The Usage of Nano and Polymer Additives in Geopolymer Concrete PDF Ücretsiz indirin
Yer değiģtirme pistonu kuyruğu 50 Rockwell C derecesinde sertleģtirilmiģ ve dıģ yüzeyi hassas bir Ģekilde taģlanmıģtır. Yer değiģtirme pistonu kuyruğu ve güç pistonu arasında 0,01 mm çalıģma boģluğu verilmiģtir. Yer değiģtirme pistonu kuyruğu çapı 16 mm olarak belirlenmiģtir [111]. Analizde z ekseni 201, r ekseni 51 ve θ ekseni ise 361 grid yapısına bölünmüģtür. Ġteratif çözümler sıcaklıklar kararlı duruma ulaģtıktan sonra sonlandırılmıģtır. Ġekil 5.4 de kavitinin iç yüzeyindeki sıcaklık dağılımının zamana bağlı olarak değiģimi görülmektedir. Kavitinin alt bölgesinin sıcaklığı 45 sn sonunda 300 C ye ulaģmaktadır. Deneysel çalıģmalarda aynı malzeme özelliğine sahip kaviti 300 C ye sn arasında ulaģmaktadır. Teorik ve deneysel sıcaklık seviyeleri arasındaki farkın yalıtım malzemesi yüzeyi ve kaviti ağzından radyasyon ve taģınım ile olan ısı kayıplarından kaynaklandığı düģünülmektedir. Isınma süreleri karģılaģtırıldığında kayıpların oldukça büyük olduğu anlaģılmaktadır. Sendhil Kumar ve Reddy (2008), ġekil 5.2 de görülen kaviti, yarı kaviti ve modifiye kaviti olmak üzere üç farklı geometrideki kavitilerde oluģan doğal konveksiyon kayıplarını nümerik olarak incelemiģtir.
Parabolik kollektörün ağırlığını azaltmak için alüminyum malzemeden yapılan bir uydu anteni kullanılmıģtır. Yansıtıcı yüzeyler arkası gümüģ-alüminyum kaplanmıģ polimer filmden yapılmıģtır. Geleneksel kaviti bu sistem için yetersiz görülmüģ, yarı kaviti ve modifiye edilmiģ kavitiyi termal olarak optimize etmiģlerdir. Sistemin performans analizi sonucunda sistemin güneģ enerjisinden buhar üretim verimi 450 C sıcaklıkta %70-80 arasında elde edilmiģtir [75]. Singh ve arkadaģları, Stirling güneģ enerji sisteminin optimum çalıģma sıcaklığını belirlemek için bir analiz gerçekleģtirmiģlerdir.
Kavitilerin motor performansına etkileri çalıģma maddesi olarak helyum kullanılarak farklı Ģarj basınçları için incelenmiģtir. 67 47 ġekil Serbest pistonlu Stirling motorunun çalıģma prensibi [84] 1-2 iģleminde sıcak hacimde bulunan çalıģma maddesi iģ pistonunu aģağıya doğru iter. Bu iģlemde yer değiģtirme pistonu güç pistonu ile birlikte aģağıya doğru hareket eder. 2-3 iģleminde yaylandırma bölgesindeki basınç pistonun yukarısındaki basınçtan daha büyüktür. Bu sebeple yaylandırma bölgesindeki basınç yer değiģtirme pistonunu sıcak bölgeye doğru hareket ettirir. ÇalıĢma maddesi yer değiģtirme pistonu tarafından sıcak bölgeden soğuk bölgeye aktarılır ve iç basınç düģer. 3-4 iģleminde yaylandırma bölgesi basıncının etkisi ile iģ pistonu yukarı doğru itilir ve çalıģma maddesini soğuk bölgede sıkıģtırır. Ġekil 3.13 deki 4 numaralı pozisyonda yaylandırma bölgesindeki basınç düģük, çalıģma hacmi tarafındaki basınç yüksektir.
Ġekil 3.14 de rhombic hareket mekanizmalı beta tipi bir Stirling motorunun Ģematik resmi görülmektedir. Rhombic hareket mekanizması, güç ve yer değiģtirme pistonu bağlantı parçaları ve rodları ile birbirine ters yönde hareket eden iki diģliden oluģmaktadır. Böylece piston ve silindir gibi parçalarda aģıntı minimuma indirilmektedir [80, 83, 88]. 62 42 yer değiģtirme pistonunun eteği ġekil 3.9.b’de görülen 2 noktasına gelmektedir [84, 104]. Yer değiģtirme pistonu muylusu B noktasından C noktasına giderken yer değiģtirme pistonu ÜÖN civarında sabit kalacak, güç pistonu AÖN dan ÜÖN ya doğru hareket edecektir. Bu hareket esnasında çalıģma maddesinin hemen hemen tamamı yer değiģtirme pistonu ile güç pistonunun arasındaki soğuk hacimde sıkıģtırma iģlemine tabi tutulacaktır. ĠĢlem esnasında çalıģma maddesinden soğuk cidarlara ısı akıģı olduğu için bu iģlemin sabit sıcaklıkta gerçekleģtiği kabul edilmektedir. Bu iģlemin sonucunda yer değiģtirme pistonunun eteği ve güç pistonunun tepesi 3 noktasında bulunmaktadır. Yer değiģtirme pistonunun eteği ile güç pistonunun tepesi arasındaki mesafe yer değiģtirme pistonu kursunun yarısından fazladır [84, 104]. Yer değiģtirme pistonu muylusu C noktasından D’ye giderken güç pistonu ÜÖN civarında sabit kalacak, yer değiģtirme pistonu ÜÖN’dan AÖN’ya doğru kendi kursunun yarısından fazla hareket edecektir. Bu hareket esnasında çalıģma maddesinin iģgal ettiği toplam hacim sabit kalmaktadır. Bu iģlem esnasında soğuk hacimde bulunan çalıģma maddesi sıcak hacme geçecektir.
- Bu iģlemin sonucunda yer değiģtirme pistonunun eteği ve güç pistonunun tepesi 3 noktasında bulunmaktadır.
- Beta tipi Stirling motorlarında yer değiģtirme pistonun kuyruğu güç pistonunun ortasından geçmektedir.
- Sıcak hacmin güç pistonu ile yer değiģtirme pistonu arasında, soğuk hacmin yer değiģtirme pistonunun üst tarafında bulunduğu motor tipleri de görülmektedir.
- Andasol 1 ve Andasol 2, 1000 m yüksekliğinde Marqueesado de Zenete vadisine kurulmuģtur [31].
Maksimum motor gücü ve momenti 2,8 bar Ģarj basıncında sırası ile 51,93 W ve 1,17 Nm olarak elde edilmiģtir [101]. Karabulut ve arkadaģları [2010], tarafından aynı motorda helyum gazı kullanılarak yapılan diğer bir çalıģmada, testler 180, 220 ve 260 C sıcak uç sıcaklıklarında gerçekleģtirilmiģtir. Sıcak hava motorları çevrim tiplerine göre üç sınıfa ayrılmaktadır [80,82]. Cam yer değiģtirme silindiri kullanılan yöntemde geri yansıma ve radyasyon kayıpları oldukça yüksektir [142]. Son yöntemde ise güneģ enerjisi bir ayna yardımıyla yer değiģtirme silindiri dıģ yüzeyine odaklanmaktadır. Karabulut ve arkadaģları (2009) manivela hareket mekanizmalı Stirling motorunun yer değiģtirme silindiri dıģ yüzeyine güneģ enerjisini odaklanmıģlardır.
Kavitilerdeki doğal konveksiyon ısı kayıplarını 0 (kaviti ağzı dikey yönde) ve 90 (kaviti ağzı yatayda ve aģağı doğru) arasındaki eğim açıları için araģtırmıģlardır. Her üç kaviti içinde 0, 30, 60 ve 90 eğim açıları arasında minumum ısı kaybı 90 eğim açısında bulunmuģtur. 90 eğim açısında, modifiye edilmiģ kaviti kullanımı ile ısı kayıplarında geleneksel kavitiye göre %25,42 azalma elde edilmiģtir [136]. Üç farklı kaviti [136] Reddy and Sendhil Kumar (2008), modifiye edilmiģ bir kavitideki yüzey radyasyonu ve doğal konveksiyonu iki boyutlu numerik model kullanarak araģtırmıģlardır. Kavitideki toplam ısı kayıpları üzerine geometri, emisiviti ve çalıģma sıcaklığının etkisini incelemiģlerdir. Konvektif ısı kayıplarını kavitinin eğiminden etkilenirken, radyasyon ısı kayıpları kavitinin yüzey özelliklerinden etkilenmektedir.
Aerodinamik sürtünmeler motor gücünü ve termik verimi H-H eğrisine kadar azaltmaktadır [83, 84]. Mekanik kayıplar piston ve segmanların sürtünmesinden, yatak sürtünmelerinden, yağ pompası vb. G-G çizgisi ile gösterilen mekanik sürtünme, motor gücü ve termik verimi azaltır [83, 84]. 59 39 Kol muylusu A noktasında iken sıcak silindirin pistonu ÜÖN da bulunmakta olup aģağıya dönme pozisyonundadır. Soğuk silindirin pistonu ise silindirin ortalarında olup ÜÖN ya doğru hareket etmektedir. Kol muylusu A noktasından B’ye geldiğinde soğuk silindirin pistonu ÜÖN’ ya ulaģır. Bu süreçte soğuk silindirdeki çalıģma maddesi hacmi değiģmemek Ģartıyla sıcak silindire aktarılmıģtır. GeçiĢ esnasında rejeneratör ve ısıtıcıdan ısı alarak sıcaklığını yükseltmiģtir. Kol muylusu B noktasından C’ ye giderken her iki piston aģağıya doğru hareket eder. Kol muylusu C’ ye geldiğinde çalıģma maddesinin çoğunluğu sıcak silindirde, bir miktarı da soğuk silindirde bulunmaktadır.
Son eģitlikte bulunan cidarla gaz arasındaki ısı transferini göstermektedir. Bu ısının hesaplanabilmesi için konvektif ısı taģınım katsayısı gerekmekte ve deneysel değerler kullanılmaktadır. GeliĢtirilen nodal program, net iģ, sıcak kaynaktan alınan ısı, soğuk kaynağa verilen ısı, iç yüzey ısı transferi alanı ve verimin hesabı gibi kısımlardan oluģmaktadır [127]. Karabulut ve arkadaģları (2006) tarafından yapılan diğer bir çalıģmada, gama tipi Stirling motorlarında özgül gücü artırmak ve dıģ hacmi azaltmak için güç silindiri ve displacer silindiri iç içe yerleģtirilmiģtir. Hazırlanan nodal analiz programında motorun iç hacmi 103 bölgeye ayrılmıģtır. SıkıĢtırma termal verimi, geniģleme termal verimi, rejenerasyon termal verimi, sıkıģtırma hacim oranı, geniģleme hacim oranı ve sıcaklık oranına bağlı olarak maksimum gücü belirlemiģlerdir [129]. Kaushik ve Kumar (2000) Stirling motorunun termodinamik performansını sonluzaman termodinamiği yaklaģımını kullanarak belirlemiģlerdir. Farklı ısı eģanjörlerinin ve ısı kaynağı sıcaklığının motor gücü ve verimi üzerine etkisini incelemiģlerdir K sıcak kaynak sıcaklığı, 300 K soğuk kaynak sıcaklığı ve 2,5 hacim oranı kullanılarak nümerik çözümler yapılmıģtır. Rejeneratör veriminin artması ile giren ve atılan ısılar azalırken, rejeneratif ısı transferi ve termal verim artıģ göstermiģtir. Isı eģanjörünün sıcak ucundaki veriminin artması ile çıkıģ gücü, giren, çıkan ve rejeneratif ısı transferleri artarken, ısı eģanjörünün soğuk ucundaki verimin artması ile bu parametreler azalmaktadır [130]. 65 45 ulaģtığında çalıģma maddesinin tamamı sıcak hacimde toplanmıģ olup basınç ve sıcaklık maksimumdur [83, 94, 105, 106]. Biyel muylusu B noktasından C noktasına giderken, yer değiģtirme pistonunun bulunduğu yerden AÖN’ ya varıp tekrar bulunduğu yere gelecektir.
400 ºC sıcaklık, 90º eğim ve 8 alan oranında, konveksiyon ve radyasyon kayıpları toplam ısı kayıplarının sırası ile %40,72 ve %59,28 i olarak elde edilmiģtir [137]. Kanalın giriģindeki sıcaklık dağılımı düzgün iken çıkıģta dalgalı fonksiyona dönüģmektedir. Isı taģınım katsayısının veya ısı transferi yüzeyinin büyük olduğu hallerde bu dalgalanmanın az olduğu, küçük olduğu hallerde ise dalga genliğinin arttığı görülmüģtür. Bu olay çalıģma maddesinin değiģimini hesaplamada kullanılan birinci kanunun matematiksel olarak karakteristiğinin değiģken olmasından kaynaklanmaktadır. AkıĢkan ilerlerken duvar sıcaklığı ile akıģkan arasındaki sıcaklık farkı artmakta belirli bir farktan sonra sıcaklık değiģimini hesaplamada kullanılan eģitlik dalga denklemine dönüģmektedir. Ġekil Isıtma ve soğutma kanalında sıcaklık değiģimi ġekil 4.12 de 200, 300 ve 400 W/m 2 K lik ısı taģınım katsayıları için çalıģma maddesi kütlesine bağlı olarak çevrimlik iģin değiģimi görülmektedir. ÇalıĢma maddesi kütlesinin artması ile çevrimlik iģ belirli bir değere kadar artmakta ve daha sonra azalmaktadır. ÇalıĢma maddesi kütlesinin aģırı artması, çalıģma maddesinin ısıtılması ve soğutulması için transfer edilen ısının istenilen sıcaklık değiģimini oluģturamamasına neden olmaktadır. Ġekilde görüldüğü gibi, ısı taģınım katsayısının artması ile maksimum iģi veren kütlede artmaktadır.
Kol muylusu A’ ya ulaģtığında sıcak silindirin hacmi sıfır olmakta, soğuk silindirin hacmi de yarıya düģmektedir. ÇalıĢma maddesinin hemen hemen tamamı soğuk silmostbet türkiye içerisinde sıkıģtırıldığından, soğuk silindirin cidarlarına ısı vererek sabit sıcaklıkta durum değiģimi sağlanmaktadır. Kol muylusu A noktasına vardığında çevrim tamamlanmıģ olmaktadır [84, 87]. Yer değiģtirme pistonu biyelinin silindir ekseni ile yaptığı açı, (4.8) olarak ifade edilebilir. Krank kol muylusu ile manivelanın dönme merkezi arasındaki değiģken mesafe, (4.9) Ģeklinde ifade edilebilir. Güç ve yer değiģtirme pistonlarının konumlarını tanımlamada sırası ile krank merkezi ve manivela merkezi orijin kabul edilebilir. 99 79 Mekanizmanın ġekil 4.3 de görülen pozisyonu baģlangıç kabul edilmektedir. Krank açısı cinsinden 2 radyan olan çevrim süresi 360 parçaya ayrılmıģ ve her bir aralık için basınç, hacim, iģ ve iç enerjinin diferansiyeli hesaplanmıģtır. Ġzotermal analizde soğuk hacim 1, sıcak hacim 1 ve rejeneratör hacmi ise 25 hücreye ayrılmıģtır. BaĢlangıç pozisyonu için soğuk hacim yüksekliği EĢ ve EĢ yardımıyla, ve sıcak hacim yüksekliği olarak hesaplanır.
