- Q trình làm mát đẳng tích 4-1: nhiệt từ chất cơng tác sẽ được truyền cho bộ phận hồn nhiệt. Sau khi pittong lực tới vị trí biên dưới và truyền cơ năng cho bánh đà, pititong phụ chuyển động từ biên dưới lên biên trên và đẩy chất cơng tác từ
buồng nĩng sang buồng lạnh, làm cho nhiệt độ và áp suất của chất cơng tác giảm xuống trong khi thể tích được giữ khơng đổi. Sau đĩ chất cơng tác lại chuyển từ trạng
thái 1 sang 2 nhờ bánh đà quay và lực hút từ phần chân khơng tạo bởi sự tụt áp suất làm pittong 1 trở về vị trí biên trên trên, cứ như vậy tạo thành chu trình Stirling của động cơ.
Hình 4.40. Giản đồ pha của cặp pittong phụ -pittong lực trong động cơ
Stirling cấu hình gamma
Pittong phụ và pittong lực khơng thể lên xuống đồng thời nên chuyển động của chúng phải cĩ sự lệch pha, độ lệch pha của hai chuyển động là 900. Hình 4.40 là giản đồ pha của cặp pittong phụ – pittong lực của động cơ Stirling với cấu hình gamma.
Hiệu suất của chu trình Stirling
Với một mol chất cơng tác lý tưởng, nhiệt lượng thu vào và tỏa ra là [132]:
Q xc (T T ) RT ln( v1 ) thu V H C H v2 (78) Q tỏa Q xc (T T ) RT ln(v2 ) toa V C H C v1 (79)
Với x là hệ số của bộ phận bồi hồn nhiệt lý tưởng (x=1 với trường hợp khơng cĩ bộ phận bồi hồn nhiệt), cV là nhiệt dung riêng đẳng tích, TH và TC lần lượt là nhiệt độ nguồn nĩng và nguồn lạnh tính theo Kenvin, R là hằng số khí (J/kgK), v1
và v2 (m3/kg) là thể tích riêng trong hai q trình đẳng tích. Hiệu suất của chu trình Stirling là:
(T T )RT ln( v1 ) A Q Q H C H v toa thu 2 S Qthu Qthu xc (T T ) RT ln(v2 ) V H C H v1 (80)
4.7.2. Hệ phát điện sử dụng động cơ nhiệt Stirling hấp thụ năng lượng mặt trời dạng đĩa hội tụ (dish- Stirling)
Hệ bao gồm hai phần chính: một là bộ thu hội tụ năng lượng mặt trời, hai là bộ thu hấp thụ nhiệt và chuyển hĩa thành cơ năng để phát điện. Mục đích bộ thu hội tụ năng lượng mặt trời là cung cấp nhiệt để chạy động cơ Stirling. Bộ thu hội tụ năng lượng mặt trời thường là một chảo parabol, cĩ tác dụng hội tụ ánh sáng vào tiêu điểm. Động cơ Stirling và máy phát điện sẽ đặt tại tiêu điểm của chảo parabol này, minh họa đơn giản như trên Hình 4.41.
Nhiều hệ hấp thụ năng lượng mặt trời sử dụng cơng nghệ dish-Stirling với cơng suất lớn đã được xây dựng tại nhiều nước, ví dụ hệ được xây dựng tại Arizona, Mỹ với cơng suất 1,5 MW [131].
Hình 4.41. Sơ đồ hệ thống phát điện sử dụng động cơ Stirling hấp thụ năng
lượng mặt trời
4.7.3. Sử dụng CNTs/bitumen trong hệ hấp thụ năng lượng mặt trời dish-Stirling
Để nâng cao hiệu suất của hệ hấp thụ năng lượng mặt trời dish-Stirling thì cần nâng cao khả năng hấp thụ nhiệt của bộ thu để chạy động cơ Stirling. Chính vì vậy
chúng tơi thiết kế thử nghiệm bộ thu sử dụng chất lỏng nano nhằm nâng cao khả năng hấp thụ nhiệt mặt trời, thiết bị như trên Hình 4.42.