1-2, (1-5). Quá trình nén đẳng nhiệt; 2-3, (5-3). Quá trình cấp nhiệt đẳng tích; 3-4, (3-6). Quá trình dãn nở đẳng nhiệt; 4-1, (6-1). Quá trình làm lạnh đẳng tích
So sánh đồ thị p-V của chu trình Carnot và Stirling, giữ nguyên các điều kiện
giới hạn đã cho về áp suất, thể tích và nhiệt độ, diện tích gạch chéo trên H. 2.3 là hai diện tích (5-2-3-5) và (1-6-4-1) tượng trưng cho công bổ sung có được nhờ thay thế
q trình đẳng Entropy bằng q trình đẳng tích. Q trình đẳng nhiệt (1-5) và (3-6)
của chu trình Carnot được mở rộng đến quá trình (1-2) và (3-4) tương ứng, vì vậy cơng suất của động cơ tăng cùng một tỉ lệ với sự tăng lượng nhiệt cung cấp vào và thốt ra của chu trình Stirling. Hiệu suất nhiệt của hai chu trình tương đương nhau.
4 1 3 2 p V 6 5 T S Tmax Tmin 2 5 1 3 6
2.2. Chu trình nhiệt động thực tế của động cơ Stirling
2.2.1. Đặt vấn đề
Chu trình lý thuyết của động cơ Stirling bao gồm 4 quá trình nhiệt động (hai quá trình đẳng nhiệt và hai q trình đẳng tích). Trong đó, giả định rằng các quá trình
nhiệt động đều là thuận nghịch và các quá trình nén, giãn nở đều là đẳng nhiệt.
Mặt khác, chúng ta cũng thừa nhận toàn bộ MCCT đều ở buồng nén và buồng giãn nở trong suốt quá trình nén và giãn nở, vì vậy ảnh hưởng của bất kỳ không gian nào trong bộ hoàn nhiệt, của các góc chết trong xylanh, cũng như ảnh hưởng của
những khe hở ở cả hai bộ piston-xylanh đều được bỏ qua. Các piston đều được xem
như chỉ có chuyển động gián đoạn để có được phân bố mơi chất cơng tác như đã trình
bày ở phần ngun lý hoạt động của động cơ Stirling. Ảnh hưởng của ma sát khí động học cũng như ma sát cơ khí đều được bỏ qua. Sự hoàn nhiệt được giả định là hoàn
tồn.
Tuy nhiên, hiệu suất nhiệt chu trình của bất kỳ động cơ thực nào cũng đều thấp hơn giá trị hiệu suất nhiệt của chu trình lý thuyết. Đối với động cơ Stirling, tỷ lệ giữa hiệu suất nhiệt chu trình thực tế và hiệu suất nhiệt chu trình Carnot lý thuyết được gọi là hiệu suất tương đối:
car tt td (2.19) trong đó : tt là hiệu suất nhiệt chu trình Stisling thực;
car là hiệu suất nhiệt lý thuyết của chu trình Carnot.
Một động cơ có thể được xem là thiết kế tốt khi có hiệu suất tương đối lớn hơn 0,4. Thực tế, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của động cơ Stirling, tức là ảnh hưởng đến chu trình thực của động cơ Stirling. Sau đây sẽ phân tích ảnh
hưởng của những yếu tố cơ bản đến chu trình thực của động cơ Stirling.
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt của động cơ Stirling
Nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt nhằm mục đích tìm ra những biện pháp làm giảm bớt sự ảnh hưởng không tốt của chúng đến chu trình, đến quá trình hoạt động của động cơ, từ đó nâng cao được hiệu suất và công suất của động cơ Stirling. Để thuận lợi trong quá trình phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến chu trình thực tế, người ta sử dụng một động cơ Stirling có cấu tạo như H. 2.4. Nó là một
động cơ có xylanh được bố trí kiểu chữ V, với hai piston có cùng một trục khuỷu.
Không gian buồng nén và buồng giãn nở được nối với nhau bằng bộ hoàn nhiệt.
1) Ảnh hưởng do truyền nhiệt:
Trong thực tế, quá trình truyền nhiệt ở phần nóng và phần lạnh của động cơ khơng hồn toàn như điều kiện lý tưởng. Nhiệt độ
của môi chất công tác không thể đảm bảo là hằng số trong quá trình giản nỡ và cũng không thể đảm bảo rằng luôn giữ môi chất ở
điều kiện đẳng nhiệt từ đầu vào đến đầu ra
của thiết bị hoàn nhiệt.
Ảnh hưởng do quá trình truyền nhiệt trong động cơ Stirling được biểu diễn trên
(H. 2.5). Điểm 3’ thấp hơn điểm 3 cho chúng ta thấy nhiệt độ thực tế của MCCT tăng lên nhỏ hơn nhiệt độ trong điều kiện lý thuyết, vì (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6 5 4 3 2 1 7 8 9 10 11 12 13