CỦA ĐỘNG CƠ STIRLING
4.2.1. Các bước tính
4.2.1.1. Nhập các thông số * Nhập các thông số kết câu động cơ:
- Kiểu loại động cơ: , β, γ;
- Kích thước buồng nén: Đường kính xylanh, hành trình piston;
- Kích thước buồng cấp nhiệt: Đường kính, chiều dài buồng cấp nhiệt; - Kích thước buồng làm mát: Đường kính, chiều dài buồng làm mát; - Kích thước bộ hồn nhiệt: Đường kính, chiều dài bộ hồn nhiệt; - Góc lệnh pha giữa hai piston.
* Nhập các thông số môi trường:
- Nhiệt độ, áp suất môi trường tại buồng làm mát; - Nhiệt độ, áp suất tại bộ thu năng lượng mặt trời.
* Nhập thông số của bộ thu năng lượng mặt trời (kiểu gương Parabol):
Các thông số kết cấu bộ thu: - Đường kính gương (D); - Tiêu cự (f);
- Hệ số phản xạ (R); - Hệ số suy giảm (AA); - Hệ số Stirling (kS).
Các thông số của ánh sáng mặt trời: - Cường độ bức xạ trung bình (Etb); - Thời gian nắng trong một ngày (n).
4.2.1.2. Tóm tắt q trình tính tốn các thơng số * Tính tốn bộ thu năng lượng mặt trời:
Sử dụng các cơng thức tính tốn nhiệt bộ thu đã được trình bày tại chương III, ta có thể xác định được lương nhiệt mà gương thu trong 1s:
Q = E.ηht.F.R
trong đó: ht AAeks gọi là hiệu suất của hệ thống; 4 D F 2 là diện tích hấp thụ ánh sáng; R là hệ số phản xạ; AA là hệ số suy giảm;
E là năng suất bức xạ của vật (của gương).
* Tính tốn thơng số chu trình:
Điều kiện ban đầu để tính được xác định bằng thời điểm góc quay trục khuỷu
theo chu trình lý thuyết (hay lúc Piston nén ở điểm chết trên). Với góc quay trục khuỷu
= 0 ÷ 360o .
- Tính thể tích tức thời:
Sử dụng các cơng thức 2.22 ÷ 2.25 đã được trình bày tại chương II. Ta tính các thơng số:
+ Thể tích cơng tác buồng giãn nở; + Thể tích cơng tác buồng nén;
+ Thể tích cơng tác của tồn bộ động cơ;
- Khối lượng môi chất công tác:
Sử dụng cơng thức 2.28 ta tính khối lương mơi chất cơng tác của động cơ.
- Tính nhiệt độ:
Chọn nhiệt độ của buồng cấp nhiệt (T). Với giá trị này ta sử dụng để tính nhiệt
độ buồng làm mát và nhiệt độ trong bộ hồn nhiệt.
Ta có nhiệt lượng cấp cho 1 chu trình:
cap dc 60Q Q n
Xác định sơ bộ hiệu suất nhiệt của động cơ: mt min i max T T 1 1 T T
Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát: Qlm = Qcap - Li
Chênh lệch nhiệt độ buồng làm mát tính theo cơng thức truyền nhiệt:
t
R T
q
trong đó: Rt là nhiệt trở truyền nhiệt: tr 1 ng 2 d 1 1 1 ln 2 d
Với: là hệ số tỏa nhiệt ; λ là hệ số dẫn nhiệt.
- Tính áp suất:
Theo các biểu thức 2.39 ÷ 2.45 xác định áp suất cơng tác.
- Tính cơng:
Theo biểu thức 2.46 xác định công nén, công giãn nở.
i i cap L Q
Với động cơ Stirling, hiệu suất cũng được xác định theo công thức:
min i max T 1 T
So sánh 2 kết quả trên nếu chưa phù hợp, chọn lại nhiệt độ buồng cấp nhiệt.
4.2.1.3. Xuất các kết quả
Để thuận lợi trong quá trình nghiên cứu, ta cần có các kết quả như sau:
- Đồ thị biến thiên thể tích buồng nén, buồng giãn nở, và thể tích cơng tác chung của động cơ theo góc quay trục khuỷu;
- Đồ thị áp suất tức thời theo góc quay trục khuỷu; - Đồ thị p-V của buồng giãn nở;
- Đồ thị p-V của buồng nén;
- Cơng chỉ thị của động cơ trong 1 chu trình cơng tác; - Hiệu suất có ích động cơ;
- Cơng suất có ích của động cơ.
Căn cứ vào cơng việc của q trình tính tốn, lưu đồ thuật tốn của q trình tính được xây dựng như H. 4.1.
Các thơng số tính tốn được lưu trong file ketqua.mat, ta có thể lấy các thơng số này bằng lệnh load của MATLAB.
Bắt đầu
Nhập thơng số bộ thu năng lượng mặt trời
Tính thể tích tức thời Tính năng lượng từ bộ thu năng lượng mặt trời
Tính áp suất tức thời In kết quả: - Các đồ thị - Các thông số công tác KẾT THÚC Nhập thông số kết cấu Nhập thơng số mơi trường
Tmax=T0
Tính cơng giãn nở Tính cơng nén Tính cơng có ích Tính nhiệt độ buồng nén (Tmin)
Tính hiệu suất: i i cap L Q Tính cơng suất Tmax=Tmax+1 Đ S min i max T 1 T