1. Introduction
The Stirling engine, invented in 1816, running according to a
reversible closed cycle knew a practical use as a reliable and sure engine,
during almost one century before being supplanted by the
spark-ignition engine. Nowadays, the Stirling machines are in commercial
use only as heat pump, used mainly for cryogenic cooling
and air liquefaction. As an engine, the Stirling remains a field of
numerous researches and development works. Recent experimental
realizations demonstrate power densities as well as noteworthy effi-
ciencies [1]. One of the most promising applications of the Stirling
cycle is the free piston Stirling engine (FPSE) configuration [2–4].
The optimal design of FPSEs is a difficult task. Indeed, no
mechanical linkage fixes the strokes and phase angle for the moving
elements. Hence, a global dynamic analysis is required to predict
the periodic steady operation. Due to the complexity of this
analysis, the isothermal assumption is usually adopted. Hence,
the pressure as a function of the piston and displacer positions
can be expressed in an analytical way. Linearization methods are
then used to obtain the performances of the engine [5–8]. However,
these models do not take into account the thermal losses of
the engine which lead to erroneous predictions of the performances.
Therefore, there is a need for an accurate analytical thermodynamic
isothermal model which can be used in accordance
with the dynamical analysis of the FPSE for preliminary design
purpose.
Many investigators have studied the effect of some heat losses
and irreversibilities on the engine performance indices. In the
many parameters to be taken into account, dead volume as well
as non-ideal regeneration have the highest influence on the Stirling
performances compare to all the technological parameters of a
practical engine [9,10]. Popescu et al. [11] showed that the most
significant reduction in performance is due to the non-adiabatic
regenerator. Kongtragool [12] studied the influence of the regenerator
efficiency and the dead volumes on the work as well as the
efficiency of the machine. However, this study does not include
the heat transfers through the temperature difference at the heat
source and sink.
On the basis of the conventional entropy techniques, for the
studying of solar Stirling engine cycle performance, Costea et al.
[13] included the effects of heat transfers, incomplete heat regeneration
and irreversibilities of the cycle as conduction, pressure
losses or mechanical friction between the moving parts. Timoumi
et al. [14] developed a precise second order model which includes
all the losses at the same time. The method based on a lumped
analysis approach leads to a numerical model and has been used
for the optimization of the General Motors GPU-3 [15,16].
But this type of models appears to be not suitable for a preliminary
design stage of FPSE. Nevertheless, the extensive study based on
the GPU- is a reference model to validate new developments.
Stirling machine with dead volume can be analytically studied
using the Schmidt approach [17] as far as isothermal evolutions
and ideal regeneration are assumed. Following a second order approach
according to Martini [15] classification, the Schmidt results
can be completed by an energetic balance including a non-idea
1.
บทนำเครื่องยนต์สเตอร์ลิงคิดค้นใน1816 วิ่งตามวงจรปิดย้อนกลับได้รู้ว่าการใช้งานจริงเป็นเครื่องมือที่น่าเชื่อถือและมั่นใจว่าในช่วงเกือบหนึ่งศตวรรษก่อนที่จะถูกแทนที่โดยเครื่องยนต์จุดระเบิด ปัจจุบันเครื่องสเตอร์ลิงอยู่ในเชิงพาณิชย์ใช้เป็นเพียงปั๊มความร้อนส่วนใหญ่ที่ใช้สำหรับระบายความร้อนแช่แข็งและเหลวอากาศ ในฐานะที่เป็นเครื่องยนต์สเตอร์ลิงยังคงสนามของงานวิจัยจำนวนมากและผลงานการพัฒนา การทดลองที่ผ่านมาเข้าใจแสดงให้เห็นถึงความหนาแน่นของพลังงานเช่นเดียวกับที่สำคัญที่สุดนั่นคือciencies [1] หนึ่งในโปรแกรมที่มีแนวโน้มมากที่สุดของสเตอร์ลิงวงจรเป็นฟรีลูกสูบเครื่องยนต์สเตอร์ลิง (FPSE) การตั้งค่า [2-4]. การออกแบบที่ดีที่สุดของ FPSEs เป็นงานที่ยาก อันที่จริงไม่มีกลไกการประสานการแก้ไขจังหวะและมุมเฟสสำหรับการย้ายองค์ประกอบ ดังนั้นการวิเคราะห์แบบไดนามิกทั่วโลกจำเป็นต้องมีการคาดการณ์ผลการดำเนินงานเป็นระยะ ๆ อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากความซับซ้อนของการนี้การวิเคราะห์สมมติฐาน isothermal มักจะถูกนำมาใช้ ดังนั้นความดันเป็นหน้าที่ของตำแหน่งและลูกสูบ displacer สามารถแสดงออกในวิธีการวิเคราะห์ วิธีการเชิงเส้นจะถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้การแสดงของเครื่องยนต์ [5-8] อย่างไรก็ตามรูปแบบเหล่านี้ไม่ได้คำนึงถึงการสูญเสียความร้อนของเครื่องยนต์ที่นำไปสู่การคาดการณ์ที่ผิดพลาดของการแสดง. ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องมีความถูกต้องในการวิเคราะห์ความร้อนรุ่น isothermal ซึ่งสามารถนำมาใช้ให้สอดคล้องกับการวิเคราะห์พลังของFPSE สำหรับการออกแบบเบื้องต้นวัตถุประสงค์. นักวิจัยหลายคนมีการศึกษาผลกระทบจากการสูญเสียความร้อนบางส่วนและ irreversibilities ดัชนีประสิทธิภาพเครื่องยนต์ ในปัจจัยหลายประการที่จะต้องนำมาพิจารณาปริมาณที่ตายแล้วได้เป็นอย่างดีในขณะที่การฟื้นฟูที่ไม่เหมาะมีอิทธิพลสูงสุดในสเตอร์ลิงแสดงเปรียบเทียบกับทุกพารามิเตอร์เทคโนโลยีของเครื่องยนต์ในทางปฏิบัติ[9,10] โปเปสคุ et al, [11] แสดงให้เห็นว่าส่วนใหญ่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการทำงานเกิดจากการที่ไม่ได้อะเดียแบติกกำเนิดใหม่ Kongtragool [12] การศึกษาอิทธิพลของกำเนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพและปริมาณการตายในการทำงานเช่นเดียวกับประสิทธิภาพของเครื่อง อย่างไรก็ตามการศึกษานี้ไม่รวมถึงถ่ายโอนความร้อนผ่านแตกต่างของอุณหภูมิที่ร้อนแหล่งที่มาและจม. บนพื้นฐานของเทคนิคการปฎิบัติทั่วไปสำหรับการศึกษาของสเตอร์ลิงเครื่องยนต์ประสิทธิภาพวัฏจักรสุริยะ, Costea et al. [13] รวมผลกระทบ ของการถ่ายโอนความร้อน, การฟื้นฟูความร้อนที่ไม่สมบูรณ์และirreversibilities ของวงจรเป็นการนำความดันการสูญเสียหรือแรงเสียดทานกลระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว Timoumi et al, [14] การพัฒนารูปแบบลำดับที่สองได้อย่างแม่นยำซึ่งรวมถึงการสูญเสียทั้งหมดในเวลาเดียวกัน วิธีการขึ้นอยู่กับล้างโลกวิธีการวิเคราะห์นำไปสู่รูปแบบตัวเลขและถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของบริษัท General Motors GPU-3 [15,16]. แต่ชนิดของรุ่นนี้ดูเหมือนจะไม่เหมาะสำหรับเบื้องต้นขั้นตอนการออกแบบของ FPSE . อย่างไรก็ตามการศึกษาที่กว้างขวางขึ้นอยู่กับGPU- เป็นรูปแบบการอ้างอิงในการตรวจสอบการพัฒนาใหม่. เครื่องสเตอร์ลิงที่มีปริมาณการตายสามารถศึกษาวิเคราะห์โดยใช้วิธีการที่ชมิดท์ [17] เท่าที่วิวัฒนาการ isothermal และการฟื้นฟูที่เหมาะจะถือว่า ต่อไปนี้เป็นวิธีการลำดับที่สองตามมาร์ติ [15] การจัดหมวดหมู่ผล Schmidt สามารถจะแล้วเสร็จโดยมีความสมดุลมีพลังรวมทั้งที่ไม่ใช่ความคิด
การแปล กรุณารอสักครู่..
