مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی، ساخت و آنالیز موتور استرلینگ خورشیدی نوع گاما به‌وسیله کلکتور سهموی خورشیدی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
چکیده
در این مقاله به چگونگی طراحی، ساخت و آنالیز موتور استرلینگ خورشیدی نوع گاما با استفاده از کلکتور سهموی خورشیدی پرداخته شده است. مبنای محاسبات برای طراحی به‌گونه‌ای در نظر گرفته شده است که اندازه کلکتور سهموی خورشیدی مورد نیاز برای راه‌اندازی موتور بیش از حد بزرگ نباشد. بعد از اتمام مراحل طراحی و ساخت قطعات، موتور استرلینگ مونتاژشده ابتدا توسط یک هیتر الکتریکی ۵۵۰واتی راه‌اندازی شده است که در دو شرایط بدون عایق‌بندی و عایق‌بندی‌شده در توان‌های ورودی مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. در حالت بدون عایق‌بندی حداکثر توان خروجی موتور در حدود ۶۸/۶۹وات با بازدهی ۶۶/۱۲% است و در حالتی که موتور عایق‌بندی شده است حداکثر ۴۴/۸۶وات توان با بازده ۷۲/۱۵% به دست آمده است. در ادامه با توجه به توان هیتر مورد استفاده اقدام به ساخت کلکتور سهموی خورشیدی کرده‌ایم. طراحی کلکتور به‌گونه‌ای صورت گرفت که توانایی بازتاب حدود ۵۵۰وات را داشته باشد. بنابراین قطر کلکتور ۱متر و عمق آن ۱۲سانتی‌متر در نظر گرفته شده است. این کلکتور سهموی خورشیدی توان مورد نیاز موتور برای کار در روز را تامین می‌کند. حداکثر توان خروجی موتور استرلینگ خورشیدی حدود ۳۰وات است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Design, Construction and Analysis of the Gamma-Type Solar Stirling Engine by Parabolic Solar Collector

نویسندگان English

H. Danandeh Oskuei
D. Jalali Vahid
Mechanical Engineering Faculty, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده English

This paper examines the design, manufacture, and analysis a Gamma-type Stirling engine using the solar parabolic collector. The calculation base for designing is so that the size of the solar parabolic collector needed to start the engine is not too large. After finishing the design and manufacturing of the parts, the assembled Stirling engine was initially initiated by a 550W electric heater tested in two non-insulated and insulated conditions for different input power. In the non-insulated state, the Stirling engine has a maximum power of about 68.69W with an output of 12.66%; and insulated mode of Stirling engine maximum watts with an output of 15.72% was obtained. Then we constructed a solar parabolic collector based on the power of the heater used. Designing the collector is such that it has the ability to reflect around 550W. Thus, the diameter of the collector is 1m and its depth is 12cm. This solar parabolic collector provides the power needed by the engine to work during the day. The maximum output power of the solar Stirling engine is about 30W.

کلیدواژه‌ها English

Renewable Energy
Solar Collector
Stirling engine
Schmidt G. The theory of Lehmann's calorimetric machine. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure. 1871;15(2):98-112. [German] [Link]
Finkellstein T. Analogue simulation of Stirling engine. Simulation. 1975;(2). [Link]
Siva Reddy V, Kaushik SC, Tyagi SK. Exergetic analysis and performance evaluation of parabolic dish Stirling engine solar power plant. International Journal of Energy Research. 2013;37(11):1287-1301. [Link] [DOI:10.1002/er.2926]
Shabanpour Moghadam R, Sayyaadi H, Hosseinzade H. Sizing a solar dish Stirling micro-CHP system for residential application in diverse climatic conditions based on 3E analysis. Energy Conversion and Management. 2013;75:348-365. [Link] [DOI:10.1016/j.enconman.2013.06.008]
Acharya Sh, Bhattacharjee S. Stirling engine based solar-thermal power plant with a thermo-chemical storage system. Energy Conversion and Management. 2014;86:901-915. [Link] [DOI:10.1016/j.enconman.2014.06.030]
Ferreira AC, Nunes ML, Teixeira JCF, Martins LASB, Teixeira SFCF. Thermodynamic and economic optimization of a solar-powered Stirling engine for micro-cogeneration purposes. Energy. 2016;111:1-17. [Link] [DOI:10.1016/j.energy.2016.05.091]
Organ AJ. Stirling cycle engines: Inner workings and design. Hoboken: Wiley; 2013. [Link] [DOI:10.1002/9781118818428]
Wagner A. Calculations and experiments on γ-type Stirling engines [Dissertation]. Cardiff: University of Wales, Cardiff; 2008. [Link]
Yaqi L, Yaling H, Weiwei W. Optimization of solar-powered Stirling heat engine with finite-time thermodynamics. Renewable Energy. 2011;36(1):421-427. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2010.06.037]