تحلیل حساسیت برای توابع هدف توان، بازده، اتلاف حرارتی و هزینة سیال عامل بر مبنای متغیرهای ورودی در موتور استرلینگ
نویسندگان
1 شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایرانخودرو (ایپکو)، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
4 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
doi
10.22034/er.2023.2006618.1008چکیده
موتور استرلینگ یک موتور برونسوز است که کار مکانیکی را به برق تبدیل میکند. موتور استرلینگ برای کار کردن نیاز به سیال عامل دارد و معمولاً از هوا، هلیوم، هیدروژن، نیتروژن و غیره استفاده میشود. در میان سیال عاملهای نام برده شده فقط هوا رایگان است اما متأسفانه نسبت به سیال عاملهای دیگر توان و بازدهی ضعیفتری دارد، پیشبینی میشود با ترکیب دو سیال عامل مانند هوا و هلیوم بتوان با هزینه کمتر توان و بازدهی مورد نظر دریافت کرد. اما برای بررسی این موضوع نیاز است تا به تحلیل حساسیت متغیرهای مختلف ورودی بر روی متغیرهای خروجی پرداخته شود. از اینرو در این مطالعه به بررسی مدل ترمودینامیک غیرایدهال پرداخته است و نتایج الگوی ارائه شده با آزمایش تجربی صحهگذاری میشود. سپس با کمک نرمافزار دیزاین اکسپرت، 1260 آزمون طراحی شده و درنهایت، تأثیر تغییرات متغیرهای ورودی مانند سرعت، فشار تزریق گاز، دما و درصد هلیوم بر روی متغیرهای خروجی مانند توان، بازدهی، اتلاف حرارتی و هزینه بررسی شد. در ادامه مشخص شد هزینه فقط تابعی از فشار تزریق گاز و مقدار درصد ترکیب سیالها است. همچنین نتایج نشان دادند که با افزایش دما، فشار، سرعت و درصد هلیم، توان بترتیب 189 درصد، 178 درصد، 82 درصد و 54 درصد افزایش مییابد. با افزایش دما، سرعت و فشار، بازدهی بترتیب 42 درصد افزایش، 23 درصد کاهش و 17 درصد کاهش مییابد. با افزایش دما، سرعت و فشار، اتلاف حرارتی بترتیب 85 درصد، 71 درصد و 357 درصد افزایش داشت.