Nodal thermodynamic analysis of a three-cylinder gamma-type Stirling engine and a conventional gamma type Stirling engine and performance comparison

Abstract

Geleneksel gama tipi Stirling motorlarında iki silindir mevcut olup silindirlerden birisi aracılığı ile çalışma gazının sıkıştırılması ve genişletilmesi işlemleri, diğeri aracılığı ile çalışma gazının sabit hacimde ısıtılması ve soğutulması işlemleri gerçekleştirilmektedir. Geleneksel gama tipi motorlarda soğuk ve sıcak hacimlerin aynı silindirde bulunması nedeni ile sıcak uçtan soğuk uca iletimle önemli bir miktarda ısı kaybı olmaktadır. Ayrıca dispileyser’ in yapımı oldukça külfetli bir iştir. Bu problemleri yok etmek için, son zamanlarda sıcak ve soğuk hacimleri ayrı ayrı silindirlerde bulunan üç silindirli gama tipi bir motor modeli tanıtılmıştır. Bu motorlarda bulunan silindirlerden birisi sıcak hacim olarak bir diğeri soğuk hacim olarak üçüncüsü de güç silindiri olarak görev yapmaktadır. Bu motorların termodinamik süreçleri geleneksel gama tipi motorunkine çok benzediği için bunlara üç silindirli gama tipi motor adı verilmiştir. Her üç silindirin içerisinde alışılmış tipten pistonlar çalışmaktadır. Bu araştırmada geleneksel gama tipi bir motorun ve üç silindirli gama tipi bir motorun nodal termodinamik analizleri yapılarak performansları kıyaslanmıştır. Motorların çevrimlik işlerinin ve verimlerinin birbirine çok yakın olduğu görülmektedir. Yüksek hızlarda ve yüksek basınçlarında geleneksel gama tipi motorun, yüksek sıkıştırma oranında ise üç silindirli gama tipi motorun az miktarda avantajlı olduğu görülmektedir.