Un nuevo enfoque acoplado para la consideración del bombeo de entalpía en un motor Stirling de pistón libre (FPSE)
Autores: Majidniya, Mahdi; Mabrouk, Mohamed Tahar; Kheiri, Abdelhamid; Remy, Benjamin; Boileau, Thierry
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un nuevo enfoque acoplado para la consideración del bombeo de entalpía en un motor Stirling de pistón libre (FPSE)
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Bombeo
Pérdidas
Entalpía
Modelos
Brecha
Stirling
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Un grupo de pérdidas que puede afectar considerablemente el rendimiento de los Motores Stirling de Pistón Libre (FPSE) es el bombeo de entalpía y el efecto de lanzadera, que se deben al espacio que existe entre el cilindro y el desplazador. El efecto de lanzadera es inducido por el movimiento periódico del desplazador entre las fuentes caliente y fría. El bombeo de entalpía, que es el tema del presente estudio, se debe al flujo similar a un cortocircuito entre los espacios caliente y frío. Para estudiar estas pérdidas, primero se desarrolla y valida un modelo dinámico no lineal del FPSE. Luego, para estudiar el bombeo de entalpía basado en eso, se presentan un modelo acoplado (por primera vez) y un modelo desacoplado. La diferencia entre los dos modelos es que el primero proporciona un enlace dinámico y térmico entre el modelo Stirling y el modelo de pérdidas, mientras que el segundo los estudia por separado. Se investigó el efecto del tamaño del espacio en ambos modelos de pérdidas. Los resultados de los modelos acoplado y desacoplado fueron bastante diferentes debido al considerable efecto del bombeo de entalpía en la respuesta del FPSE. Los resultados mostraron que el bombeo de entalpía en el modelo desacoplado supera la potencia total de salida cuando el espacio excede, y cuando el espacio excede, el bombeo de entalpía es alrededor de diez veces mayor que la potencia de salida. En contraste, el bombeo de entalpía en el modelo acoplado es siempre menor que la potencia de salida, lo cual es lógico. Así, el modelo acoplado se presentó como el modelo adaptado que debe ser considerado para futuros estudios de FPSE.
Descripción
Un grupo de pérdidas que puede afectar considerablemente el rendimiento de los Motores Stirling de Pistón Libre (FPSE) es el bombeo de entalpía y el efecto de lanzadera, que se deben al espacio que existe entre el cilindro y el desplazador. El efecto de lanzadera es inducido por el movimiento periódico del desplazador entre las fuentes caliente y fría. El bombeo de entalpía, que es el tema del presente estudio, se debe al flujo similar a un cortocircuito entre los espacios caliente y frío. Para estudiar estas pérdidas, primero se desarrolla y valida un modelo dinámico no lineal del FPSE. Luego, para estudiar el bombeo de entalpía basado en eso, se presentan un modelo acoplado (por primera vez) y un modelo desacoplado. La diferencia entre los dos modelos es que el primero proporciona un enlace dinámico y térmico entre el modelo Stirling y el modelo de pérdidas, mientras que el segundo los estudia por separado. Se investigó el efecto del tamaño del espacio en ambos modelos de pérdidas. Los resultados de los modelos acoplado y desacoplado fueron bastante diferentes debido al considerable efecto del bombeo de entalpía en la respuesta del FPSE. Los resultados mostraron que el bombeo de entalpía en el modelo desacoplado supera la potencia total de salida cuando el espacio excede, y cuando el espacio excede, el bombeo de entalpía es alrededor de diez veces mayor que la potencia de salida. En contraste, el bombeo de entalpía en el modelo acoplado es siempre menor que la potencia de salida, lo cual es lógico. Así, el modelo acoplado se presentó como el modelo adaptado que debe ser considerado para futuros estudios de FPSE.