Produkcja czystej energii z odnawialnych źródeł w silniku Stirlinga

• Autorzy: Szymanek A. , Jabłońska M. , Pajdak A.

Warianty tytułu

EN

Production of clean energy from renewable energy sources in Stirling engine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano przegląd rozwiązań konstrukcyjnych silników Stirlinga w typach układów α, β, γ. Przedstawiono możliwości zastosowania tych silników w różnych układach z odnawialnymi źródłami energii, w szczególności z wykorzystaniem energii słonecznej i biomasy. Opisano autorską konstrukcję silnika Stirlinga w układzie V, która została zaprojektowana i zbudowana w oparciu o własny model matematyczny wymiany ciepła i produkcji energii w wymienionym układzie. Określono liniowy charakter zmian obrotów koła zamachowego silnika w funkcji temperatury górnego źródła ciepła (GZC) i dolnego źródła ciepła (DZC). Zaobserwowano wpływ zmian temperatury GZC na temperaturę DZC w przypadku braku jego stabilizacji termicznej oraz na czas jego nagrzewania się. Ze wzrostem temperatury GZC, czas nagrzewania się DZC ulegał skróceniu. Uzyskane wyniki wskazały jednoznacznie na możliwość produkcji czystej energii z odnawialnych źródeł w układach skojarzonych z silnikiem Stirlinga.

EN

The article presents a review of design solutions of Stirling engines in system types α, β, γ. The possibilities of the application of the Stirling engines in various systems with renewable sources and specifi cally the solar power and biomass are discussed. The article describes an original structure of an Stirling engine in system V, which was designed based on a mathematical model of heat exchange and energy production developed by the authors. The linear character of the changes of the rotations of the engine fl ywheel as the function of the upper heat source (UHS) and the lower heat source (LHS) was defi ned. It was observed that if the temperature of the LHS is not stabilised the changes of the temperature of the UHS affect the temperature and the warm-up time of the LHS. As the temperature of the UHS increased the warm-up time of the LHS shortened. It was concluded that the temperature difference between the upper energy source and the lower energy source has a decisive infl uence on the power of the Stirling engine. The obtained data clearly prove that the production of clean energy form renewable sources in systems incorporating Stirling engines is possible.

Słowa kluczowe

PL

silnik Stirlinga; odnawialne źródła energii; energia słoneczna; biomasa

EN

Stirling engine; renewable sources; solar power; biomass

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 19, nr 1
• Strony: 11--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szymanek A.

• Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Maszyn Cieplnych, Politechnika Częstochowska, Al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa

autor

Jabłońska M.

• Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Maszyn Cieplnych, Politechnika Częstochowska, Al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa

autor

Pajdak A.

• Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Abdullah S., Yousif B.F., Sopian K., 2005. Design consideration of low temperature differential double-acting Stirling engine for solar application. Renewable Energy, 30
• Andersen S., Carlsen H., Thomsen P., 2006. Numerical study on optimal Stirling engine regenerator matrix designs taking into account the effects of matrix temperature oscillations. Energy Conversion and Management, 47
• Batmaz I., Ustun S., 2008. Design and manufacturing of a V-type Stirling engine with double heaters. Applied Energy, 85
• Cinar C., Karabulut H., 2005. Manufacturing and testing of a gamma type Stirling engine. Renewable Energy, 30
• Cinar C., Yucesu S., Topgul T., Okur M., 2005. Beta-type Stirling engine operating at atmospheric pressure. Applied Energy, 81
• El-Ehwany A., Hennes G., Eid E., El-Kenany, 2011. Experimental investigation of the performance of an elbow-bend type heat exchanger with a water tube bank used as a heater or cooler in alpha-type Stirling machines. Renewable Energy, 36
• Iwamoto I., Toda F., Hirata K., Takeuchi M., Yamamoto T., 1997. Comparison of low- and high temperature differential Stirling engines. Proceedings of the 8th International Stirling Engine Conference
• Jabłońska M., Cieplińska A., Szymanek A., Ochodek T., 2010. Use of geothermal energy to produce clean energy in the Stirling engine. Chemical and Process Engineering, 31
• Karabulut H., Aksoy F., Ozturk E., 2009. Thermodynamic analysis of a β type Stirling engine with a displacer driving mechanism by means of a lever. Renewable Energy, 34
• Kentfi eld J., 1992. The thermodynamics of Stirling engines revisited: the relative merits of hot zone or cold zone work extraction. IECEC
• Kongtragool B., Wongwises S., 2003. A review of solar-powered Stirling engines and low temperature differential Stirling engines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 7
• Kongtragool B., Wongwises S., 2006. A thermodynamic analysis of a Stirling engine including dead volumes of hot space, old space and regenerator. Renewable Energy, 31
• Kongtragool B., Wongwises S., 2008. A four power-piston low-temperature differential Stirling engine using simulated solar energy as a heat source. Solar Energy, 82
• Nishiyama A., Shimojima H., Ishikawa A., Itaya Y., Kambara S., Moritomi H., Mori S., 2007. Fuel and emissions properties of Stirling engine operated with wood powder. Fuel, 86
• Shendage D., Kedare S., Bapat S., 2011. An analysis of beta type Stirling engine with rhombic drive mechanism. Renewable Energy, 36
• Tavakolpour A., Zomorodian A., Golneshan A., 2008. Simulation, construction and testing of a two-cylinder solar Stirling engine powered by a fl at-plate solar collector without regenerator. Renewable Energy, 33
• Tlili I., Timoumi Y., Nasrallah S., 2008. Analysis and design consideration of mean temperature differential Stirling engine for solar application. Renewable Energy, 33
• Van Arsdell B.H., 2001. Stirling engines. in: Zumerchik J, editor. Macmillan encyclopedia of energy. Vol. 3. Macmillan Reference USA,
• Yagi L., Yaling H., Weiwei W., 2011. Optimization of solar-powered Stirling heat engine with fi nite-time thermodynamics. Renewable Energy, 36
• Żmudzki S., 1993. Silniki Stirlinga. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa

Uwagi

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