Rejeneratörlü Beta Tipi Rhombıc Hareket Mekanizmalı Bir Stırlıng Motorunun Performans Testleri

Abstract

Bu tezde, beta tipi rhombic hareket mekanizmalı bir Stirling motorunun tasarımı, imalatı ve performans testleri gerçekleştirilmiştir. Rhombic hareket mekanizmasında helisel dişli kullanımı ve krank milleri üzerinde dişlilerin çift taraflı yataklanması ile mekanik kayıpların azaltılması amaçlanmıştır. Isıl kazanç sağlamak amacı ile sıcak ve soğuk uçlar arasına rejeneratör yerleştirilmiştir. Basınç ve ölü hacim kayıplarını azaltmak için boru bağlantısız rejeneratör tasarımı gerçekleştirilmiştir.

Rhombic hareket mekanizmalı motorun termodinamik analizi nodal analiz metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Rhombic biyel uzunluğunun motor performansına etkisi farklı ısı taşınım katsayıları için incelenmiştir.

Motorda ısıtıcı, soğutucu ve rejeneratör ile çift yataklı rhombic hareket iletim mekanizmasının motor momenti ve motor gücü üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Rejeneratörsüz ve rejeneratörlü olmak üzere iki yerdeğiştirme silindiri tasarlanmış, motor karakteristikleri farklı şarj basınçları ve sıcak uç sıcaklıkları için belirlenmiştir. Rejeneratörsüz rhombic hareket mekanizmalı Stirling motorunda helyum kullanılarak yapılan ve sıcak uç sıcaklığı 800 °C, şarj basıncı 4 bar olan deney koşullarında maksimum motor momenti 565 dev/dk motor devrinde 18,5 Nm ve maksimum motor gücü ise 732 dev/dk motor devrinde 1214 W olarak elde edilmiştir. Rejeneratörün etkisini incelemek için yeni bir silindir mekanizması tasarlanmış ve hacimleri 60 cm3 (rejeneratör - I) ve 120 cm3 (rejeneratör - II) olan iki farklı rejeneratör hacmi belirlenmiştir. Her iki rejeneratörün doluluk oranı %15 olarak seçilmiştir. Her iki rejeneratör hacminde çapları 0,15 mm olan paslanmaz çelik tel hasır dokuma şeklinde sarılmış malzeme %15 doluluk oranında kullanılmıştır. Farklı rejeneratör hacimleri (rejeneratörsüz, rejeneratör-I ve rejeneratör-II) için 800 °C sıcak uç sıcaklığı ve çalışma maddesi helyum kullanılarak testler yapılmıştır. Deneylerde maksimum motor momenti ve gücü rejeneratör-I kullanılarak 5 bar şarj basıncında sırası ile 741 dev/dk motor devrinde 26,11 Nm ve 1099 dev/dk motor devrinde 2353 W olarak elde edilmiştir. Rejeneratör kullanımı ile motor gücünde %28,53’lük bir artış elde edilmiştir.