بهبود روش تحلیل آدیاباتیک موتور استرلینگ با رویکرد جدید در مدلسازی مبدل های حرارتی

یکی از پرکاربردترین روش های مدلسازی سیکل استرلینگ استفاده از روشهای مرتبه دوم میباشد. این روش اگرچه مزیت هایی از قبیل سرعتبالا و هزینه محاسبات کم دارد، ولی فرضیات ساده کننده ای نظیر دمای ثابت هیتر و کولر، نادیده گرفتن افت های دمایی ریژنراتور و غیرواقعیدرنظرگرفتن مسیر سیال عامل باعث بوجود آمدن انحراف نسبت به حالت واقعی می گردد. در این پژوهش با مدلسازی ترمودینامیکی مبدل های حرارتیو مدلسازی حرکت سیال، چرخه دمایی سیال عامل مابین 5 عضو موتور استرلینگ، نظیر سیلندر انبساط و تراکم، هیتر، کولر و ریژنراتور بدست می آید.در آنالیز آدیاباتیک تنها یکبار سیال از هیتر و یکبار از کولر عبور میکند و دمای آن برابر با دمای هیتر و کولر قرار می گیرد، درحالی که در واقعیت سیالعامل پس از خروج از فضای انبساط وارد هیتر می شود و بعد از گذر از ریژنراتور و کولر، وارد فضای تراکم می گردد، مجددا با طی کردن مسیر عکسبه نقطه اول، یعنی فضای انبساط برمی گردد. این فرایند باعث می شود در هر سیکل هریک از مبدل های حرارتی دوبار بر روی سیال عامل تاثیر بگذارند.با درنظر گرفتن چرخه مذکور و بدست آوردن کارایی مبدلهای حرارتی برای هر لحظه از عملکرد موتور استرلینگ، مدل جدیدی بر پایه تحلیلآدیاباتیک بوجود آمد که مدل اصلاح شده نام دارد. با مدل سازی موتور استرلینگ GPU-3 در مدل اصلاح شد،ه نتایج کاهش راندمان موتور مابین15 % تا 17 % در مدل اصلاح شده نسبت به آنالیز آدیاباتیک در دورهای مختلف را نشان میدهد. همچنین با استفاده از مدل اصلاح شده امکان بررسیرفتار سیال های در موتور وجود دارد.

Keywords:

موتور استرلینگ , آنالیز آدیاباتیک , مبدل های حرارتی , روش مرتبه دوم