Obliczenia numeryczne i analiza wytrzymałości silnika Stirlinga typu alfa

• Autorzy: Płoński M. , Grzejda R.

Identyfikatory

DOI

10.32016/1.61.14

Warianty tytułu

EN

Numerical calculations and strength analysis of the Stirling engine of alpha type

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono model bryłowy i obliczenia silnika Stirlinga typu alfa. Scharakteryzowano podstawowe typy silników Stirlinga. Zaprezentowano model I rzędu (model Schmidta) obiegu termodynamicznego dla wybranego silnika, na podstawie którego dobrano warunki obciążenia dla zbudowanego modelu bryłowego tego silnika. Przeprowadzono statyczną analizę wytrzymałości mechanizmu roboczego silnika z korpusem dla trzech położeń wału korbowego z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Przedstawiono wybrane wyniki badań numerycznych modelu mechanizmu roboczego silnika z korpusem w postaci mapy naprężeń zredukowanych wywołanych zadanym ciśnieniem czynnika roboczego. Na ich podstawie wykazano poprawność konstrukcji mechanizmu roboczego silnika i jego korpusu według przyjętego kryterium wytrzymałościowego.

EN

The solid model and calculations of the Stirling engine of alpha type are presented. The basic types of single acting Stirling engines (called as: alpha, beta, gamma) are characterised. The first order model (Schmidt’s model) of the thermodynamic cycle for the selected engine is shown. On its basis, the loading conditions for the constructed solid model of this engine are chosen. Static analysis of the strength of the working mechanism of the engine and its body is carried out for three positions of the crankshaft (for the upper position of the piston in the cold cylinder, aberration of the crankshaft by 30 degrees from the upper position of the piston and aberration of the crankshaft by 90 degrees from the upper position of the piston). The calculations are made using the finite element method (FEM). Selected results of simulation studies of the FEMmodel of the working mechanism of the engine and its body in the form of reduced stress maps in the model under specified pressure of the working medium are presented. On their basis, the correctness of the structure of the modelled working mechanism of the engine and its body has been demonstrated according to the adopted strength criterion.

Słowa kluczowe

PL

kogeneracja; obieg termodynamiczny; silnik Stirlinga; mechanizm korbowy

EN

cogeneration; thermodynamic cycle; Stirling engine; crank mechanism

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 61
• Strony: 65--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Płoński M.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki tel.: [phone]

autor

Grzejda R.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki tel.: [phone]

Bibliografia

• 1. Janowski T., Nalewaj K., Holuk M.: Układ kogeneracyjny z silnikiem Stirlinga, Przegląd Elektrotechniczny, Nr 2, 2014, s. 63-64.
• 2. Chmielewski A., Radkowski S., Szczurowski K.: Analiza rozpływu mocy w układzie kogeneracyjnym z silnikiem Stirlinga, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów, Nr 2, 2014, s. 73-81.
• 3. Buriak J.: Mechanizmy wsparcia rozwoju wysokosprawnej kogeneracji i OZE oraz wykorzystania energii odpadowej w Polsce i UE, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, Nr 29, 2011, s. 35-40.
• 4. Paul C. J., Engeda A.: Modeling a complete Stirling engine, Energy, Vol. 80, 2015, pp. 85-97.
• 5. Kropiwnicki J.: Konstrukcje i zastosowania współczesnych silników Stirlinga, Combustion Engines, Nr 3, 2013, s. 243-249.
• 6. Włas M.: Źródła generacji rozproszonej w systemie elektroenergetycznym, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, Nr 27, 2010, s. 39-42.
• 7. Remiorz L., Chmielniak T.: Prototyp wirtualny silnika Stirlinga typu „alpha”. Wstępne wyniki badań, Modelowanie Inżynierskie, Z. 41, 2011, s. 347-352.
• 8. Bataineh K. M.: Numerical thermodynamic model of alpha-type Stirling engine, Case Studies in Thermal Engineering, Vol. 12, 2018, pp. 104-116.
• 9. Karabulut H., Yücesu H. S., Çınar C., Aksoy F.: An experimental study on the development of a -type Stirling engine for low and moderate temperature heat sources, Applied Energy, Vol. 86, No. 1, 2009, pp. 68-73.
• 10. Cheng C.-H., Yang H.-S., Keong L.: Theoretical and experimental study of a 300-W beta-type Stirling engine, Energy, Vol. 59, 2013, pp. 590-599.
• 11. Çınar C., Aksoy F., Erol D.: The effect of displacer material on the performance of a low temperature differential Stirling engine, International Journal of Energy Research, Vol. 36, No. 8, 2012, pp. 911-917.
• 12. Gheith R., Aloui F., Tazerout M., Nasrallah S. B.: Experimental investigations of a gamma Stirling engine, International Journal of Energy Research, Vol. 36, No. 12, 2012, pp. 1175-1182.
• 13. Formosa F., Badel A., Lottin J.: Equivalent electrical network model approach applied to a double acting low temperature differential Stirling engine, Energy Conversion and Management, Vol. 78, 2014, pp. 753-764.
• 14. Féniès G., Formosa F., Ramousse J., Badel A.: Double acting Stirling engine: Modeling, experiments and optimization, Applied Energy, Vol. 159, 2015, pp. 350-361.
• 15. Jaśkiewicz M., Sadkowski W., Marciniewski M., Olejnik K., Stokłosa J.: Proposal of the new concept of the Stirling engine, Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie, Nr 35, 2013, s. 32-37.
• 16. Chmielewski A., Gumiński R., Radkowski S.: Wpływ własności gazów roboczych na sprawność i pracę teoretyczną obiegu Stirlinga, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów, Nr 2, 2014, s. 53-62.
• 17. Lewandowski W. M., Klugmann-Radziemska E.: Proekologiczne odnawialne źródła energii, Kompendium, Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2017.
• 18. www.stirling.fc.pl, dostęp 2-10-2018 r.
• 19. Żmudzki S.: Silniki Stirlinga, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993.
• 20. Płoński M.: Projekt i analiza wytrzymałości silnika Stirlinga typu „Alpha”, Praca magisterska, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Szczecin 2018.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).