Nghiên cứu động cơ stirling dùng năng lượng mặt trời

5 3.5K 38
Nghiên cứu động cơ stirling dùng năng lượng mặt trời

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Nghiên cứu động cơ stirling dùng năng lượng mặt trời

NGHIấN CU NG C STIRLINGDNG NNG LNG MT TRIA RESEARCH ON STIRLING ENGINES USING SOLAR ENERGYHONG DNG HNG PHAN QUí TRTrng i hc Bỏch khoa, i hc NngPHAN QUANG XNGi hc NngTểM TTTrong bi bỏo ny chỳng tụi mun gii thiu v nghiờn cu ng dng mt loi ng c nhit cú nhiu u vit m ngy nay ang c nhiu nh nghiờn cu quan tõm ng dng vo thc t, ú l ng c Stirling. ng c Stirling cú th hot ng bi nhiu ngun nhit khỏc nhau m c bit l nú cú th s dng ngun nng lng mt tri, mt ngun nng lng sch v vụ tn.ABSTRACTIn this article we introduce one kind of heat engine: the Stirling engine. Currently, Stirling engines are the subject of considerable research and development efforts because of their potential for high efficiency, clean and quiet operation, especially, if they run on solar energy.1. t vn éng c Stirling l mt thit b cú nhiu u vit v cu to n gin. Mt u ng c c t núng, phn cũn li ngui v cụng hu ớch c sinh ra. éõy l mt ng c kớn khụng cú ng cp nhiờn liu cng nh ng thi khớ. Nhit dựng c ly t bờn ngoi, bt k vt gỡ nu t chỏy u cú th dựng chy ng c Stirling nh: than, ci, rm r, du ha, du la, cn, khớ t t nhiờn, gas mờtan, . v khụng ũi hi quỏ trỡnh chỏy m ch cn cp nhit lm cho ng c Stirling hot ng. éc bit ng c Stirling cú th hot ng vi nng lng mt tri, nng lng a nhit, hoc nhit tha t cỏc quỏ trỡnh cụng nghip.2. Nguyờn lý hot ngéng c Stirling l mt ng c nhit. éng c nhit l mt thit b cú th liờn tc chuyn i nhit nng thnh c nng. Nu ta t núng mt u xilanh (u núng) ngun nhit c s dng cú th l chựm tia bc x mt tri hi t ti u xilanh hoc mt cỏch n gin l nhỳng u xilanh vo nc núng, thỡ ỏp sut v Hình 3. Không khí áp suất cao đẩy piston đi raĐầu nóngĐầu lạnh nhit khụng khớ bờn trong tng lờn. ỏp sut cao s y piston chuyn ng v sinh ra cụng hu ớch (Hỡnh: 1,2,3,4). Bt k ngun nhit no cng sinh ra cụng, nhng vi ngun cú nhit cng cao thỡ to ra cụng cng ln. éng c khụng nhng ch chuyn nhit thnh cụng mt ln n gin nh trờn ma cn phi cú kh nng tip tc sinh cụng. Cụng cú th sinh ra t khụng khớ núng trong xilanh chng no cũn cú quỏ trỡnh gión n v n khi ỏp sut bờn trong gim xung bng ỏp sut khớ quyn thỡ quỏ trỡnh sinh cụng kt thỳc (piston dng li). Nu khi piston chuyn ng n u bờn phi ca xilanh, ta ngng quỏ trỡnh cp nhit v tng quỏ trỡnh thi nhit (lm mỏt) thỡ nhit v ỏp sut ca khụng khớ phớa trong xilanh gim xung n khi ỏp sut ca khụng khớ bờn trong thp hn ỏp sut ca khớ quyn bờn ngoi thỡ piston s chuyn ng ngc li v tr li v trớ ban u. (Hỡnh: 5, 6) Vn t ra i vi ng c Stirling trong thc t l lm th no chỳng hot ng mt cỏch t ng, tc l xilanh nhn, thi nhit ỳng lỳc v liờn h cht ch vi nhau. Nht l i vi ng c Stirling s dng nng lng mt tri khi m ngun nng lng cung cp cho ng c liờn tc. Do vy ng c Stirling hot ng c trong thc t thỡ ngoi xi lanh v piston nh trờn thỡ ng c cn phi cú thờm cỏc b phn ph nh piston choỏn ch, bỏnh v.v . v cỏc b phn ny phi kt hp vi nhau sao cho quỏ trỡnh nhn v thi nhit ca mụi cht ỳng chu k.3. éng c stirling dựng nng lng mt tri éng c Stirling c tớnh toỏn thit k c bn da trờn lý thuyt ca Schmidt. T lý thuyt ny ngi ta xõy dng nờn cỏc mụ hỡnh tớnh toỏn cho ng c Stirling nhit cao, nhit trung bỡnh. éng c Stirling nhit thp s dng nng lng mt tri n nay vn cha cú tớnh toỏn lý thuyt cng nh kt qu thc nghim c cụng b.Da vo cu trỳc ca ng c Stirling m ngi ta chia ng c Stirling thnh 3 kiu c bn , , . Cỏc kiu ny u cú mt im chung l cú ớt nht 2 bung lm vic ú l bung nộn v bung gión n trong ú mụi cht khớ cụng tỏc c in kớn.Nng lng mt tri l ngun nng lng sch v vụ tn. Tuy nhiờn c im ca NLMT l phõn b khụng tp trung v cng nng lng mt tri ph thuc vo gi trong ngy v thay i theo mựa. Cng bc x mt tri n b mt trờn mt t cao nht khong 1000W/m2. Do vy chỳng tụi la chn loi ng c Stirling dựng nng lng mt tri kiu nghiờn cu.éi vi ng c Stirling kiu thỡ Piston lm vic v Piston choỏn ch c b trớ vo 2 Hình 4. Quá trình giãn nở cho đến khi áp suất không khí bên trong bằng áp suất khí quyểnHình 5. Nêú ngừng cấp nhiệt mà thải nhiệt thì áp suất không khí bên trong giảm xuốngHình 6. Piston chuyển động vào bên trong do áp suất không khí bên ngoài cao hơn xy lanh riờng bit. S liờn kt gia cỏc Piston ny cú th thc hin theo cỏc dng sau:- Liờn kt lnh : Piston lm vic phớa nhit thp- Liờn kt núng : Piston lm vic phớa nhit cao- Liờn kt trung bỡnh : Piston lm vic ni vo b phn hon nhit Qua nghiờn cu v so sỏnh cỏc dng khỏc nhau ca loi ng c Stirling kiu thỡ chỳng tụi a ra mu ng c Stirling s dng NLMT nh Hỡnh 7.Hỡnh 7. Cu to ng c Stirling s dng nng lng mt triSau khi nghiờn cu lý thuyt tớnh toỏn thit k v ó ch to ng c Stirling vi cỏc thụng s k thut nh bng sau.ng kớnh 1,55 mp sut lm vic TBỡnh1 barNhit b mt hp th65-120CDin tớch hp th1,75 m2Cụng sut c khớ 30 WLm mỏt bng khụng khớ t nhiờn20CChiu cao 1,3 m Th tớch ng c 208 dm3Khi lng 240 kgHnh trỡnh ca Piston choỏn ch80 mmKhớ cụng tỏc K.KhớHnh trỡnh ca Piston lm vic190 mm chờnh nhit gia phn núng v phn lnh> 25CTc quay 30-40 v/ph T s nộn 1,057 Dng ng c Qua quỏ trỡnh o c th nghim mt lot cỏc thụng s cho thy s khỏc bit gia cỏc giỏ tr tớnh toỏn lý thuyt v giỏ tr o c vo khong 5% (Hỡnh 8). iu ú chng t mụ hỡnh GHI CHú1- Bộ phận hoàn nhiệt2- Bề mặt hấp thụ bức xạ mặt trời3- Piston choán chổ4- Buồng nóng5- Piston làm việc6- ống nhún gắn piston làm việc7- Trục gắn Piston choán chổ8- Buồng lạnh9- Cánh tản nhiệt9 7865123 4 Mặt hấp thụCánh tản nhiệtPiston lựcĐầu bơm Bánh đàtính toán cho động là thích hợp. Thực tế đã chế tạo thiết bị hoạt động tốt với điều kiện thực tế ở miền Trung.2803003203403603800 10 20 30 40 50 60 70Toc do quay (Vòng/phút)Nhiet do (K)TA(Tính toán)TH(Tính toán)TA(Đo)TH(Đo)Hình 8. Nhiệt độ bề mặt hấp thụ (TA) và nhiệt độ khí công tác nóng (TH) trong động Hình 9. Bơm nước dùng năng lượng mặt trời công suất 5m3/ngày3. Kết luậnNăng lượng mặt trời hoàn toàn thể ứng dụng để chạy động Stirling, động này thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, trong đó bơm nước là một trong các ứng dụng đó. Bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời này thể sử dụng hiệu quả trong các trường hợp như bơm nước từ bể lên bồn chứa hoặc dùng bơm nước từ ao hồ, sông ngòi dùng cho tưới tiêu cho các nông trường.TÀI LIỆU THAM KHẢO[1] Phan Quang Xưng, Hoàng Dương Hùng, Nghiên cứu bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời, Đề tài nghiên cứu khoa học trọng điểm cấp Bộ, 2005.[2] F. U. Miller, Franzis, Thermische Solarenergie, Germany, 1997.[3] Andy ross, Ross Experimental, Mayking Stirling Enginers, 13425 Bell Rd. Marysville, Ohio 43040, 1993.[4] Colin D. Van Nostrand, Principles And Applications Of Stirling Enginers, West, New York, 1985.[5] Michael F. Modest, Radiative Heat Transfer, McGraw-Hill, Inc, 1993.[6] G. T. Reader C. Hooper, Stirling Enginer, 1983. . mặt hấp thụ (TA) và nhiệt độ khí công tác nóng (TH) trong động cơ Hình 9. Bơm nước dùng năng lượng mặt trời công suất 5m3/ngày3. Kết luậnNăng lượng mặt. THAM KHẢO[1] Phan Quang Xưng, Hoàng Dương Hùng, Nghiên cứu bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời, Đề tài nghiên cứu khoa học trọng điểm cấp Bộ, 2005.[2] F.

Ngày đăng: 06/12/2012, 08:27

Hình ảnh liên quan

đầu xilanh vào nước núng, thỡ ỏp suất và Hình 3. Không khí áp suất cao đẩy piston đi raĐầu nóng - Nghiên cứu động cơ stirling dùng năng lượng mặt trời

u.

xilanh vào nước núng, thỡ ỏp suất và Hình 3. Không khí áp suất cao đẩy piston đi raĐầu nóng Xem tại trang 1 của tài liệu.
Hình 6. Piston chuyển động vào bên trong do áp  suất không khí bên ngoài cao hơn - Nghiên cứu động cơ stirling dùng năng lượng mặt trời

Hình 6..

Piston chuyển động vào bên trong do áp suất không khí bên ngoài cao hơn Xem tại trang 2 của tài liệu.
Hình 5. Nêú ngừng cấp nhiệt mà thải nhiệt thì áp  suất không khí bên trong giảm xuống - Nghiên cứu động cơ stirling dùng năng lượng mặt trời

Hình 5..

Nêú ngừng cấp nhiệt mà thải nhiệt thì áp suất không khí bên trong giảm xuống Xem tại trang 2 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan