การศึกษาและพัฒนาเครื่องยนต์สเตอร์ลิงแบบแกมมาโดยแหล่งความร้อนจากกระบวนแก๊สปิโตรเลียมเหลว
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาและพัฒนาเครื่องยนต์สเตอร์ลิงต้นแบบ โดยเครื่องยนต์สเตอร์ลิงสามารถรับแหล่งความร้อนได้หลากหลายแหล่งเพราะเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายนอก งานวิจัยนี้ได้ทำการออกแบบและสร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงแบบแกมมา โดยใช้หลักการสมการวิเคราะห์และสมมุติฐานของเบลล์นัมเบอร์ในการประมาณค่าขนาดของเครื่องยนต์ในส่วนการออกแบบความแข็งแรงของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ได้ทำการวิเคราะห์แรง และความแข็งแรงของวัสดุด้วยวิธีทางไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEA; Finite Element Analysis) โดยใช้โปรแกรม Top Solid ขณะที่การวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อนของวัสดุได้ใช้โปรแกรม CFD (Computational Fluid Dynamics) เข้ามาช่วย ทั้งนี้ ได้ทำการวัดค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ได้แก่ ความดันสารทำงานภายในด้านร้อนและเย็น อุณหภูมิแหล่งความร้อนที่ตำแหน่งต่างๆ ความเร็วเชิงมุม ความเร่งเชิงมุม และอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นเพื่อช่วยในการวิเคราะห์หากำลังเครื่องยนต์ งานวิจัยนี้ได้เลือกใช้อากาศเป็นสารทำงาน และมีความดันสมบูรณ์เริ่มต้นภายในเท่ากับ 1 บาร์ ในการให้ความร้อนกับเครื่องยนต์ได้ใช้หัวเผาก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) เป็นแหล่งให้ความร้อน ทั้งนี้ ได้ทำการศึกษาโดยการปรับเปลี่ยนแหล่งความร้อนที่ให้กับสารทำงานภายในด้านร้อนมีอุณหภูมิประมาณ 326–448 องศาเซลเซียส และกระบอกด้านเย็นมีอุณหภูมิประมาณ 35.75–37.75 องศาเซลเซียส และยังทำการปรับเปลี่ยนอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นเพื่อดูผลกระทบที่มีต่อกำลังงาน ผลการทดลองพบว่า เครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่สร้างขึ้นมีความเร็วรอบเครื่องยนต์ประมาณ 272 รอบต่อนาที อุณหภูมิสารทำงานภายในด้านร้อน 368 องศาเซลเซียส Flow ของน้ำหล่อเย็น 2 ลิตรต่อนาที และได้กำลังจากพื้นที่ใต้กราฟ P – V Diagram เท่ากับ 3.02 วัตต์ โดยในงานวิจัยนี้ได้ทำการวิเคราะห์ความดันในฝั่งด้านร้อนและด้านเย็นเพื่อหากำลังบ่งชี (Indicated Power) พบว่า หากวิเคราะห์ความดันเพียงฝั่งเดียวผลที่ได้อาจจะคลาดเคลื่อนไปได้มากกว่า 10%
Article Details
บทความที่ลงตีพิมพ์เป็นข้อคิดเห็นของผู้เขียนเท่านั้น
ผู้เขียนจะต้องเป็นผู้รับผิดชอบต่อผลทางกฎหมายใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นจากบทความนั้น
References
[2] J. G. Rizzo, The Stirling Engine Manual. Camden miniature steam services, 1997.
[3] G. Walker, Stirling Engine. Oxford Science Publication, 1980, pp. 73–84.
[4] C. D. West, “A historical perspective on Stirling engine performance,” in Proceedings of th 23th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, 1998, pp. 889004.
[5] Buncha, “Development of a prototype double-acting Stirling engine,” Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Srinakharinwirot University, Thailand, 2011 (in Thai).
[6] T. Kitipong, “The stirling engine as power generator by heat source from liquefied petroleum gas processes,” in Proceedings 15th Conference on Energy Network of Thailand, 2019, pp. 500–508 (in Thai).
[7] H. Damirchi, G. Najafi, S. Alizadehnia, R. Mamat, C. S. Nor Azwadi, W. H. Azmi, and M. M. Noor, “Micro combined heat and power to provide heat and electrical power using biomass and Gamma-type Stirling engine,” Applied Thermal Engineering, vol. 103, pp. 1460–1469, 2016.
[8] T. Borirak, “Design and performance test of a single ActingGamma stirling engine,” SWU Engineering Journal, vol. 11, no. 2, pp. 99–105, 2016.