Δυναμική και θερμοδυναμική μοντελοποίηση ψυκτικής μηχανής Stirling

Καραθάνου, Ελισάβετ; Karathanou, Elisavet

dc.contributor.author	Καραθάνου, Ελισάβετ	el
dc.contributor.author	Karathanou, Elisavet	en
dc.date.accessioned	2016-09-09T08:43:11Z
dc.date.available	2016-09-09T08:43:11Z
dc.date.issued	2016-09-09
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43451
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12808
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ψυκτική	el
dc.subject	Μηχανή	en
dc.subject	Dimensionilization	en
dc.title	Δυναμική και θερμοδυναμική μοντελοποίηση ψυκτικής μηχανής Stirling	el
dc.title	Dynamic and thermodynamic modeling of a cooling Stirling engine	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Θερμοδυναμική	el
heal.classification	Θέρμανση - Ψυξή - Κλιματισμός	el
heal.classification	Ψυκτικές μηχανές	el
heal.classification	Μοντελοποίηση και προσομοίωση	el
heal.classification	Δυναμικές εξισώσεις σε χρονικές κλίμακες ή αλυσίδες μέτρου	el
heal.classification	Ανάλυση ευαισθησίας	el
heal.classification	Βελτιστοποίηση	el
heal.classification	Stirling engines	en
heal.classification	Thermodynamics	el
heal.classification	Heating	el
heal.classification	Cooling	el
heal.classification	Dynamics	el
heal.classification	Heat pumps	el
heal.classification	Optimization	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/818b3f4597347b0748b1c62b91d4188d897dbb07
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/e28f7158e6b5a7ea8a761c16a60839b122429a60
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/4b942e4bb3d3f93285a8225878acb18bebf0ea66
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/f85383fcd7c211714084d7fca897998d7d759c5d
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/3ceae37e2bbe23f5ce8868b45cdcb76525b3f8ab
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85128168
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unesco6/2213
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85059822
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85032186
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85040316
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85059801
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unescothes/C02848
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-11
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην δυναμική και θερμοδυναμική μοντελοποίηση των ψυκτικών μηχανών Stirling. Μία μηχανή Stirling, εργοπαραγωγός ή ψυκτική, αποτελείται από έναν χώρο συμπίεσης, έναν χώρο εκτόνωσης κι έναν αναγεννητή και συνήθως διαθέτει δύο εναλλάκτες θερμότητας. Σε όλους αυτούς τους όγκους κινείται το εργαζόμενο μέσο, το οποίο εν προκειμένω θεωρείται ότι είναι ο αέρας. Εφαρμόστηκε ένα ήδη προϋπάρχον μοντέλο το οποίο επιλύει τις γενικές μορφές των εξισώσεων διατήρησης ενέργειας και μάζας με τη χρήση συνήθων και μερικών διαφορικών εξισώσεων. Το μοντέλο αυτό δεν είναι ιδανικό αλλά προσεγγίζει το πραγματικό μέσω της μελέτης απωλειών. Στη συνέχεια, διαστασιολογήθηκε μία ψυκτική μηχανή Stirling, η οποία βασίζεται στο μοντέλο αυτό και λειτουργεί με ισχύ 9000 Btu/h, ώστε να συγκριθεί ο συντελεστής απόδοσής της για λειτουργία ψύξης και θέρμανσης με αυτόν ενός κλιματιστικού του εμπορίου της ίδιας ισχύος. Για να επιτευχθεί η διαστασιολόγηση αυτή πραγματοποιήθηκε ανάλυση ευαισθησίας, ώστε να γίνει κατανοητό το πώς επιδρούν κάποιες παράμετροι, μεταξύ των οποίων η διάμετρος της μηχανής, οι όγκοι εμβολισμού και οι νεκροί όγκοι για τους χώρους συμπίεσης κι εκτόνωσης, η διαφορά φάσης των εμβόλων, τα χαρακτηριστικά του αναγεννητή και ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του αέρα εντός της μηχανής στην ψυκτική της ισχύ. Η μέθοδος αυτή συνδυάστηκε, στη συνέχεια, με μία μέθοδο βελτιστοποίησης κάποιων παραμέτρων, όπως του νεκρού όγκου της μηχανής, του όγκου εμβολισμού ή της διαφοράς φάσης των εμβόλων, ώστε να μεγιστοποιηθεί η ψυκτική ισχύς της μηχανής. Για τα υπόλοιπα μεγέθη χρησιμοποιήθηκε παραμετρική ανάλυση, για να βρεθεί ο κατάλληλος συνδυασμός όλων των παραμέτρων της ψυκτικής μηχανής, ώστε να επιτευχθεί η απαιτούμενη ισχύς των 9000 Btu/h σε ψύξη και θέρμανση σε συνδυασμό με τον καλύτερο δυνατό συντελεστή απόδοσης για τις δύο αυτές λειτουργίες. Τα αποτελέσματα της εργασίας δείχνουν τον συντελεστή απόδοσης της Stirling να ξεπερνά τελικά αυτόν του κλιματιστικού.	el
heal.abstract	The present diploma thesis focuses on the dynamic and thermodynamic modeling of a cooling Stirling engine. A Stirling engine consists of a compression space, an expansion space and a regenerator. It usually has two heat exchangers. The working fluid, which is considered the air for the specific occasion, moves across the whole engine. An existing mathematical and physical model incorpororating energy and mass balance non linear equations was applied in order to describe how the cooling engine would operate. This physical and mathematical model is not an ideal one as it takes into consideration the power losses across the machine and especially the regenerator. The cooling engine was dimensionilized to ensure that it performed effectively with the power output of 9000 Btu/h. The cooling Stirling engine’s coefficient of performance for cooling and heating at the specific power output was compared with that of an air conditioning system which is already on the market. Sensitivity analysis was used in order to investigate how the cooling power would be affected by various parameters, including the engine diameter, the swept and dead volumes of compression and expansion space, the phase angle of the pistons, the specifications of the regenerator and the heat transfer coefficient of the working fluid – which is the air in our occasion- across the engine. An optimization method was then applied to explore how the cooling power would be maximized. The characteristics that were involved in the optimization are the dead volume ratio of the two chambers of expansion and compression, the swept volume ratio, and the phase angle between the pistons. All the other parameters that were not involved in the optimization were defined using the “trial and error” method in order to find the appropriate combination of all the parameters that affect the performance of the cooling engine. This combination is considered the appropriate one if the cooling engine operates with power output of 9000 Btu/h for both cooling and heating but, also, presents the maximum value of its coefficient of performance for cooling and heating. The results showed that this combination exists and the Stirling’s coefficient of performance is better than that of the air conditioning system.	en
heal.advisorName	Αντωνιάδης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Σπιτάς, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	110 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true