Stirling motorlarında ısı transfer yüzey alanının artırılmasının motor performansına etkisi

Abstract

Bu çalışmada, beta tipi rhombic hareket mekanizmalı Stirling motorunda ısı transfer yüzey alanının motor performansına etkisi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Motorun yer değiştirme silindiri üzerine boru ilavesi ile ısı transfer yüzey alanı %50 oranında artırılmıştır. Yer değiştirme silindiri üzerine ilave edilen bu boruların motor performasına katkısını belirlemek amacıyla nodal analiz metodu kullanılarak termodinamik analiz yapılmıştır. Borulu ve borusuz yer değiştirme silindiri kullanılarak en yüksek motor gücü 500 W/m2K ısı taşınım katsayısında belirlenmiştir. Borulu ısıtıcı kullanımı ile motor gücü ve momentinde belirgin artışlar gözlenmiştir. Farklı şarj basınçları için motor devrine bağlı olarak motor gücü değişimleri maksimum motor gücü borusuz yer değiştirme silindiri için 9 bar şarj basıncında 998 dev/dk motor devrinde 88,92 W, borulu yer değiştirme silindiri için aynı şarj basıncında 925 dev/dk motor devrinde 111,83 W olarak elde edilmiştir. Maksimum motor momenti borusuz yer değiştirme silindiri için 9 bar şarj basıncında 982 dev/dk motor devrinde 0,86 Nm, borulu yer değiştirme silindiri için aynı şarj basıncında 873 dev/dk motor devrinde 1,165 Nm olarak elde edilmiştir. Borulu tip yer değiştirme silindiri kullanımı ile 7, 8 ve 9 bar şarj basınçlarında maksimum motor momentlerinde sırası ile %27,9, %25,65 ve %25,77 artış belirlenmiştir.

In this study, the effect of heat transfer surface area on motor performance in a beta type rhombic Stirling engine was investigated numerically and experimentally. The heat transfer surface area is increased by 50% by adding a pipes on the displacement displacer displacer cylinder of the engine. In order to determine the contribution of these pipes added on the displacement cylinder to the engine performance, thermodynamic analysis was performed using the nodal analysis method. The highest engine power was determined at 500 W / m2K heat transfer coefficient by using tubular and tubeless displacement cylinders. Significant increase in engine power and torque were observed with the use of tubular heaters. Engine power varies depending on engine speed for different charge pressures. Maximum engine power was obtained as 88.92 W at 9 bar charge pressure at 998 rpm for the tubular displacement cylinder, and 111.83 W at an engine speed of 925 rpm for the tubular displacement displacer cylinder at the same charge pressure. The maximum engine torque was obtained as 0.86 Nm at 982 rpm engine speed for the 9 bar charge sample for the tubeless displacement cylinder, and 1,165 Nm at 873 rpm engine speed for the tubular displacement displacer cylinder at the same charge location. With the use of tubular displacement cylinders, an increase of 27.9%, 25.65% and 25.77% was found at maximum engine moments at 7, 8 and 9 bar charge pressures, respectively.