودینامیکی بازده حرارتی آن درحدود45-40 درصد است. درصورتی که بازده حرارتی موتورهای بنزینی درحدود25-17 درصد و دیزلی درحدود 32-28 درصداست. به طورکلی براساس نوع چیدمان سیلندر، موتوراسترلینگ به سه گروه آلفا، بتا و گاما تقسیم می شود.[2]
موتور نوع آلفا دارای دو پیستون است که هر کدام در یک سیلندر مجزا قرار دارند. شکل 1 موتور نوع بتا دارای یک پیستون و یک جابجا کننده می باشد که هر دو در یک سیلندر قرار دارند.[3] موتور نوع گاما دارای یک پیستون ویک جابجا کننده می باشد که هر کدام در یک سیلندر مجزا قرار دارند.[3] در سال 2013 اسکولو وهمکارش یک موتوراسترلینگ نوع آلفا ساختند و با طراحی رینگ و پیستون عملکرد موتور را با موتور ساخته شده قبلی مقایسه کردند.[1] در سال 2008 تلیلی وهمکارش یک موتوراسترلینگ نوع آلفا با مکانیزم رانش راس یوک مدل کردند و توان موتور را نسبت به حجم های جابجا شده و فرکانس های مختلف بررسی کردند.[3]
مدل ترمودینامیکی
در این پژوهش از یک مدل ترمودینامیکی دما ثابت مطابق شکل 2 استفاده شده است [4] تا با موتور استرلینگ ساخته شده مطابقت داشته باشد. فرضیات اعمال شده درمدل ترمودینامیکی عبارتند از:
- 1 از افت فشار صرفنظر شده است.
- 2 سیال عامل داخل موتور گازایده ال می باشد.
- 3 از انتقال حرارت هدایت بین اجزای مختلف موتور صرفنظر شده است - در مدل ساخته شده قسمت های مختلف عایق می باشد، در نتیجه انتقال حرارت هدایت ناچیزاست - .
- 4 دمای سیال عامل با دمای سطح سیلندر برابر فرض شده است.
