Моделирование условий достижения высокой электрической мощности и КПД в двигателе Стирлинга со свободным рабочим поршнем.
Авторы
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No4/49-60Ключевые слова:
двигатель Стирлинга, свободный рабочий поршень, регенератор, вытеснительАннотация
Проведено моделирование двигателя Стирлинга, где учитывается переменность температуры в охладителе и нагревателе, а сам двигатель вырабатывает электрический ток. Исследование проведено в области температур, когда поршень и вытеснитель двигаются синхронно. Показана возможность повышения мощности двигателя путем уменьшения гидравлического сопротивления в регенераторе. Также обнаружено, что вместе с ростом электрической нагрузки на генератор может расти и производимая двигателем работа. Это указывает на наличие максимума производства электрической энергии в зависимости от нагрузки. К росту мощности двигателя и ее КПД способствует большая жесткость пружины вытеснителя.
Библиографические ссылки
Ruihua Chen, Weicong Xu , Shuai Deng, Ruikai Zha, Siyoung Q. Choi, Li Zhao. (2023) Towards the Carnot efficiency with a novel electrochemical heat engine based on the Carnot cycle: Thermodynamic considerations. Energy, 284, 128577. DOI: 10.1016/j.energy.2023.128577. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.128577
Xu W, Deng S, Zhao L, Zhang Y, Li S. (2019) Performance analysis on novel thermodynamic cycle under the guidance of 3D construction method. Applied Energy, 250, 478 – 492. DOI: 10.1016/j.apenergy.2019.05.081.
Sabdenov K.O. (2021) The Thermodynamic Brayton Cycle with a Reversible Chemical Reaction. Technical Physics, 66, 1275 – 1283. Available at: https://link.springer.com/article/10.1134/S1063784221090164. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063784221090164
Sabdenov K. (2023) The Thermodynamics Cycles with a Reversible Chemical Reaction. Americ. Journ. Mod. Phys. (AJMP), 12, 2, 14 – 20. Available at: http://ajmp.org/article/10.11648/j.ajmp.20231202.11 DOI: https://doi.org/10.11648/j.ajmp.20231202.11
Walker G. (1973) Stirling-cycle machines. Clarendon Press, Oxford, 156. Available at: https://www.amazon.com/Stirling-Cycle-Machines-Graham-Walker/dp/0198561121.
Reader G.T., Hooper Ch. (1982) Stirling engines, 424. Spon Press. Available at: https://www.abebooks.co.uk/9780419124009/Stirling-Engines-Reader-G.T-Hooper-0419124004/plp
Valenti G., Campanari S., Silva P., Ravida A., Macchi E., Bischi A. (2015) On-off cyclic testing of a micro-cogeneration Stirling unit. Energy Procedia, 75, 1197–1201. Available at: https://www.researchgate.net/publication/281373930_On-off_Cyclic_Testing_of_a_Micro-cogeneration_Stirling_Unit DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.152
Sabdenov K.O., Erzada M., Suleimenov A.T. (2019) The Possibility of Converting Energy in Space with the Aid of a Chain Heat Machine Operating on Methane and Nitrogen. Journ. Eng. Phys. Therm., 92, 3, 574-584. Available at: https://link.springer.com/article/10.1007/s10891-019-01965-z#citeas DOI: https://doi.org/10.1007/s10891-019-01965-z
Konyukhov G.V., Bukharov A.V., Konyukhov V.G. (2020) On the Problem of Rejection of Low-Potential Heat from High-Power Space Systems. Journ. Eng. Phys. Therm., 93, 16–27. Available at: https://doi.org/10.1007/s10891-020-02086-8 DOI: https://doi.org/10.1007/s10891-020-02086-8
Vikulov A.G., Morzhukhina A.V. (2021) Controlling the Power of the Internal Heat Sources of Space Vehicles. Jour. Eng. Phys. Therm., 94, 1101–1109. DOI: 10.1007/s10891-021-02390-x. DOI: https://doi.org/10.1007/s10891-021-02390-x
Xu W, Deng S, Zhao L, Zhang Y, Li S. (2019) Performance analysis on novel thermodynamic cycle under the guidance of 3D construction method. Applied Energy, 250, 478-492. DOI: 10.1016/j.apenergy.2019.05.081. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.05.081
Jenkins N., Ekanayake J.B., and Strbac G. (2010) Distributed Generation. The Institution of Engineering and Technology, London. Available at: https://web.nit.ac.ir/~shahabi.m/M.Sc%20and%20PhD%20materials/DGs%20and%20MicroGrids %20Course/Books/Distributed%20Generation%20by%20N.Jenkins%20IET%20press/Distributed.pdf.
Dulau L. I., Abrudean M., Bica D. (2014) Effects of Distributed Generation on Electric Power Systems. Procedia Technology, 12, 681–686. Available at: https://www.researchgate.net/publication/270916389_Effects_of_Distributed DOI: https://doi.org/10.1016/j.protcy.2013.12.549
Langlois, Justin L.R. (2006) Dynamic computer model of a Stirling space nuclear power system. Trident Scholar project report no. 345. Annapolis, US Naval Academy. Available at: https://www.semantic scholar.org/paper/Dynamic-Computer-Model-of-a-Stirling-Space-NuclearLanglois/0e513dee372464b9d6807efb9717e 934af1c4df1
Sabdenov K.O. (2024) A simple model of a Stirling machine (engine) with a free working piston. Journ. Eng. Phys. Therm., 97, 4. P. 1034-1041. DOI: 10.1007/s10891-024-02974-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s10891-024-02974-3
Zhiwen Dai, Chenglong Wang, Dalin Zhang, Wenxi Tian, Suizheng Qiu, G.H. Su. (2021) Design and analysis of a free-piston Stirling engine for space nuclear power reactor. Nucl. Eng. Techn., 53, 2, 637–646. DOI:10.1016/j.net.2020.07.011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.net.2020.07.011
Fr. Catapano, C. Perozziello, B. M. Vaglieco. (2021) Heat transfer of a Stirling engine for waste heat recovery application from internal combustion engines. Appl. Therm. Eng., 198, 5, 117492. DOI:10.1016/j.applthermaleng.2021.117492. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.117492
Ukhin B.V., Gusev A. A. (2010) Hydraulics. Moscow, 432. Available at: https://www.ibooks.ru/products/360607? Category id=12968 [in Russian]
Kalitkin N.N. (2011) Numerical methods. Moscow, 592. Available at: https://bhv.ru/wp-content/uploads/wpallimport/ filespdfk i/view_1768_978-5-9775-5000.pdf?srsltid=AfmBOoq6JfthMR60no 1rnchXvS2xar [in Russian]
