مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل ترمودینامیکی پارامترهای عملکردی ساختار جدید سه- سیلندر موتور استرلینگ

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 دانشیار دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی
3 شرکت تحقیقات موتور ایران خودرو
چکیده
ساختارهای هندسی زیادی برای موتورهای استرلینگ ارائه شده است که تفاوت آن‌ها در تعداد اجزا و نحوه‌ی قرار گرفتن آن‌ها در کنار یکدیگر است. در ساختار بتا و گاما، دیسپلیسر وظیفه‌ی جابه‌جایی سیال را بین منبع سرد و منبع گرم دارد و ساختار آلفا بدون آن، هندسه‌ی ساده‌تری دارد. از این‌رو در این پژوهش، یک ساختار جدید معرفی می‌شود که دو سیلندر و پیستون بجای دیسپلیسر جایگزین می‌شود و نتیجه آن یک ساختار جدید سه سیلندره‌ی گاما خواهد بود که همانند ساختار آلفا بدون دیسپلیسر، هندسه ساده‌تر و فرایند ساخت راحت‌تری خواهد داشت. برای بررسی نحوه‌ی عملکرد ساختار جدید، یک مدل شبیه‌سازی شده از یک موتور استرلینگ ساخته‌شده با ساختار گاما بر اساس ساختار جدید و هندسه‌ی موتور اس‌تی-500 تهیه شده است. مدل‌سازی در نرم‌افزار تحلیلی‌-صنعتی با نام جی‌تی-سوییت انجام شده است. بیشترین خطا بین ساختار جدید و نتایج تجربی ساختار گاما، در حرارت مصرفی 20 درصد و در کار تولیدی 14.7 درصد است که با توجه تغییر هندسی ساختار، قابل‌قبول است و ازاین‌رو تحلیل ترمودینامیکی بر پارامترهای عملکردی ساختار جدید انجام شده است. نتایج این تحلیل علاوه بر تائید ماهیت ساختار، نشان می‌دهد که افزایش سرعت برای افزایش عملکرد موتور مناسب نیست و بازده موتور را کاهش می‌دهد اما افزایش دمای منبع گرم و فشار تغذیه اثر خوبی بر بازده داشته و برای بهبود عملکرد موتور پیشنهاد می‌شود
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Thermodynamic analysis of performance parameter of a novel 3 cylinder Stirling engine configuration

نویسندگان English

Ali Amarloo 1
Ali Keshavarz 2
Alireza Batooei 1
Siamak Alizade Nia Alizade Nia 3
1 K.N. Toosi University of Technology
چکیده English

Many variant configurations for Stirling engines have been presented. In Beta and Gamma type configurations, a displacer moves the working fluid between hot and cold sources. Whereas in the Alpha type there is no such a part and it has much simpler structure than the Beta and Gamma type. Therefore in this study, a novel configuration is introduced for Stirling engine the displacer is replaced by two pistons and cylinders. With this replacement, the new configuration can be called 3-Cylinders Gamma configuration for Stirling engine. Similar to Alpha type engine, this configuration has simpler structure and manufacturing process. For evaluation of new configuration, a simulation model of fabricated Gamma Stirling engine is prepared based on new configuration and geometry of ST-500 engine. The modeling is developed in GT-Suit software which is an industry-leading simulation tool. Maximum error between the experimental results and simulation of the new engine is about 20 percent for heat consumption and 14.7 percent for power. Thermodynamic analysis of performance parameters is done after the validation. The thermodynamic analysis results indicate that the increment of engine speed does not have appropriate effect on the performance and it led engine efficiency reduction. On the other hand by increasing the pressure and hot source temperature the engine performance improves and led higher thermal efficiency.

کلیدواژه‌ها English

Stirling engine
Gamma configuration
3-Cylinder Configuration
Thermodynamic Analysis
Performance Parameters