DYNAMIC AND THERMODYNAMIC ANALYSIS OF GAMMA TYPE FREEPISTON
STIRLING ENGINE
Journal Name:
- Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi
Keywords (Original Language):
| Author Name | University of Author | Faculty of Author |
|---|---|---|
Abstract (2. Language):
Free piston Stirling engines are structurally simple thermodynamic systems converting the heat into the
reciprocating translational motion. In free piston Stirling engines mechanical and gas springs are used instead of
the flywheels used in kinematic engines. In free piston Stirling engines one of the most important issues is
keeping the amplitude of reciprocal motion of the displacer and piston under control. For the design of free
piston Stirling engines, because of their structure, the dynamic and thermodynamic analyses are simultaneously
conducted. The design and performance predictions of the engine is conducted via a dynamic-thermodynamic
analysis including the masses of the dynamic components, constant of springs used in the system, hydrodynamic
frictions, pressure forces exerting on the piston and displacer and damping forces caused by work transfer. In this
study, via preparing a dynamic and thermodynamic simulation program, the analysis of a cold end connected
gamma type free piston Stirling engine that will work in the temperature range of 350-700 K, have been
performed. The working limits of the engine were predicted by means of examining the variation of power with
the hot end temperature, spring constants of displacer and piston springs, rod diameter of the displacer, the
working gas mass in the working volume of the engine and the damping constant due to the work transfer.
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language):
Serbest pistonlu Stirling motorları, ısı enerjisini titreşim tarzında doğrusal bir harekete dönüştüren basit yapılı
termodinamik sistemlerdir. Kinematik motorlardaki volanların yerini serbest pistonlu Stirling motorlarında
mekanik yaylar ya da gazlı yaylandırıcılar almaktadır. Yer değiştirme pistonu ve güç pistonunun yaptığı titreşim
hareketinin genliğini kontrol altında tutmak bu motorların önemli sorunlarından birisidir. Yapısı gereği serbest
pistonlu Stirling motorlarının tasarımı dinamik ve termodinamik analizlerin birlikte yapılmasını zorunlu
kılmaktadır. Motorun dinamik parçalarının kütleleri, sistemde kullanılan yayların yay sabitleri, sürtünmeler, iş
transferinden kaynaklanan kuvvetler ile güç pistonu ve yer değiştirme pistonuna etkiyen gaz kuvvetlerini ihtiva
eden kapsamlı bir dinamik-termodinamik analiz ile motorun tasarımı yapılmakta ve performans değerleri
belirlenmektedir. Bu çalışmada 700 K sıcak kaynak ve 350 K soğuk kaynak sıcaklığı arasında çalışan, silindirleri
soğuk uçtan birleştirmeli, gama tipi, serbest pistonlu bir Stirling motorunun dinamik ve termodinamik analizi
yapılmıştır. Motor gücünün; sıcak kaynak sıcaklığına, güç pistonu ile yer değiştirme pistonu yaylarının
sabitlerine, yer değiştirme pistonunun kuyruk çapına, çalışma hacmindeki gaz kütlesine ve iş transferinin
yarattığı sönümleme sabitine göre değişimleri incelenerek motorun çalışma limitleri belirlenmiştir.
FULL TEXT (PDF):
- 2