NODAL THERMODYNAMIC AND DYNAMIC ANALYSIS OF A FREE DISPLACER STIRLING ENGINE

Authors : Can CINAR, Onur OZDEMIR, Halit KARABULUT, Mesut DUZGUN

Pages : 141-155

Doi:10.47480/isibted.979390

View : 27 | Download : 37

Publication Date : 2021-04-30

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu çalışmada, serbest displeysırlı Stirling motorlarının dinamik ve termodinamik özellikleri bir simülasyon programı hazırlanarak incelenmiştir. Simülasyon programının dinamik kısmı, güç pistonu, krank mili ve displeysırın hareket denklemlerini içermektedir. Termodinamik kısmında da 24 nodal hacme dayanan bir nodal analiz yapılmıştır. Çalışmada, bu motorları ilk harekete geçirmek için, displeysırın doğal frekansı olarak bir başlangıç hızı gerektiği görülmektedir. Motor çalışırken displeysır vuru olarak adlandırılan bazı ikincil titreşimler sergilemekte, bu durum iş ve güç üretiminde düzensizliklere sebep olmaktadır. Bu durum, displeysır kütlesi, çalışma maddesi kütlesi, harici yük ve yay sabiti gibi bazı çalışma parametreleri değiştirilerek en aza indirilebilir. Çalışma maddesi şarj basıncının her bir değeri için farklı bir yaya ihtiyaç duyulmaktadır. Aynı yay sabiti değeri için, displeysır kütlesi sınırlı bir aralıkta değiştirilebilmektedir. Displeysır kütlesi azalırken motorun termal performansı artmaktadır. 1000 K sıcak uç sıcaklığı ve 356 K soğuk uç sıcaklığı arasında ve 18 bar şarj basıncında çalışan bir motor için efektif termik verim %21-26 arasındadır. 3,5 litre toplam iç hacme sahip bir motor, 3,9 kW efektif güç ve 4,7 kW indike güç üretebilmektedir. Motor performansı ile faz açısı arasında güçlü bir ilişki olduğu görülmektedir.
Keywords : Serbest displeysır, Stirling motoru, Dinamik ve termodinamik simülasyon, Performans tahmini, Displeysır kütlesinin optimizasyonu, Yay sabitinin optimizasyonu