การศึกษากลไกการสูญเสียของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงแบบผลต่างอุณหภูมิปานกลาง

กฤษลิน ถมยาบัตร

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/21168

Title:	การศึกษากลไกการสูญเสียของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงแบบผลต่างอุณหภูมิปานกลาง
Other Titles:	The study of loss mechanism in the stirling engine with moderate temperature difference
Authors:	กฤษลิน ถมยาบัตร
Advisors:	อังคีร์ ศรีภคากร
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Advisor's Email:	ไม่มีข้อมูล
Subjects:	เครื่องยนต์สเตอร์ลิงค์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
Issue Date:	2553
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	การศึกษานี้พิจารณากลไกการสูญเสียของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงแบบผลต่างอุณหภูมิปานกลาง (MDSE) เพื่อระบุการสูญเสียหลักของเครื่องยนต์ ด้วยวิธีการประเมินย้อนกลับเพื่อนำไปหาการสูญเสียความร้อนภายนอกเครื่องยนต์ ผลการประเมินกับเครื่องพิกัดกำลังขาออก 100 W พบว่า การสูญเสียความร้อนภายนอกเครื่องยนต์ และความร้อนที่ระบายออกจากเครื่องยนต์ เป็นการสูญเสียหลักของเครื่องยนต์ ทำให้เล็งเห็นแนวทางในการปรับปรุง 3 ส่วนคือ การเลือก regenerator ให้เหมาะสมที่สุดด้วยวิธีการของ Taguchi การเปลี่ยนวัสดุแหวนลูกสูบกำลัง และการเปลี่ยนสารทำงานจากอากาศเป็นฮีเลียม ผลการปรับปรุงเครื่องยนต์พบว่า ลักษณะจำเพาะของ regenerator ที่เหมาะสมที่สุดให้กำลังขาออกสูงสุดเพิ่มขึ้น 35% สำหรับการเปลี่ยนวัสดุแหวนลูกสูบกำลังพบว่า ให้อายุการใช้งานนานขึ้น แต่ไม่เพียงพอต่อการนำไปใช้งานจริง สำหรับการเปลี่ยนสารทำงานจากอากาศเป็นฮีเลียมพบว่า กำลังขาออกมีค่าต่ำลง สันนิษฐานว่าเนื่องจาก ผลของค่าความเฉื่อยของเครื่องยนต์มีมากเกินไปทำให้เครื่องยนต์ไม่สามารถทำงานได้ตามความเร็วรอบที่เหมาะสม สำหรับการใช้ฮีเลียมเป็นสารทำงาน ผลการเปรียบเทียบการสูญเสียของ MDSE กับการสูญเสียของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงผลต่างอุณหภูมิสูง (HDSE) และต่ำ (LDSE) โดยใช้วิธีการเปรียบเทียบของ Iwamoto, S. พบว่า วิธีการของ Iwamoto, S. มีข้อจำกัดที่ไม่ได้คำนึงผลของความดันที่แตกต่างกันของเครื่องยนต์ที่ใช้เปรียบเทียบ ดังนั้นได้ปรับใช้วิธีการเปรียบเทียบของ Prieto, J.L. ในการเปรียบเทียบการสูญเสียแทน ผลการเปรียบเทียบแสดงถึงการเพิ่มขึ้นของเทอมการสูญเสียแบบไร้มิติจาก LDSE MDSE และ HDSE ตามลำดับและพบว่า เครื่องยนต์ MDSE ที่มีอยู่ มีค่าการสูญเสียของค่ากำลังบ่งชี้ใกล้เคียงกับค่าของ HDSE ซึ่งบ่งชี้ว่า MDSE ที่มีอยู่มีการออกแบบระบบทางความร้อนไม่เหมาะสม
Other Abstract:	The present work investigates the loss mechanism in a Stirling engine with moderate temperature difference (MDSE) in order to identify the major loss mechanism. The result for the 100-W Beta-type Stirling engine indicated that the heat loss to the environment and the heat dissipated on the hot side are the major loss mechanisms. The finding indicates three improvements to be performed to the engine: to optimize the regenerator via Taguchi’s method, to change the material for the piston ring and to change the working fluid from air to helium. The optimization result on the regenerator was found to increase the shaft power output by 35%. The improvement of the piston ring material prolongs the life of the piston ring but the result was still inadequate for actual use. The use of helium in place of air for the working fluid resulted in a decrease in the shaft power output. The mechanical inertia is suspected to limit the running speed of the engine and make the engine unable to reach the optimum speed for use with helium. A comparison of the loss of MDSE with engines with high temperature difference (HDSE) and low temperature difference (LDSE) using the method of Iwamoto, S. pointed to the deficiency of this method by not including the effect of charged pressure. To improve the comparison, this study adopted the method of Prieto, J.L. The comparison indicated an increase in the dimensionless loss term from LDSE, MDSE and HDSE respectively. The existing MDSE also has the dimensionless loss term of a comparable value to the HDSE which indicate that improvement can still be done on the thermal design of the engine.
Description:	วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2553
Degree Name:	วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level:	ปริญญาโท
Degree Discipline:	วิศวกรรมเครื่องกล
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/21168
URI:	http://doi.org/10.14457/CU.the.2010.639
metadata.dc.identifier.DOI:	10.14457/CU.the.2010.639
Type:	Thesis
Appears in Collections:	Eng - Theses

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Krissalin_to.pdf		2.6 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record