Re: 6- منابع انرژی تجدید پذیر برای تولید برق: زیست توده
ارسال شده در: سه شنبه دسامبر 03, 2019 11:30 pm
موتور استرلینگ با سوخت زیست توده
گاز استفاده شده در داخل موتورهای استرلینگ هیچ وقت موتور را ترک نمیکند و مانند موتورهای دیزل و بنزینی سوپاپ دود که گازهای پر فشار را تخلیه میکند و محفظه احتراق وجود ندارد. به همین علت موتورهای استرلینگ بسیار بی صدا هستند.
چرخه استرلینگ از یک منبع حرارتی خارجی که میتواند هر چیزی از بنزین و انرژی خورشیدی تا حرارت ناشی از پوسیدگی گیاهان باشد استفاده کند و هیچ احتراقی داخل سیلندرهای موتور رخ نمیدهد. نتیجه خالص چرخه استرلینگ ،جذب گرمای |QH|در دمای بالا و دفع گرمای |Qc|در دمای پایین و تحویل کار |QH|-|Qc|=|W|به محیط است.
استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر چون ذرات ریز زیستتوده در واحدهای کوچک تولید همزمان برق و گرما در موتور استرلینگ توسعه یافته است. در این واحدها سوخت زیست توده در یک محفظۀ احتراق خارجی سوخته و حرارت آن به سیال عامل سیکل استرلینگ داده میشود. از اینرو فرایند احتراق ذرات نقش بسزایی در عملکرد سیکل استرلینگ داشته و شبیهسازی این گونه محفظههای احتراق به کمک دینامیک سیالات محاسباتی میتواند در بهینهسازی محفظۀ احتراق مفید بوده و اولین گام در طراحی این موتورها باشد.
با افزایش مقدار هوای ثانویه به میزان مشخصی میتوان دمای گازهای خروجی را برای افزایش بازده موتور استرلینگ به میزان قابل ملاحظهای افزایش داد. کاهش قطر ذرات احتراقی باعث افزایش تبخیر ذرات و نرخ احتراق شده، دما در خروجی را افزایش میدهد. افزایش میزان سرعت به هنگام تزریق ذره در ورودی میزان سوزش ذره احتراقی را کاهش داده چون مقداری از آن بدون سوزش کامل محفظه را ترک میکنند.
موتورهای استرلینگ بر اساس یک چرخه بسته ساخته شده اند ، جایی که گاز کار به طور متناوب در یک حجم سیلندر سرد فشرده می شود و در یک حجم استوانه ای گرم گسترش می یابد. مزیت موتور استرلینگ در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی این است که گرما با احتراق سوخت داخل سیلندر به چرخه تأمین نمی شود بلکه از خارج از طریق مبدل حرارتی به همان روشی که در دیگ بخار انجام می شود ، از چرخه خارج می شود. در نتیجه ، سیستم احتراق برای موتور استرلینگ می تواند مبتنی بر فناوری اثبات شده در کوره باشد ، بنابراین مشکلات مربوط به احتراق را کاهش می دهد. ورودی حرارت حاصل از احتراق سوخت از طریق مبدل حرارتی گرم و در دماهای بالا به گاز کارگر منتقل می شود.
موتور استرلینگ که در دانشگاه فنی دانمارک توسعه یافته است ، از هلیوم به عنوان گاز کار استفاده می کند.
موتور استرلینگ فوق برای تولید برق 35 کیلووات طراحی شده است. دستگاه فوق به کمک سوخت گیاه و همچنین گاز هلیوم کار می نماید.
مشکلات مربوط به استفاده از سوخت های زیست توده در ارتباط با موتور استرلینگ در انتقال گرما از احتراق سوخت به گاز کار شده متمرکز شده است. برای به دست آوردن توان و راندمان خاص قابل قبول ، دما باید زیاد باشد و مبدل حرارتی باید طوری طراحی شود که مشکلات مربوط به رسوب گذاری به حداقل برسد.
گاز استفاده شده در داخل موتورهای استرلینگ هیچ وقت موتور را ترک نمیکند و مانند موتورهای دیزل و بنزینی سوپاپ دود که گازهای پر فشار را تخلیه میکند و محفظه احتراق وجود ندارد. به همین علت موتورهای استرلینگ بسیار بی صدا هستند.
چرخه استرلینگ از یک منبع حرارتی خارجی که میتواند هر چیزی از بنزین و انرژی خورشیدی تا حرارت ناشی از پوسیدگی گیاهان باشد استفاده کند و هیچ احتراقی داخل سیلندرهای موتور رخ نمیدهد. نتیجه خالص چرخه استرلینگ ،جذب گرمای |QH|در دمای بالا و دفع گرمای |Qc|در دمای پایین و تحویل کار |QH|-|Qc|=|W|به محیط است.
استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر چون ذرات ریز زیستتوده در واحدهای کوچک تولید همزمان برق و گرما در موتور استرلینگ توسعه یافته است. در این واحدها سوخت زیست توده در یک محفظۀ احتراق خارجی سوخته و حرارت آن به سیال عامل سیکل استرلینگ داده میشود. از اینرو فرایند احتراق ذرات نقش بسزایی در عملکرد سیکل استرلینگ داشته و شبیهسازی این گونه محفظههای احتراق به کمک دینامیک سیالات محاسباتی میتواند در بهینهسازی محفظۀ احتراق مفید بوده و اولین گام در طراحی این موتورها باشد.
با افزایش مقدار هوای ثانویه به میزان مشخصی میتوان دمای گازهای خروجی را برای افزایش بازده موتور استرلینگ به میزان قابل ملاحظهای افزایش داد. کاهش قطر ذرات احتراقی باعث افزایش تبخیر ذرات و نرخ احتراق شده، دما در خروجی را افزایش میدهد. افزایش میزان سرعت به هنگام تزریق ذره در ورودی میزان سوزش ذره احتراقی را کاهش داده چون مقداری از آن بدون سوزش کامل محفظه را ترک میکنند.
موتورهای استرلینگ بر اساس یک چرخه بسته ساخته شده اند ، جایی که گاز کار به طور متناوب در یک حجم سیلندر سرد فشرده می شود و در یک حجم استوانه ای گرم گسترش می یابد. مزیت موتور استرلینگ در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی این است که گرما با احتراق سوخت داخل سیلندر به چرخه تأمین نمی شود بلکه از خارج از طریق مبدل حرارتی به همان روشی که در دیگ بخار انجام می شود ، از چرخه خارج می شود. در نتیجه ، سیستم احتراق برای موتور استرلینگ می تواند مبتنی بر فناوری اثبات شده در کوره باشد ، بنابراین مشکلات مربوط به احتراق را کاهش می دهد. ورودی حرارت حاصل از احتراق سوخت از طریق مبدل حرارتی گرم و در دماهای بالا به گاز کارگر منتقل می شود.
موتور استرلینگ که در دانشگاه فنی دانمارک توسعه یافته است ، از هلیوم به عنوان گاز کار استفاده می کند.
موتور استرلینگ فوق برای تولید برق 35 کیلووات طراحی شده است. دستگاه فوق به کمک سوخت گیاه و همچنین گاز هلیوم کار می نماید.
مشکلات مربوط به استفاده از سوخت های زیست توده در ارتباط با موتور استرلینگ در انتقال گرما از احتراق سوخت به گاز کار شده متمرکز شده است. برای به دست آوردن توان و راندمان خاص قابل قبول ، دما باید زیاد باشد و مبدل حرارتی باید طوری طراحی شود که مشکلات مربوط به رسوب گذاری به حداقل برسد.