Basit sıcak hava makinasının silindir ve gaz pistonu çeperlerinden oluşan rejeneratörlerinin lagrange yöntemi ile tek boyutlu termodinamik analizi

Abstract

Bu çalışmada, Stirling çevrimi ile çalışan makinaların rejeneratörlerinin termodinamik analizi için yaklaşık bir yöntem geliştirilmiştir. Yöntem, silindir ve gaz pistonu çeperlerinden oluşan basit sıcak hava makinesının rejeneratörüne uygulanmıştır. Rejeneratörün temel denklemleri, Lagrange yöntemi ile gaz pistonunun konumuna bağlı olarak düzenlenmiştir ve zamandan bağım sızdır. Denklemler, belli varsayımlarla, geliştirilen iteratif bir çözüm yöntemi kullanılarak ve sayısal olarak çözülmüştür, çözüm için gerekli olan başlangıçtaki çeper sıcaklık dağılımları için, silindir ve gaz pistonu çeper sıcaklıkları arasında iki bağıntı geliştirilmiş ve bu bağıntılar iteratif bir yöntemle çözülmüştür. Analizde kullanılan ısıl, fizikselve geometrik veriler ile ısı aktarım katsayıları literatürden alınmıştır. Sayısal sonuçlar tablo ve grafikler halinde verilmiş tir. Sonuçların tartışılması, literatürdeki sonuçlarla karşılaştırılması, bu çalışmadan elde edilen bulgular ve ileride bu konuda yapılacak çalışmalarla ilgili önerilere yer verilmiştir. Bu çalışmada dikkate alman çan krank kollu gaz pistonu sürücü mekanizmasının bir incelemesi yapılarak, gaz pistonu konumu ile krank açısı arasında analitik bir bağıntı geliştirilmiştir. Sayısal sonuçların elde edilmesi için bir bilgisayar programı hazırlanmıştır.

In this study, an approximate method is developed for the analysis of regenerators of Stirling-cycle machines. This method is applied to the regenerative annular duct which consists of the cylinder and displacer walls. The basic equations of the regenerator are derived using the Lagrangian method in terms of the displacement of the displacer so that time does not seen in the basic equations. An iterative method is developed and the basic equations are solved numerically. Two relations are developed between the cylinder and displacer wall temperature distributions and these equations are solved iteratively to determine the initial wall temperatures. The thermal physical and geometrical data are taken from the literature. Displacement heat transfer coefficient is assumed constant. Results obtained from the analysis are given in tables and graphics. The results of this work, their discussion, comparison of them with that given in literature and suggestions for future work are given. The bell crank displacer drive mechanism is analysed in this study and a relation is obtained between displacement of the displacer and crank angle. A computer programme is prepared and numerical results are obtained.