Báo cáo nghiên cứu khoa học: NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ STIRLING DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Trong bài báo này chúng tôi muốn giới thiệu về nghiên cứu ứng dụng một loại động cơ nhiệt có nhiều ưu việt mà ngày nay đang được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm để ứng dụng vào thực tế, đó là động cơ Stirling. Động cơ Stirling có thể hoạt động bởi nhiều nguồn nhiệt khác nhau mà đặc biệt là nó có thể sử dụng nguồn năng lượng mặt trời, một nguồn năng lượng sạch và vô tận.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ STIRLING DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI" NGHIÊN CỨU ĐỘNG CƠ STIRLING DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI A RESEARCH ON STIRLING ENGINES USING SOLAR ENERGY HOÀNG DƯƠNG HÙNG – PHAN QUÝ TRÀ Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng PHAN QUANG XƯNG Đại học Đà Nẵng TÓM T ẮT Trong bài báo này chúng tôi muốn giới thiệu về nghiên cứu ứng dụng một loại động cơ nhiệt có nhiều ưu việt mà ngày nay đang được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm để ứng dụng v ào thực tế, đó là động cơ Stirling. Động cơ Stirling có thể hoạt động bởi nhiều nguồn nhiệt khác nhau mà đặc biệt là nó có thể sử dụng nguồn năng lượng mặt trời, một nguồn năng lượng sạch v à vô tận. ABSTRACT In this article we introduce one kind of heat engine: the Stirling engine. Currently, Stirling engines are the subject of considerable research and development efforts because of their potential for high efficiency, clean and quiet operation, especially, if they run on solar energy.1. Đặt vấn đề Ðộng cơ Stirling là một thiết bị cónhiều ưu việt và cấu tạo đơn giản. Mộtđầu động cơ được đốt nóng, phần còn lạiđể nguội và công hữu ích được sinh ra. §Çu nãngÐây là một động cơ kín không có đườngcấp nhiên liệu cũng như đường thải khí. §Çu l¹nhNhiệt dùng được lấy từ bên ngoài, bất kểvật gì nếu đốt cháy đều có thể dùng đểchạy động cơ Stirling như: than, củi, rơmrạ, dầu hỏa, dầu lửa, cồn, khí đốt tự nhiên,gas mêtan,... và không đòi hỏi quá trìnhcháy mà chỉ cần cấp nhiệt đủ để làm chođộng cơ Stirling hoạt động. Ðặc biệt độngcơ Stirling có thể hoạt động với nănglượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, hoặcnhiệt thừa từ các quá trình công nghiệp.2. Nguyên lý hoạt động Ðộng cơ Stirling là một động cơnhiệt. Ðộng cơ nhiệt là một thiết bị có thểliên tục chuyển đổi nhiệt năng thành cơnăng. Nếu ta đốt nóng một đầu xilanh(đầu nóng) nguồn nhiệt được sử dụng cóthể là chùm tia bức xạ mặt trời hội tụ tạiđầu xilanh hoặc một cách đơn giản là H×nh 3. Kh«ng khÝ ¸p suÊt cao ®Èy piston ®i ranhúng đầu xilanh vào nước nóng, thì ápsuất và nhiệt độ không khí bên trong tăng lên. áp suất cao sẽ đẩy piston chuyển động và sinhra công hữu ích (Hình: 1,2,3,4). Bất kỳ nguồn nhiệt nào cũng sinh ra công, nhưng với nguồncó nhiệt độ càng cao thì tạo ra công càng lớn. Ðộng cơ không những chỉ chuyển nhiệt thànhcông một lần đơn giản như trên ma cần phải có khả năng tiếp tục sinh công. Công có thể sinh ra từ không khí nóng trong xilanh chừng nào còn có quá trình giãnnở và đến khi áp suất bên trong giảm xuống bằng áp suất khí quyển thì quá trình sinh công kếtthúc (piston dừng lại). Nếu khi piston chuyển động đến đầu bên phải của xilanh, ta ngừng quá trình cấp nhiệt và tăng quá trình thải nhiệt (làm mát) thì nhiệt độ và áp suất của không khí phía trong xilanh giảm xuống đến khi áp suất của không khí bên H×nh 4. Qu¸ tr×nh gi·n në cho ®Õn khi ¸p suÊt kh«ng trong thấp hơn áp suất của khí quyển bên khÝ bªn trong b»ng ¸p suÊt khÝ quyÓn ngoài thì piston sẽ chuyển động ngược lại và trở lại vị trí ban đầu. (Hình: 5, 6) Vấn đề đặt ra đối với động cơ Stirling trong thực tế là làm thế nào để chúng hoạt động một cách tự động, tức là xilanh nhận, thải nhiệt đúng lúc và liên hệ chặt chẽ với nhau. Nhất là đối với H×nh 5. Nªó ngõng cÊp nhiÖt mµ th¶i nhiÖt th× ¸p động cơ Stirling sử dụng năng lượng mặt suÊt kh«ng khÝ bªn trong gi¶m xuèng trời khi mà nguồn năng lượng cung cấp cho động cơ liên tục. Do vậy để động cơ Stirling hoạt động được trong thực tế thì ngoài xi lanh và piston như t ...