曲柄转角对太阳能斯特林发动机性能的影响

发布时间：2021-07-12 15:09

　　基于斯特林发动机理想绝热分析法,对GPU-3β型斯特林发动机内部交变流动和换热过程进行数值模拟,获得不同腔体压力、容积、质量流量、循环功等参数的变化规律。结果表明:随着曲柄转角θ逐渐增大,工质的压力、容积曲线呈现先减小后增大的变化趋势,当θ=150°时,膨胀腔温度T_e和压缩腔温度T_c均达到最大值:1024 K和450 K;当θ=90°时,回热腔内换热量Q_r达到最大值为650 J;膨胀腔循环功W_e与总循环功W的变化趋势一致,呈现正弦规律变化。对比理想绝热模型与Schmidt模型,表明绝热模型能真实反映斯特林发动机中工质热流规律。采用多目标遗传算法对循环功和无因次功进行优化,获得最优解集为60 kW和1.44。 

【文章来源】：能源工程. 2020,(04)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

β型斯特林发动机结构示意

斯特林发动机最常用的工质为氢气、氦气和空气[1]。在绝热分析法中,假设斯特林发动机工质为理想气体,忽略工质的热力学性能对发动机运行状况的影响[2]。GPU-3β型菱形机构发动机的各个容积和角度见图2。配气活塞上止点作为曲柄转角的起点,由假设条件(1)可得,膨胀腔和压缩腔瞬时容积Ve、Vc分别表示如下[3]:

图3所示为理想绝热循环模型各腔温度分布。由假设条件(2)可得,绝热模型冷、热腔的温度不是恒定值,而三个热交换器的温度则为恒定值,回热器温度Tr是线性变化的,取值为加热温度和冷却温度的对数平均值,表达式如下[6]:

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于碟式太阳能发电的β型斯特林发动机热性能数值计算[J]. 王丽萍,杨晓宏,田瑞,韩磊,朱华.  可再生能源. 2018(03)
[2]斯特林热机膨胀腔与压缩腔的容积匹配研究[J]. 郑天轶,丁国忠,欧长凯,徐成良,杨俊,井煜锋.  太阳能学报. 2016(04)
[3]斯特林发动机管式加热器内振荡流动的换热特性实验研究[J]. 陈聪慧,肖刚,时冰伟,周天学,彭浩.  能源工程. 2014(01)
[4]斯特林发动机热力循环的分析方法[J]. 王新平,党建军,刘晓芹.  重庆大学学报. 2014(01)
[5]斯特林发动机换热器系统内工质的压力传递变化特性研究[J]. 李铁,唐大伟,杜景龙,李志刚.  工程热物理学报. 2012(11)
[6]斯特林发动机的绝热分析[J]. 许行,宋鸿杰.  能源工程. 2011(04)
[7]斯特林发动机绝热分析法研究[J]. 胡学光,董金钟,王明昆.  应用能源技术. 2009(08)

博士论文
[1]β型菱形传动斯特林发动机的优化方法及实验研究[D]. 段晨.华中科技大学 2014

硕士论文
[1]斯特林循环的多阶分析方法与优化模型[D]. 黄怡青.浙江大学 2018
[2]a型斯特林发动机热效率的数值算法与优化[D]. 郑天轶.华中科技大学 2016
[3]斯特林发动机循环分析方法、内部振荡流换热和整机试验的研究[D]. 时冰伟.浙江大学 2016



本文编号：3280147