طراحی و شبیه سازی محفظه احتراق موتور استرلینگ با نرم افزار فلوئنت

 محفظه احتراق موتور استرلینگ

در حال حاضر طرح‌هاي مختلفي در سطح جهان براي استفاده از موتور استرلینگ در تبديل انرژي‌هاي تجديدپذير به انرژي الکتريکي وجود دارد. ضمن آنکه از اين موتورها مي‌توان در تبديل انرژي گرمايي نيروگاه‌ها، انرژي حاصل از سوختن زباله‌هاي شهري و انرژي حاصل از سوزاندن ضايعات کشاورزي به انرژي الکتريکي استفاده کرد. در زمينه کاربرد اين موتورها در صنعت خودرو اگرچه مشکل مربوط به دماي بالا با استفاده از مواد جديد نظير سراميک‌ها که عمده دليل فراگير نشدن موتور استرلينگ در مقايسه با موتورهاي احتراق داخلي در قرن نوزدهم بوده برطرف شده، اما همچنان مشکل بالا بودن نسبت حجم به توان موتورهاي موتورهاي استرلينگ وجود دارد.

طراحی و شبیه سازی محفظه احتراق موتور استرلینگ با نرم افزار فلوئنت

به منظور تامين حرارت مورد نياز در هيتر، از مشعل استفاده خواهد شد. اينکه چه ميزان سوخت براي تامين حرارت مورد نياز بايستي مورد استفاده قرار گيرد به عوامل مختلف زیر بستگي دارد.

• هندسه‌ي محفظه‌ي احتراق
• آرايش لوله‌ها
• بازده (کارآيي) مبدل
• جنس
• دماي کاري

بنابراين مي‌توان با بکارگيري هر کدام از پارامترهاي ذکر شده، عملکرد محفظه‌ي احتراق را بهينه کرد. جنس لوله‌ها از فولاد ضدزنگ انتخاب شده است که از لحاظ انتقال حرارت و ساير ملاحظات طراحي مناسب است. همچنين فضاي اطراف لوله‌ها در محفظه را از جنس سراميک انتخاب مي‌گردد تا بيشترين انتقال حرارت به واسطه‌ي تشعشع صورت پذيرد.

دمای کاری گازهای احتراقی بستگی به نسبت هم ارزی، دمای گازهای ورودی و ترکیب گاز دارد. نسبت هوا به سوت نقش بسیار مهمی در کیفیت لحتراق دارد. چنانچه این نسبت بسیار بزرگ یا کوچک باشد، احتراقی رخ نمی دهد. در بین این دو محدوده نیز باید بسته به موقعیت و شرایط موجود، نسبت هم ارزی به گونه ای انتخاب گردد که بهترین راندمان قابل دستیابی باشد. با توجه به این نکته که موتور استرلینگ از نوع موتورهای احتراق خارجی است. همچنین حرارت مورد نظر توسط مشعل از محیط اطراف وارد موتور خواهد شد. می توان با تنظیم میزان هوای احتراقی سوخت را غنی یا فقیر کرد. مبدل گرم به صورت لوله‌هايي با آرايش نيم دايره خواهد بود. این لوله ها به صورت متقارن در دو سمت با فواصل مناسب نسبت به يکديگر و با آرايش رديفي قرار گرفته‌اند.