حل عددی موتور استرلینگ نوع بتا با اعمال بازیاب حرارتی برای افزایش راندمان و توان خروجی

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی

2 نویسنده مسئول، دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی

چکیده

در این مقاله توسعه یک مدل مناسب ترمودینامیکی برای موتور استرلینگ نوع بتا، صورت گرفته است. این مدل، توانایی پیش‌بینی و بهینه‌سازی توان خروجی و پارامترهای عملکردی موتور استرلینگ را بر اساس شرایط فیزیکی و هندسی کلیه اجزا آن، دارا می‌باشد. برای این منظور، حل عددی موتور استرلینگ نوع بتا با استفاده از مدل آدیاباتیک، به روش پنج حجمی صورت گرفته است. برای صحه‌گذاری نتایج بدست آمده، از مشخصات هندسی و عملکردی موتور استرلینگ ساخت شرکت جنرال موتورز استفاده شده و نتایج بدست آمده با مقادیر منتشر شده، مقایسه شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، برای افزایش توان خروجی موتور، مقادیرmm20 برای طول بازیاب،  mm21 برای قطر بازیاب، mm 2/70 برای قطر پیستون توان، cc44 برای حجم مرده بازیاب و مقدار 6112/0برای ضریب تخلخل بازیاب پیشنهاد شده است. 

کلیدواژه‌ها


 
[1] Schmidt, G., “The Theory of Lehmann’s Calorimetric Machine”,  Z. Vereines Deutcher        Ingenieure, 15, part 1, (1871).
 
[2] Finkellstein, T., “Analogue Simulation of Stirling Engine”, Simulation, No.2, March (1975).
 
[3] Urieli, I., and Berchowitz, D.M., “Stirling Cycle Engine Analysis”, Oxford University  Press, Oxford, (1984).
 
[4]  Kongtragool, B., and Wongwises, S., “A Review of Solar Powered Stirling Engines  and Low Temperature Differential Stirling Engines”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 7, pp. 131-154, (2003).
 
[5] Timoumi, Y., T., and Nasrallah, S.B., and Tlili, I., “Numerical Simulation and Losses  Analysis in a Stirling Engine”, Heat and Thechnology, Vol. 24, No. 1, pp. 97-105, (2006).
 
[6] Timoumi, Y., Tlili, I., Nasrallah, S.B., “Reduction of Energy Losses in a Stirling Engine”, Heat and Thechnology, Vol. 25, No.1, pp. 81-90, (2007).
 
[7] Timoumi, Y., Nasrallah, S.B., and Tlili, I., “Thermodynamic Analysis of the Stirling Heat Engine with Regenerative Losses and Internal Irreversibilities”, Int. J. Engine   Res. Vol. 9, pp. 45-56, (2007).
 
[8] Timoumi, Y., Tlili, I., and Nasrallah, S.B., “Design and Performance Optimization of GPU-3 Stirling Engines, Energy, Vol. 33, pp. 1100-1114, (2008).
 
[9] Tlili, I, Timoumi, Y., and Nasrallah, S.B., “Analysis and Design Consideration of Mean Temperature Differential Stirling Engine for Solar Application”, Renewable Energy, Vol. 33, pp. 1911-1921, (2008).
 
[10] Thombare, D.G, and Verma, S.K, “Technological Development in the Stirling Cycle Engines”,   Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 12, pp. 1-38, (2008).
 
[11] Tavakolpour, A., Zomorodian, A., and Golneshan, A.A,  “Simulation, Construction  and Testing of a Two Cylinder Solar Stirling Engine  Powered by a Flat Plate Solar Collector without Regenerator”, Renewable Energy, Vol. 33, pp. 77-87, (2008).
 
[12] Gostante, M., and  Invernizzi, A., “Stirling Engines using Working Fluids with Strong Real Gas Effects, Applied Thermal Engineering, Vol. 30, pp. 1703-1710, (2010).
 
[13] Formosa, F., and Despesse, G., “Analytical Model for Stirling Cycle Machine Design”, Energy Conversion and Management, Vol. 51, pp. 1855-1863, (2010).