مطالعه عملکردی موتور استرلینگ هیبریدی هلیم- هوا تحت تاثیر پارامترهای دما، فشار، سرعت دورانی و ترکیب سیال عامل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک (تبدیل انرژی)، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشگاه سمنان

3 شرکت ایپکو

چکیده

موتور استرلینگ یک موتور برون‌سوز است که می‌تواند با انرژی‌های حرارتی مختلفی مانند انرژی خورشیدی، بیومس، سوخت‌های فسیلی و غیره کار کند. هدف از این پژوهش بررسی پارامترهای مختلف جهت افزایش عملکرد موتور استرلینگ هیبرید هلیم-هوا است. در این تحقیق، با استفاده از سه مدل ترمودینامیکی هم‌دما، آدیاباتیک ایده‌آل و آدیاباتیک غیر ایده‌آل، برای موتور استرلینگ نوع گاما مدل‌سازی صورت گرفته است و نتایج حاصل از آن با داده‌های تجربی مقایسه شده است. پس از تعیین بهترین مدل، تاثیر ترکیب دو گاز هوا و هلیم در درصدهای مختلف، سرعت، دما و فشار مورد بررسی قرار گرفته است و با استفاده از نرم‌افزار مینی‌تب و روش رگرسیون به تحلیل حساسیت این پارامترها پرداخته شده است. نتایج حاصل از تحلیل حساسیت نشان داد با افزایش درصد هلیم حدودا 35 درصد، توان افزایش یافته و سپس با میزان افزایش درصد هلیم از 35 تا 75 درصد، توان ثابت است و از 75 درصد به بالاتر دوباره توان شروع به افزایش می‌یابد در مجموع با افزایش درصد هلیم از صفر تا 100 درصد توان 42 درصد افزایش خواهد یافت. هچنین مشخص شد که با افزایش درصد هلیم از صفر تا 100 درصد بازدهی 95 درصد افزایش خواهد یافت و با افزایش درصد هلیم از 0 تا 100 درصد اتلاف حرارتی به مقدار 35 درصد کاهش خواهد یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance study of helium-air hybrid Stirling engine under parameters effect of temperature, pressure, rotational speed and working fluid composition

نویسندگان [English]

  • Bahram Vaziri 1
  • Mohammad Azadi 2
  • Mojtaba Biglari 2
  • Seyed Navid Madani 3
1 Ph.D. Student in Mechanical Engineering (Energy Conversion), Faculty of Semnan University, Semnan, Iran
2 Semnan University
3 IPCo
چکیده [English]

The Stirling engine is an external combustion engine that works with different thermal energies such as solar energy, biomass, fossil fuels, etc. The purpose of this study is to investigate various parameters to increase the performance of the helium-air hybrid Stirling engine. In this study, by three thermo-dynamics models, including isothermal, ideal adiabatic, and non-ideal adiabatic, a simulation was done for the Gama-type Stirling engine and their results were compared to experimental data. After determining the superior model, the effect of combining two helium and air gases at different percentages, the speed, the temperature, and the pressure was investigated and the sensitivity analysis of these parameters was performed, using the MINITAB software and the regression analysis. Obtained results of the sensitivity analysis showed when the percentage of helium from 0% to 35%, the power increases, and then by increasing the percentage of helium from 35% to 75%, the power is constant and from 75% to 100% the power starts to increase again. In total, by increasing the percentage of helium from zero to 100%, the power will increase by 42%. It was also found that by increasing the percentage of helium from zero to 100%, the efficiency will increase by 95%, and by increasing the percentage of helium from 0 to 100%, heat loss will be reduced by 35%.

 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stirling engine
  • Hybrid Stirling
  • Working fluid
  • Gas composition
  • Sensitivity analysis