Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ stirling chạy bằng năng lượng mặt trời có công suất nhỏ

Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ stirling chạy bằng năng lượng mặt trời có công suất nhỏ Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ stirling chạy bằng năng lượng mặt trời có công suất nhỏ Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ stirling chạy bằng năng lượng mặt trời có công suất nhỏ Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ stirling chạy bằng năng lượng mặt trời có công suất nhỏ

TĨM TẮT Luận văn trình bày nghiên cứu sử dụng lượng tái tạo cụ thê lượng mặt trời để chạy động Stirling phát điện Gương parabol tạo ảnh mặt trời với nhiệt độ khoảng 530°C-1090°C tương ứng với cường độ phát xạ từ 600 — 1116W/nỮ Tại dãy nhiệt độ đủ để tạo chuyền động quay trén déng co Stirling biến thành máy phát điện Theo phương pháp này, điện sản xuất sau sử dụng để chiếu sáng, hiệu cao mơ hình nhiệt độ cấp cho piston lực 1090°C tương ứng với cường độ phát xạ mặt trời 1116W/n cơng suất động 0.179W Đề thuận tiện cho việc nghiên cứu mơ hình động Stirling kiểu Gamma có cơng suất nhỏ chế tạo phục vụ cho thí nghiệm ABSTRACT This thesis is to describe a research of the use of renewable energy, particularly solar energy, for driving a Stirling engine and generating electricity Parabolic mirrors produce images of the sun with a temperature of about 530°C-1090°C corresponding to the intensity of solar radiation sufficient to produce of 600 — 1116W/m’ a rotational motion This temperature on a Stirling engine range is and turn it into a generator According to this method, electricity will be generated and then used for lighting Highest efficiency of the model shall be reached when the temperature for power piston is of research, a model 1116W/m’ at engine power of 0.179W For the advantages of this of small-capacity developed for the experiment Gamma configuration Stirling engine was MỤC LỤC Trang Chuong 1: TONG QUAN VA NGUYEN LY HOAT DONG CUA DONG CO STIRLING 1.1 Tổng quan động Stirling 1.1.1 Tình hình nghiên cứu 1.1.2 Lý chọn đề tài 1.1.3 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 1.2 Nguyén ly hoat d6ng va phan loai d6ng co Stirling 1.2.1 Nguyên ly hoạt động động Strrling 1.2.2 Phan loai d6ng co Stirling 1.2.2.1 Déng co Stirling kiéu Alpha 10 1.2.2.2 Déng co Stirling kiéu Beta 13 1.2.2.3 Déng co Stirling kiéu Gamma 15 1.3 So sánh kiêu động Stirling 17 1.3.1 So sánh động Stirling kiểu hai piston với kiểu piston phụ 17 1.3.2 So sánh động Stirling kiểu Beta với kiêu Gamma 17 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUT TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ STIRLING 19 2.1 Dong co Stirling 19 2.1.1 Chu trình nhiệt động động Strrling 19 2.1.2 Hiệu suất nhiệt 23 2.2 Chu trình nhiệt thực tế động Stirling 25 2.2.1 Đặt van dé 25 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt động Stirling 26 2.2.2.1 Ảnh hưởng truyền nhiệt 26 2.2.2.2.Ảnh hưởng hồn nhiệt khơng hồn tồn 26 2.2.2.3 Ảnh hưởng có rị rỉ môi chất 28 2.2.2.4 Ảnh hưởng tồn không gian chết 29 2.3 30 2.3.1 Năng lượng mặt trời Tổng quan lượng mặt trời sở lý thuyết tính tốn thiết bị nhiệt mặt trời 30 2.3.1.1 Tổng quan lượng mặt trời 30 2.3.1.2 Một số khái niệm 32 2.3.1.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn thiết bị nhiệt mặt trời 32 2.4 Tính tốn gương parabol cho động Stirling cỡ nhỏ 34 2.4.1 Tính đường kính gương parabol 35 2.4.2 Tính chiều cao gương Parabol 36 Chuong 3: TINH TOAN THIET KE CHE TAO DONG CO STIRLING SU DUNG NANG LUOQNG MAT TROL 38 3.1 Tinh va chon guong Parabol 38 3.2 Tính toan dong co Stirling 40 3.3 Thơng số động Stirling 42 3.4 Chi tiết động Stirling 42 Vii Chương 4: KÉT QUÁ VÀ THÍ NGHIỆM 50 4.1 Mơ tả thí nghiệm 50 4.2 Thiết bị đo 51 4.2.1 Thiết bị đo cường độ xạ 51 4.2.2 Thiết bị đo nhiệt độ EXTECH-EA11A 52 4.3 Kết 52 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 62 Vili DANH SÁCH CÁC KY HIỆU Tm„„: Nhiệt độ lớn (°C) T„¡;: Nhiệt độ nhỏ (“C) V„„„„: Thể tích lớn (mm”) V„„„: Thể tích nhỏ (mm) P„a„: Áp suất lớn (N/m”) P„„„: Áp suất nhỏ (N/m?) R: Hăng số chất khí (J/Kmol.độ) Qn: Nhiệt lượng buông nén (J) S: Entropy (J/K) F Dién tich (m’) H Chiều cao (m) A: Hệ số hấp thụ R: Hệ số phản xạ D: Đường kín mặt trời (m) †: Tiêu cự gương Parabol (m) p: Khoảng cách từ ảnh tới gương (m) k: Hệ số tập trung Nạ.: Là công suất động (W) £: Độ đen vật liệu œ: Hệ số gốc(độ/phút) ự: Gốc quay (độ) E: Cường độ xạ (W/m?) tạ: Thời gian nắng ngày (giờ) Aa: Hệ số suy giảm trình phản xạ r¿ Tỉ số nhiệt độ rv:Tỉ số thể tích v: tỉ số thể tích chiếm chỗ Vạc: Thể tích piston giãn nở (mm) Vsp: Thể tích piston lực (mm?) Vụ: Thể tích khơng gian chết (mm) Rauyu: Bán kính trục khuỷu (m) Dyylanhphu: Duong kính xy lanh phụ (m) Lixylanhphu: Chiéu dai xy lanh phu (m) Loistonphu: Chiéu dai piston phy (m) DANH SACH CHU VIET TAT He: Helium H,: Hydrogen CNC: Computer Numerical Control NLMT: Năng lượng mặt trời xi DANH SÁCH CÁC BÁNG Bảng Trang Bảng 1.1 Phân loại động Stirling 9-10 Bảng 3.1 Thông số gương Parabol 39 Bảng 3.2 Thông số thiết kế động Stirling 42 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật đồng hồ TENMARS TM - 207 51 Bảng 4.2 Thong sé k¥ thuat cua déng nhiét dd EXTECH- EA11A 52 Bang 4.3 Thông số mơ hình 53 xử DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang tựa Trang Hình 1.3 Dong co Stirling dugc ché tao nim 1850 Hình 1.4 Động Stirling cơng ty Philips chế tạo năm 1940 Hình 1.5 Động Stirling sử dụng nhiệt thải Hình 1.6 Quá trình cấp nhiệt làm mát động Stirling Hình 1.7 Cấu tạo động Stirling kiêu Alpha Hình 1.8 Động Stirling kiểu Beta Hình 1.9 Biểu diễn nguyên lý hoạt động động loại Beta Hình 1.10 Động Stirling kiểu Gamaa Hình 1.11 Biêu diễn nguyên lý hoạt động động loại Gamma Hình 2.1 Cau trúc động Stirling Hình 2.2 Chu trình lý thuyết động Stirling Hình 2.3 Ảnh hưởng đo truyền nhiệt Hình 2.4 Hình 2.5 Ảnh hưởng hồn nhiệt khơng hồn tồn Ảnh hưởng đo rị rỉ mơi chất Hình 2.6 Ảnh hưởng khơng gian chết Hình 2.7 Động Stirling sử dụng lượng mặt trời để bơm nước Hình 2.8 Các thành phần xạ lên mặt phẳng nghiên Hình 2.9 Ảnh mặt trời qua gương Parabol Hình 3.1 Gương Parabol Hình 3.2 Trụ xI lanh giãn nở Hình 3.3 Trụ xI lanh lực Hình 3.4 Xilanh giãn nở xii Oo Hình 1.2 Dong co Stirling dugc phat minh nam 1816 mW NY t2) Hình 1.1 Ơng Robert Stirling 10 13 14 15 16 20 21 26 27 28 29 31 32 33 39 43 43 44 Hinh 3.6 Xilanh luc 44 45 Hinh 3.7 Banh da chinh 45 Hinh 3.8 Banh da phu 46 Hình 3.9 Trục đỡ động 46 Hình 3.10 Đề động 47 Hinh 3.5 Piston gian no Hình 3.11 Chi tiết động phay rãnh máy FINETECH SMV2060-H3L 48 Hình 3.12 Chi tiết động gia công máy rãnh máy tiện CNC TAKANG — 460 48 Hình 3.13 Động Stirling loại Gamma sau chế tạo 49 Hình 4.1 Động Stirling loại Gamma sử dụng lượng mặt trời 50 Hình 4.2 Thiết bị đo cường độ xạ 51 Hình 4.3 Đồng hồ đo nhiệt độ EXTECH - EA11A 52 Hình 4.4 Đồ thị cường độ xạ cơng suất động 54 Hình 4.5 Mối quan hệ nhiệt độ tốc độ động 55 Hình 4.6 Biểu diễn thơng số đo số thời điểm ngày 55 xiv ... Mục tiêu nghiên cứu thiết kế động Stirling: - Nghiên cứu cơng nghệ động đốt ngồi Stirling - Tính tốn thiết kế chế tạo động Stirling có cơng suất nhỏ - Tính tốn chọn thiết bị nhiệt mặt trời gương... xạ mặt trời phù hợp vận hành động công suất nhỏ Nhiệm vụ: - Trên sở kế thừa kết nghiên cứu nước thực nghiên cứu công nghệ động Stirling qua ta tính tốn thiết kế chế tạo động Stirling có cơng suất. .. tạo (năng lượng mặt trời) điều cần thiết nên đề tài ? ?Nghiên cứu thiết kế chế tạo động Stirling chạy lượng mặt trời có cơng suất nhó” thực nhằm giải yêu cầu 1.1.3 Mục tiêu nhiệm vụ nghiÊn cứu