Krank ve Scotch Yoke mekanizmalarıyla tahrik edilen Gama tipi bir Stirling motorunun termodinamik performansının karşılaştırılması


Creative Commons License

İpci D.

International Congress of Academic Research, Bolu, Türkiye, 7 - 09 Aralık 2020, ss.402-411

  • Basıldığı Şehir: Bolu
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.402-411

Özet

Bu çalışmada, krank ve Scotch-yoke mekanizmalarının bir gamma tipi Stirling motorunun termodinamik performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışma gazı olarak helyum gazı kullanılmıştır. Motorun termodinamik modeli, üçüncü dereceden bir termodinamik yöntem olan nodal analizi yaklaşımı ile oluşturulmuştur. Nodal analiz, çalışma alanını sonlu tek boyutlu kontrol hacimlerinden oluşan bir ağa ayırarak gerçekleştirilmektedir. Motorun çalışma hacmi 16 nodal hacme bölünmüştür. Aerodinamik sürtünmeden kaynaklanan basınç düşüşleri ihmal edilmiş olup gaz basıncı ideal gaz denklemi ile hesaplanmıştır. Kütlenin ve enerjinin korunumu denklemleri her bir nodal hacim sağlanmıştır. Motorun sıcak uç ve soğuk uç sıcaklıklarının sırası ile 850 K ve 350 K ‘olarak kullanılmıştır. Rejeneratör nodal hacimlerinin duvar sıcaklıkları, motorun sıcak ve soğuk uç sıcaklıkları arasında doğrusal olacak şekilde düzenlenmiş olup zamanla değişmediği kabul edilmiştir. Nodal hacimlerdeki anlık gaz sıcaklıkları, kararsız açık sistemler için verilen termodinamiğin birinci yasası ile hesaplanmıştır. Motorun simülasyonu için Fortran'da bir bilgisayar programı yazılmış olup denklemler, açık bir sonlu fark yöntemi kullanılarak sayısal olarak çözülmüştür. Simulasyonlar sonucunda Scotch-yoke mekanizmasının krank mekanizmasına kıyasla motor indike gücünde %8’e ve termik verimde %20’ye kadar artış sağladığı belirlenmiştir.