Değişken faz açılı gama tipi bir Stirling motorunun tasarımı ve imalatı


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Öğrenci: OKTAY KAYA

Danışman: CAN ÇINAR

Özet:

Bu çalışmada gama tipi, değişken faz açılı bir Stirling motorunun tasarımı, termodinamik analizleri ve imalatı yapılmıştır. Soğuk uç birleştirmeli ve değişken faz açılı olarak tasarlanan gama tipi motorun yer değiştirme ve güç silindiri hacim değişimleri için kinematik ilişkiler elde edilmiştir. İzotermal ve nodal analiz metodu kullanılarak çalışma maddesi hava için, 750 K sıcak kaynak ve 300 K soğuk kaynak sıcaklıklarında, 70º-110º faz açısı aralığında, 1-3 bar şarj basıncında, basınç-hacim, net iş, termik verim ve güç değişimleri elde edilmiştir. Nodal analizde hesaplamalar 2 300W / m K ve 2 500W / m K olmak üzere iki farklı ısı taşınım katsayısı için elde edilmiştir. 3 bar şarj basıncı ve 2 500W / m K ısı taşınım katsayısı için en yüksek çevrimlik iş 100º faz açısında 11,10 J olarak elde edilmiştir. Farklı çalışma maddesi kütleleri için yapılan hesaplamalarda da en yüksek çevrimlik iş, 1,3 g çalışma maddesi için, 100º faz açısında 12,74 J olarak elde edilmiştir. Termodinamik analiz sonrası motorun imalatı gerçekleştirilmiştir. Motorda güç silindiri bağlandığı yerde açısal olarak hareket edebilmekte olup, güç silindirinin açısı kaydırılarak yer değiştirme ve güç pistonları arasındaki faz farkı değiştirilebilmektedir. İmalat sonrası, farklı şarj basınçlarında hava ve helyum gazı ile motor test edilmiştir. Testler sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) yakıtlı ısıtıcı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Helyum gazı ile yapılan testlerde 500 ºC sıcak uç sıcaklığında motorda dönme gerçekleşmiş olmakla birlikte performans testlerini gerçekleştirecek sürekli bir çalışma elde edilememiştir.