Thiết kế động cơ stirling chạy bằng nguồn điện

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy b»ng ngn ®iƯn MỦC LỦC Trang LÅÌI NỌI ÂÁƯU NGHIÃN CỈÏU STIRLING TÄØNG QUAN VÃƯ ÂÄÜNG CÅ 1.1 GIÅÏI THIÃÛU 1.2 MÄÜT VI MÄ HÇNH ÂÄÜNG CA ÂÄÜNG CÅ STIRLING 1.3 LËCH SỈÍ PHẠT TRIÃØN ÂÄÜNG CÅ NHIÃÛT V ÂÄÜNG CÅ STIRLING 12 1.4 MỦC ấCH NGHIN CặẽU 14 CHU TRầNH NHIT ĩNG HOĩC STIRLING 15 2.1 NGUN L HOẢT ÂÄÜNG V CHU TRÇNH NHIÃÛT ÂÄÜNG HOÜC 15 2.2 HIÃÛU SUÁÚT NHIÃÛT LYÏ THUYÃÚT 19 PHÁN LOAÛI ÂÄÜNG CÅ STIRLING 21 3.1 GIÅÏI THIU 21 Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy b»ng ngn ®iƯn 3.2 CẠC LOẢI ÂÄÜNG CÅ STIRLING 21 3.2.1 Âäüng cå piston - træåüt 23 3.2.2 Âäüng cå piston 25 3.3 SO SẠNH CẠC LOẢI ÂÄÜNG CÅ STIRLING 28 3.3.1 Âäüng cå piston - træåüt våïi âäüng cå piston 28 3.3.2 Âäüng cå piston - træåüt xylanh âån våïi âäüng cå piston træåüt xylanh riãng 29 THIÃÚT KÃÚ TÊNH TOAÏN ÂÄÜNG CÅ STIRLING 31 4.1 CẠC THÄNG SÄÚ THIÃÚT KÃÚ CÅ BN 31 4.2 NH HỈÅÍNG CẠC THÄNG SÄÚ KHẠC NHAU ÂÃÚN ÂÄÜNG CÅ STIRLING 34 4.3 ÂÄÖ THË THIÃÚT KÃÚ HÅÜP NHÁÚT 39 4.4 MI CHT CNG TAẽC 43 Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện 4.5.Bĩ HOAèN NHIÃÛT 46 4.6 THIÃÚT KÃÚ TÊNH TOAÏN ÂÄÜNG CÅ STIRLING CHẢY BÀỊNG NGƯN ÂIÃÛN 48 4.6.1 Kãút cáúu 48 4.6.2 Nguyón lyù laỡm vióỷc vaỡ chu trỗnh nhióỷt õọỹng hoỹc 50 4.6.3 Tênh toạn nhiãût âäüng hc v hiãûu sút 53 ỈU NHỈÅÜC ÂIÃØM CA ÂÄÜNG CÅ STIRLING 65 5.1 ỈU ÂIÃØM 65 5.2 NHỈÅÜC ÂIÃØM 66 KÃÚT LÛN 69 TAèI LIU THAM KHAO 71 Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện LèI NOẽI ệU Tỉì láu nay, váún âãư nàng lỉåüng l mäüt váún âãư quan tám hng âáưu ca mi ngỉåìi Ngưn dáưu m trãn thãú giåïi d ráút phong phụ, nhỉng sỉû khai khạc dáưu m mäüt cạch äư ảt hiãûn â lm cho ngưn dáưu m ngy cng cản kiãût dáưn, âọ giạ dáưu s tàng cao Hån nỉỵa, thåìi âải ngy nay, m váún âãư mäi trỉåìng âang l váún âãư ton cáưu, mäi trỉåìng âang bë ä nhiãùm nàûng, m mäüt nhỉỵng ngun nhán chênh âọ l khê thi ca âäüng cå Näưng âäü ca nhỉỵng cháút gáy ä nhiãùm khê x âäüng cå NOx , CO, HC, bäư họng cọ xu hỉåïng gia tàng mảnh m cng våïi sỉû gia tàng näưng âäü CO 2, cháút khê gáy hiãûu ỉïng nh kênh lm tàng nhiãût âäü báưu khê quøn, â l âãư ti bn ci åí nhiãưu diãùn ân qúc tãú v khu vỉûc Táút c nhỉỵng váún âãư âọ, âi hi ngnh âäüng cå phi cọ nhỉỵng gii phạp thêch håüp Âäüng cå âäút ngy dáưn dáưn s âỉåüc thay thãú bàòng cạc loải âäüng cå khạc, âọ âäüng cå Stirling âang âỉåüc sỉû quan tám ca nhiãưu ngỉåìi Âáy l loải âäüng cå âäút ngoi sỉí dủng mäi cháút cäng tạc thãø khê Âäüng cå cọ kãút cáúu âån gin, khäng cọ cạc hãû thäúng phỉïc tảp hãû thäúng âiãûn, hãû thäúng phun nhión lióỷu ọỹng Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện cồ Stirling cung cỏỳp cọng theo mọỹt chu trỗnh õoù piston neùn khờ åí nhiãût âäü tháúp v cho khê gin nåí åí nhiãût âäü cao Âäüng cå ny cọ thãø dng báút kyỡ nguọửn nhióỷt naỡo, quùa trỗnh cỏỳp nhióỷt coù thóứ thỉûc hiãûn bãn hay bãn ngoi xylanh ÅÍ âäư ạn täút nghiãûp ny, em giåïi thiãûu täøng quạt vãư âäüng cå nhiãût v âäüng cå Stirling, nãu mủc õờch nghión cổùu, tỗm hióứu caùc loaỷi kóỳt cỏỳu khaùc ca âäüng cå, nãu ỉu nhỉåüc âiãøm ca nọ, tỗm hióứu nguyón lyù hoaỷt õọỹng cuớa õọỹng cồ Stirling bũng hỗnh aớnh õọỹng, nghión cổùu lyù thuyóỳt vaỡ thióỳt kãú mäüt âäüng cå Stirling chảy bàòng ngưn âiãûn lm cå såí âãø nghiãn cỉïu phạt triãøn cạc loải âäüng cồ Stirling khaùc Trong quaù trỗnh hoaỡn thaỡnh õọử aùn, màûc d bn thán em â cäú gàõng, nhỉng chàõc khọng traùnh khoới sai soùt Vỗ vỏỷy em mong õổồỹc sỉû chè bo ca tháưy cä v cạc âãø viãûc nghiãn cỉïu thiãút kãú âäüng cå âỉåüc hon thiãûn hån Em xin by t lng biãút ån âãún tháưy Tráưn Vàn Nam v cạc tháưy cä giạo â giụp âåỵ âãø em hon thnh âäư ạn ny  Nàơng, ngy 25 thạng nàm 2003 Sinh viãn thỉûc hiãûn Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn ®iƯn Bi Vàn Cng NGHIÃN CỈÏU TÄØNG QUAN VÃƯ ÂÄÜNG CÅ STIRLING 1.1 GIÅÏI THIÃÛU Âäüng cå stirling laì loải âäüng cå nhiãût kiãøu piston, âỉåüc âàût tãn theo ngỉåìi sạng chãú nọ, äng Robert Stirling Nàm 1816 [5], âäüng cå håi nỉåïc váûn hnh åí mi nåi, Robert Stirling â sạng chãú mäüt loải âäüng cồ mồùi- õọỹng cồ Stirling (hỗnh 1.1) ỏy laỡ loaỷi âäüng cå sỉí dủng bưng âäút ngoi, cäng âỉåüc tảo sỉû gin nåí khê åí nhiãût âäü cao Cng cạc loải âäüng cå âäút trong, âäüng cå Stirling cung cỏỳp cọng theo mọỹt chu trỗnh, õoù piston nẹn khê åí nhiãût âäü tháúp v cho khê giaợn nồớ ồớ nhióỷt õọỹ cao Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện Hỗnh 1.1 ọỹng cå Stirling ngun thy nàm 1816, loải âäüng cå ny â âỉåüc sỉí dủng vo nàm 1818 âãø båm nỉåïc tỉì m âạ Tuy âäüng cå Stirling xút hiãûn såïm váûy nhỉng chỉa âỉåüc phạt triãøn âãø ỉïng duỷng cuọỹc sọỳng vỗ giaù thaỡnh chóỳ taỷo cao v låüi nhûn tháúp nãn khäng thãø cảnh tranh âỉåüc våïi âäüng cå nhiãût hiãûn tải Trong thãú k ny, ngổồỡi bừt õỏửu nghộ vóử trổồỡng thỗ âäüng cå Stirling âang âỉåüc quan tám âàûc biãût båíi quaù trỗnh hoaỷt õọỹng cuớa õọỹng cồ rỏỳt óm, Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện hiãûu sút cao v thi sảch nhåì sỉí dủng cạc ngưn nhiãût sảch hồûc êt gáy ä nhiãùm hån Âäüng cå cọ thãø sỉí dủng báút k ngưn nhiãût no, âiãưu ny cho phẹp sỉí dủng nhỉỵng ngưn nhiãût thäng thỉåìng ngưn nhiãût âäút chạy than ci, rạc rỉåíi , v nháút l cọ thãø sỉí dủng ngưn nhiãût tỉì nàng lỉåüng màût tråìi Vãư cäng nghãû âäüng cồ Stirling coù kóỳt cỏỳu õồn giaớn, vỗ vỏỷy loaỷi âäüng cå ny cọ thãø chãú tảo tỉång âäúi dãù dng tải cạc cå såí cå khê åí nỉåïc ta Mäüt nhỉỵng hỉåïng phạt triãøn âäüng cå Stirling l chãú tảo nhỉỵng âäüng cå cåỵ nh âãø cung cáúp cäng cå hc trãn tu thuưn ráút âỉåüc quan tám chụng ta cọ nhiãưu phỉång ạn thiãút kãú gn nhẻ âãø náng cao cäng sút riãng ca âäüng cå Nhỉỵng nghiãn cỉïu phạt triãøn ỉïng dủng âäüng cå Stirling trãn phỉång tiãûn váûn chuøn cng â âỉåüc cạc nh sn xút ätä quan tám Màût khạc cọ thãø biãún âäøi nhiãût trỉûc tiãúp tỉì nàng lỉåüng màût tråìi thnh cäng nãn â âỉåüc nghiãn cỉïu ỉïng dủng trãn cạc tu khäng gian tỉì nàm 1995 [2] 1.2 MÄÜT VI MÄ HÇNH ÂÄÜNG CA ÂÄÜNG CÅ STIRLING Âãø hiãøu hån vãư âäüng cå Stirling ta hy xem xeùt mọỹt sọỳ hỗnh aớnh õọỹng cuớa õọỹng cồ Stirling sau õỏy [6] Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện 1.2.1.ọỹng cồ Stirling kióứu hai piston: ọỹng cồ hoaỷt õọỹng theo quaù trỗnh ( hỗnh 1.2): Hỗnh 1.2 ọỹng cồ Stirling kióứu hai piston Quaù trỗnh cỏỳp nhióỷt (heat): Piston noùng di chuyóứn lón phêa trãn, piston lảnh di chuøn xúng phêa dỉåïi mọỹt phỏửn tổ voỡng quay cuớa truỷc khuyớu Quaù trỗnh gin nåí (expansion): Hai piston âãưu di chuøn vãư phêa dỉåïi Nàng lỉåüng âỉåüc sỉí dủng âãø sinh cäng Quạ trỗnh laỡm laỷnh (cool): Truỷc khuyớu quay nhồỡ nng lổồỹng ca bạnh â Piston nọng tiãúp tủc di chuøn vãư phêa dỉåïi v piston lảnh di chuøn vãư phêa trãn Khäng khê chuøn tỉì bưng nọng tåïi bưng lảnh, ạp suỏỳt õọỹng cồ giaớm Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện Quaù trỗnh neùn (compression): Hai piston âãưu di chuøn vãư phêa trãn Nàng lỉåüng âỉåüc têch trỉỵ giai âoản ny 1.2.2 Âäüng cå Stirling kióứu trổồỹt: Mọ hỗnh cuớa õọỹng cồ õổồỹc thóứ hióỷn nhổ hỗnh 1.3: Hỗnh 1.3 ọỹng cồ Stirling kiãøu trỉåüt Mäi cháút cäng tạc: gin nåí âỉåüc cáúp nhiãût v co lải âỉåüc lm lảnh Con trỉåüt: lm chuøn dåìi khäng khê v thay âäøi aïp suáút âäüng cå Aïp suáút tàng lãn trỉåüt åí vë trê trãn ca xylanh, ạp sút gim trỉåüt åí vë trê dỉåïi ca xylanh Bïi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 12 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện ln - hãû säú dáùn nhiãût ca lạ nhäm, ln = 174 W/m.âäü nâk - säú låïp âãûm khê åí giỉỵa cạc lạ nhäm, nâk = 29 âk - chiãưu daìy mäùi låïp âãûm khê, âk = mm  âk - hãû säú dáùn nhiãût cuía låïp âãûm khê,  âk = 4,6.102 W/m.âäü Nhiãût lỉåüng truưn cho trỉåüt thåìi gian t = 0,11giáy l: dct2 T dct2 t Qct = qt = 4R ct (4.17) Tỉì cạc cäng thỉïc (4.12) âãún (4.17), ta cọ phỉång trỗnh cỏn bũng nhióỷt nhổ sau: Qõt = Qtmc + Qnxlct + Qxlct + Qct 2 xlctl xlct.T dct2 T dchxlct T hay: RI t = mcT + ( + + ) t ' ln(dxlct / dxlct) 4R ct 4R nxlct 2 2 xlctl xlct dct2 dchxlct RI t = [mc + ( + + ) t].T ln(dxlct / d'xlct) 4R ct 4R nxlct Thay caïc giaï trở vaỡo phổồng trỗnh trón ta õổồỹc: 3,5 8,572 0,11 = [0,002278 1,005 103+( 23,14161,760,164 3,14160,0942 3,14160,092 + + ) 0,11] T ln(113/ 98) 423510 4482510 Suy ra: T = (0C) hay T = 277 0K Tỉì âoï ta coï: Tmax = Tmin + T = 300 + 277 = 577 0K Váûy ta âæåüc: Bïi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 68 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện Tyí säú nhiãût âäü:  = Tmin / Tmax = 300 / 577 = 0,520 Tyí säú thãø têch: r = Vmax / Vmin = 1815888 / 1358148 = 1,337 Thay giạ trë vo cạc cäng thỉïc (4.12)  (4.17) ta âæåüc: Qât = 28,276 (J); Qmc = 9,148 (J); Qxlct = 5,596 (J); Qnxlct = 0,579 (J); Qct = 12,953 (J) Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 69 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy b»ng ngn ®iƯn 4.6.3.2 Tênh toạn nhiãût âäüng hc: Cạc quaù trỗnh nhióỷt õọỹng hoỹc ồớ õỏy ta tờnh vồùi mäüt khäúi lỉåüng âån vë ca mäi cháút cäng tạc (1Kg) giaớ õởnh laỡ khờ lyù tổồớng Tổỡ phổồng trỗnh trảng thại khê l tỉåíng ta cọ [1]: V1 = RT1 287300  0,797(m3 ) P1 1,19,8110 Báy giåì ta láưn lỉåüt toạn nhiãût âäüng hc ca tổỡng quaù trỗnh: a Quaù trỗnh neùn õúng nhióỷt 1- 2: Trong quaù trỗnh neùn õúng nhióỷt naỡy, nhióỷt tổỡ mäi cháút cäng tạc mäi trỉåìng bãn ngoi Cäng âỉåüc thỉûc hiãûn âãø nẹn mäi cháút cäng tạc cọ giạ trë bàòng vãư âäü låïn våïi lỉåüng nhiãût tỉì mäi cháút cäng tạc Khäng cọ sỉû thay âäøi näüi nàng v cọ sỉû gim ca Entropy: T2 = T1 = Tmin = 300 0K Vmax V1  P1r 1,11,3371,471 (at) V V P2 = P1 P1 Nhiãût lỉåüng trao âäøi bàòng cäng thæûc hiãûn: Qc = W = P1V1ln(1/r) = RT1ln(1/r) = 1,1 9,81 104 0,797 ln(1/1,337) = - 24981(J) Sæû thay âäøi Entropy: S2 - S1 = Rln(1/r) = 287 ln(1/1,337) = - 83 (J/0K) Bïi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 70 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện b Quaù trỗnh nung noùng õúng tờch 2-3: Trong quaù trỗnh naỡy, nhióỷt lổồỹng truyóửn tổỡ bọỹ hoaỡn nhióỷt õóỳn mäi cháút cäng tạc Khäng cọ cäng no âỉåüc thỉûc hiãûn, cọ sỉû tàng Entropy v näüi nàng ca mäi cháút cäng taïc T3 Pû3 = P2 T2 = P2 /  = 1,471 / 0,492 = 2,8 (at) V3 = V Nhiãût lỉåüng truưn tỉì bäü hon nhiãût cho mäi cháút cäng taïc: (J ) Q = Cv(T3 - T2) = 717,5  577 300 198533 Våïi Cv - Nhiãût dung riãng âàóng têch; ta cọ [1]: C v = R 287  717,5 (J/Kg.âäü), k  1,4 xem khäng khê l khê l tỉåíng ngun tỉí nãn säú m âoản nhiãût k = 1,4 Cäng thæûc hiãûn W = Sæû thay âäøi Entropy: S3 - S2 = Cvln(1/) = 717,5.ln(1/0,492) = 469 (J/0K) c Quaù trỗnh giaợn nồớ õúng nhióỷt 3- 4: Cọng âỉåüc tảo båíi mäi cháút cäng tạc, cọ trë säú bàòng vãư âäü låïn våïi lỉåüng nhiãût cung cáúp Khọng coù Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 71 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy b»ng ngn ®iƯn sỉû thay âäøi näüi nàng, nhỉng cọ sỉû gia tàng Entropy ca mäi cháút cäng tạc V3 Vmin  P3 (1/ r) 2,8(1/1,337) 2,12(at) V V P4 = P3 P3 max T4 = T3 = Tmax = 577 0K Nhiãût lỉåüng truưn bàòng cäng thỉûc hiãûn: W = Q = P3V3lnr = RT3lnr = 287 577 ln1,337 = 48047 (J) Sæû thay âäøi Entropy: S4 - S3 = Rlnr = 287 ln1,337 = 83 (J/0K) d Quaù trỗnh laỡm laỷnh õúng tờch - 1: Trong quaù trỗnh naỡy, nhióỷt truyóửn tổỡ mäi cháút cäng tạc âãún bäü hon nhiãût, lm gim nhióỷt õọỹ cuớa chỏỳt cọng taùc Quaù trỗnh khọng cọ cäng thỉûc hiãûn, cọ sỉû gim näüi nàng v Entropy ca mäi cháút cäng tạc T1 Pû1 = P4 T4 = P4  = 2,12 0,492 = 1,1 (at) Nhiãût lỉåüng truưn tỉì bäü hon nhiãût âãún mäi cháút cäng taïc: (J ) Q = Cv(T1 - T4) = 717,5  577 300 198533 Sæû thay âäøi Entropy: S1 - S4 = Cvln = 717,5 ln0,492 = - 469 (J/0K) Trong quaù trỗnh hoaỡn nhióỷt, nhióỷt truyóửn tỉì bäü hon nhiãût âãún mäi cháút cäng tạc quaù trỗnh 2-3, õổồỹc chỏỳt cọng taùc giổợ laỷi v truưn tråí lải cho bäü hon nhiãût quạ trỗnh 4-1 Khọng coù sổỷ tng Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 72 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện thóm hoỷc mỏỳt mạt nhiãût lỉåüng mäi cháút cäng tạc hồûc bäü hoaỡn nhióỷt Vỗ thóỳ: Toaỡn bọỹ nhióỷt lổồỹng cung cỏỳp s bàòng: QE = RT3lnr = 287 577 ln1,337 = 48047 (J) Ton bäü nhiãût lỉåüng s bàòng: Qc = RT1ln(1/r) = 1,1 1,98 104 0,797 ln(1/1,337) = 24981(J) Tỉì âọ ta cọ hiãûu sút nhiãût toạn s l:  QE  QC W RT3 lnr  RT1 lnr   1  1 0,520,48 QE QE RT3 lnr Khi âoï cäng sút ca âäüng cå l: P = m.W = 0.002278.48047 = 109 (W) Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 73 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện ặU NHặĩC IỉM CUA ĩNG C STIRLING Bỏy giồỡ ta haợy tỗm hióứu caùc ỉu v nhỉåüc âiãøm ca cạc loải âäüng cå Stirling âãø so sạnh våïi cạc loải âäüng cå hiãûn tải, tỉì âọ ta tháúy âỉåüc sỉû cáưn thiãút ca loải âäüng cå ny 5.1 ỈU ÂIÃØM Cạc ỉu âiãøm ca âäüng cå Stirling bao gäưm: - Âäüng cå Stirling chảy khäng cọ tiãúng näø v êt rung âäüng, kh nàng gáy ä nhiãùm mäi trỉåìng tháúp - Cọ thãø táûn dủng sỉû cung cáúp nhiãût tỉì báút k ngưn nhiãût no, bao gäưm nàng lỉåüng nhiãût tỉì viãûc âäút chạy rạc rỉåíi, than ci, âãún nàng lỉåüng màût tråìi, hồûc tỉì âäưng vë phọng xả ca cạc l phn ỉïng hảt nhán - Âäüng cå Stirling cọ hiãûu sút nhiãût lyï thuyãút täúi âa, laì thiãút bë chuyãøn âäøi nhiãût nàng täút nháút - Cạc sn pháøm chạy cáúp nhiãût cho âäüng cå khäng tiãúp xục våïi cạc chi tiãút chuyóứn õọỹng, vỗ vỏỷy sổỷ maỡi moỡn nhoớ, kóỳt quaớ l âäüng cå cọ tøi th låïn v viãûc bo dổồợng dóự daỡng Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 74 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện - Kóỳt cỏỳu cuớa õọỹng cồ cho pheùp giaớm lổồỹng dỏửu bọi trồn, vỗ vỏỷy sổỷ tiãu thủ dáưu bäi trån cọ thãø xem khäng âạng kãø - Âäüng cå Stirling cọ kãút cáúu ráút âa dảng Mäüt säú loải ráút âån gin, cọ thãø lm theo kêch thỉåïc nh âäư chåi âãún kêch thỉåïc ráút låïn Cäng sút âäüng cå cọ thãø thiãút kóỳ rỏỳt nhoớ tổỡ 1Watt õóỳn haỡng nghỗn maợ lổỷc [2] Âäüng cå Stirling cọ thãø sỉí dủng lm mạy âäüng lỉûc, mạy lm lảnh 5.2 NHỈÅÜC ÂIÃØM Nhỉåüc âiãøm chênh l âäüng cå Stirling cao cáúp l vỉìa âàõt tiãưn v vỉìa phỉïc tảp Cạc loải âäüng cå âån giaớn hồn thỗ reớ tióửn, nhổng laỷi coù hióỷu suỏỳt riãng v cäng sút riãng tháúp Hiãûn tải, giạ thnh trãn mäüt sỉïc ngỉûa (735W) ca âäüng cå Stirling cao cáúp váùn låïn hån ráút nhiãưu so våïi giạ thnh âäüng cå Diesel, âãún khäng âãún sæû chãnh lãûch giạ säú lỉåüng âäüng cå sn xút cn hản chãú Cạc âäüng cå Stirling cọ hiãûu sút nhiãût v cäng sút riãng cao, ny sinh cạc váún âãư phỉïc tảp viãûc thiãút kãú phỉång phạp truưn nhiãût, cäng nghãû bao kên v c váún âãư choỹn vỏỷt lióỷu vaỡ cọng nghóỷ chóỳ taỷo Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 75 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện Nhổợng váún âãư dỉåïi âáy l cạc khọ khàn cå bn dáùn âãún viãûc sỉí dủng âäüng cå Stirling cn hản chãú: 1- Váún âãư nung nọng: Bäü trao âäøi nhiãût chëu nhiãût âäü cao l váún âãư chênh phi quan tám âãø náng cao tøi th ca Cạc chi tiãút ca phi hoảt âäüng liãn tủc åí nhiãût õọỹ tọỳi õa cuớa chu trỗnh õọỹng cồ, vỗ vỏỷy bäü trao âäøi nhiãût phi âỉåüc lm bàòng håüp kim chëu âỉåüc nhiãût âäü ráút cao hồûc l váût liãûu gọỳm óứ coù õổồỹc hióỷu suỏỳt nhióỷt cao thỗ thóứ têch läù träúng bãn trong, cáúu thaình khäng gian chãút ca âäüng cå, phi âỉåüc thiãút kãú åí mỉïc täúi thiãøu Nhỉ váûy âãø cọ âỉåüc mäüt âäüng cå Stirling vồùi hióỷu suỏỳt nhióỷt cao thỗ thóứ tờch khọng gian chãút ca âäüng cå phi nh, âọ diãûn têch cho sỉû truưn nhiãût nh, nãn váût liãûu s phi tiãúp xục våïi nhiãût lỉåüng ráút låïn trãn mäüt âån vë diãûn têch, âiãưu âọ âi hi ta phi chn váût liãûu cọ sỉïc bãưn nhiãût cao Âãø cọ âỉåüc cäng sút riãng cao, âäüng cå cáưn phi âỉåüc tàng ạp âãún mäüt ạp sút cao nháút âënh, v sỉí dủng mäi cháút cäng tạc cäng tạc l khê Hydrozen hồûc Helium, chỉï khäng phi l khäng khê Tuy nhiãn, ráút nhiãưu váût liãûu åí nhiãût âäü v ạp sút cao cọ khuynh hỉåïng tråí thnh tỉåi xäúp âäúi våïi cạc loải khê ny Bäü trao âäøi nhiãût lm viãûc åí nhiãût âäü cao, hoảt âäüng liãn tủc våïi nhiãût õọỹ gỏửn vồùi nhióỷt õọỹ giồùi haỷn Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 76 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện bóửn nhióỷt, ạp sút bãn cao v ln thay âäøi Âiãưu ny l mäüt khọ khàn låïn cho cäng nghãû chãú tảo, k thût váût liãûu v thiãút kãú nhiãût Váún âãư lm ngüi: Mäüt váún âãư quan trng khạc âäúi våïi cạc âäüng cå Stirling cäng sút cao l váún âãư lm ngüi Trong täøng säú nhiãût lỉåüng cung cáúp åí nhiãût âäü cao cho âäüng cå, mäüt pháưn láûp tỉïc bë máút âi theo sỉû khê Âáy l lỉåüng nhiãût máút mạt vä êch ca âäüng cå Nhiãût lỉåüng cn lải âỉåüc truưn cho âäüng cå, mäüt pháưn chuøn thnh cäng, v pháưn cn lải bë thi theo hãû thäúng lm mạt (xem nhiãût lỉåüng b âi) Trong trỉåìng håüp ca âäüng cå Diesel hồûc âäüng cồ Xng, thỗ lổồỹng nhióỷt mỏỳt maùt phỏn thaỡnh lổồỹng nhiãût bë hụt båíi hãû thäúng lm mạt v lỉåüng nhiãût thi theo âỉåìng äúng x Âäúi våïi âäüng cå âäút trong, sỉû gia tàng nhiãût âäü mäi trỉåìng lm mạt s náng cao hiãûu sút nhiãût Nhỉng våïi âäüng cå Stirling, báút k sỉû gia tàng nhiãût âäü mäi trỉåìng lm mạt (T min) ca mäi cháút cäng tạc âãưu nh hỉåíng xáúu âãún c cäng sút riãng láùn hiãûu sút nhiãût ca âäüng cå So sạnh våïi âäüng cå Diesel, hãû thäúng lm mạt ca âäüng cå Stirling khäng nhỉỵng phi ti nhiãưu nhiãût hån (tênh cho mäùi sỉïc ngỉûa) âãø gim nhiãût âäü bưng lảnh tåïi mỉïc nh nháút cọ thãø, m hãû thäúng lm Bïi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 77 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện mạt cn phi cọ hiãûu sút cao hån âãø giỉỵ nhiãût âäü lm mạt cng gáưn våïi nhiãût âäü khäng khê bao quanh (khi âọ váún âãư lm mạt s õồn giaớn hồn) Vỗ vỏỷy bọỹ taớn nhióỷt cuớa õọỹng cå Stirling cáưn phi cọ kêch thỉåïc låïn hån kêch thỉåïc bäü tn nhiãût ca âäüng cå Diesel Cho nãn âäüng cå Stirling hiãûu suáút cao, våïi hãû thäúng laìm mạt bàòng khäng khê âån gin l khäng thãø ạp dủng thỉûc tãú âỉåüc Váún âãư bao kên: Bao kên l mäüt váún âãư ráút phỉïc tảp ca âäüng cå Stirling hiãûu suáút cao Âäúi våïi mäi cháút cọng taùc khọng phaới laỡ khọng khờ thỗ chỏỳt cáưn phi âỉåüc cung cáúp thãm tỉì bãn ngoi, båíi vỗ sổỷ roỡ rố duỡ laỡ rỏỳt ờt cuợng phaới cọ âäüng cå hoảt âäüng mäüt thåìi gian daỡi óứ khừc phuỷc tỗnh traỷng naỡy õọỹng cồ phaới âỉåüc thiãút kãú km theo bäü dỉû trỉỵ v cung cáúp mäi cháút cäng tạc cho âäüng cå Ngoi cn cọ mäüt säú váún âãư phỉïc tảp khạc liãn quan âãún âäüng cå Stirling Âọ l ỉïng sút nhiãût gáy cho váût liãûu åí giai âoản chuøn tiãúp tỉì vng nhiãût âäü cao âãún nhiãût âäü tháúp bäü hon nhiãût, viãûc trạnh cạc âiãøm nọng bäü trao âäøi nhiãût åí nhiãût âäü cao, sỉû váûn hnh v âiãưu chènh täúc âäü ca âäüng cå KÃÚT LÛN Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 78 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện Nhổ vỏỷy, qua õọử aùn ta õaợ tỗm hióứu âỉåüc mäüt loải âäüng cå mang tãn âäüng cå Stirling m hiãûn tải âang êt âỉåüc phäø biãún, nhỉng cọ nhỉỵng ỉu âiãøm âàûc biãût m cạc loải âäüng cå khạc khäng cọ âỉåüc Âọ l: âäüng cå cọ hiãûu sút nhiãût cỉûc âải giäúng hiãûu sút nhiãût cuớa chu trỗnh Carnot - laỡ hióỷu suỏỳt nhióỷt lyù tỉåíng cho báút k âäüng cå nhiãût no; âäüng cå cọ thãø sỉí dủng bưng âäút ngoi hồûc bưng âäút trong, âiãưu âọ cho phẹp ta cọ thãø sỉí dủng táút c nhỉỵng ngưn nhiãût thäng thỉåìng ngưn nhiãût âỉåüc tảo âäút chạy than ci, rạc rỉåíi, dáưu m, dáưu thỉûc váût v âàûc biãût l ngưn nhiãût láúy tỉì nàng lỉåüng màût tråìi vä táûn; ngoi âäüng cå cn cọ kãút cáúu âån gin, hoaỷt õọỹng óm ọửng thồỡi vồùi vióỷc tỗm hióứu kóỳt cáúu v ngun l lm viãûc ca âäüng cå, em â thiãút kãú mäüt loải âäüng cå Stirling chảy bàòng nguọửn õióỷn hoaỷt õọỹng theo chu trỗnh Stirling Tuy õọỹng cå Stirling cọ nhỉỵng ỉu âiãøm âàûc biãût váûy nhỉng cn nhỉỵng hản chãú m ta phi nghiãn cỉïu khàõc phủc âãø âỉa âäüng cå Stirling ỉïng dủng räüng ri cüc säúng Âọ l: bäü hon nhiãût ln phi chëu nhiãût âäü cao nãn phi lm bàòng váût liãûu cọ sỉïc bãưn nhiãût cao; cäng nghãû chãú tảo, k thût váût liãûu v thiãút kãú nhiãût cho bọỹ hoaỡn nhióỷt Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 79 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện rỏỳt khoù; bao kờn cho õọỹng cå Stirling cng l mäüt cäng viãûc ráút phỉïc tảp Toùm laỷi theo nhổợng vỏỳn õóử õaợ tỗm hióứu, ta õaợ tỗm mọỹt hổồùng õi cho ngaỡnh õọỹng cồ hiãûn m váún âãư mäi trỉåìng v váún âãư nàng lỉåüng âang âàûc biãût âỉåüc xem trng Âọ l nghiãn cỉïu v sn xút âäüng cå Stirling âãø phủc vủ cho cüc säúng åí hiãûn tải v tỉång lai, m trỉåïc tiãn âọ l nhỉỵng âäüng cå cọ cäng sút nh Trãn cå såí nghiãn cỉïu l thuút v thiãút kãú âäüng cå Stirling chảy bàòng ngưn âiãûn ca âäư ạn, ta cọ thãø thiãút kãú chãú tảo cạc âäüng cå Stirling sỉí dủng cạc ngưn nhiãût khạc than ci, than täø ong, v nháút l ngưn nàng lỉåüng màût tråìi âãø ạp ỉïng nhu cáưu âi hi ca nỉåïc ta v thãú giåïi Nỉåïc ta l mäüt nỉåïc näng nghiãûp, cọ ngưn nhiãn liãûu råm raỷ khaù nhióửu, vỗ thóỳ ta coù thóứ chóỳ taỷo âäüng cå Stirling cọ cäng sút nh sỉí dủng bưng âäút dng ngưn nhiãn liãûu råm rả âãø båm nỉåïc cho cạc vng näng thän Âäưng thåìi nỉåïc ta l mäüt nỉåïc nhiãût âåïi, cọ ngưn nàng lỉåüng màût tråìi phong phụ, nãn ta cọ thãø chãú tảo âäüng cå Stirling sỉí dủng ngưn nàng lỉåüng âãø cung cáúp cäng cå hc phủc vủ cho âåìi säúng hàòng ngy Nãúu cọ âiãưu kiãûn, chụng ta hy nghiãn cỉïu thãm vãư âäüng cå Stirling âãø cọ thãø chãú tảo nhỉỵng õọỹng Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 80 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy ngn ®iƯn cå Stirling hon thiãûn hån, våïi cäng sút v hiãûu sút cao hån TI LIÃÛU THAM KHO [1] Nguùn Bäún - Hong ngc Âäưng, Nhiãût ké thût, Nh xút bn Giạo dủc - 1999 [2] Häư Sé Xn Diãûu, Nghiãn cỉïu l thuút v thiãút kãú chãú tảo âäüng cå Stirling máùu, Lûn ạn thảc sé khoa hc ké thût,  Nàơng - 2000 [3] Nguùn Táút Tiãún, Ngun l âäüng cå âäút trong, Nh xút bn Giạo duûc - 2000 [4] G Walker, Stirling - cycle machines, Nh xút bn Clarendon Press - Oxford, 1973 [5] G.T Reader - C Hooper, Stirling engines, E  F.N Spon, London New york - 1983 [6] Website: http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/english/anime_a.htm http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/english/anime _c.htm Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 81 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện http://www.Keveney.com/Vstirling.htm http://www.Keveney.com/stirling.htm http://www.Keveney.com/Ross.htm Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 82 ... nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện Stirling cuợng giọỳng nhổ chu trỗnh carnot, nghộa laỡ hióỷu suỏỳt nhióỷt cuía âäüng cå Stirling  = Tmax  Tmin Tmax ặu õióứm chờnh cuớa chu trỗnh Stirling. .. STIRLING Âäüng cå Stirling âỉåüc phán thnh hai nhọm chênh: âäüng cå piston- trỉåüt v loải âäüng cå piston Bïi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang 24 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện. .. thäúng phun nhión lióỷu ọỹng Bùi Văn Cảng Lớp 98C4A Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế động Stirling chạy nguồn điện cồ Stirling cung cỏỳp cọng theo mọỹt chu trỗnh õoù piston neùn khờ åí nhiãût âäü