스털링 사이클의 최적 운전 상태

소개

스털링 사이클의 간단한 소개와 원리 및 작동인자에 대한 설명후 엑셀을 이용하여 각 Factor의 수치 변화로 최적의 운행 조건을 결정할수 있다.

목차

1장 서론
1.1 연구목적
1.2 스털링 사이클의 이론적 배경
1.2.1 스털링 기관이란?
1.2.2 스털링 엔진의 원리
1.2.3 사이클과 효율
1.2.5 스털링 엔진의 형식과 특징
1.2.6 스털링 기관 특징
1.2.8 스털링 엔진의 용도
제2장 본론
2.1 이론적 해석
2.1.1 basic equation
2.2 실험조건
제3장 실험결과 및 고찰
3.1 실험적 결과
3.1.1 온도변화에 따른 결과
3.1.2 위상각변화에 따른 결과
제4장 결론

본문내용

1.1연구목적

스털링 엔진은 가열·냉각의 2가지 등적변화와, 압축·팽창의 2가지 등온변화로 구성되는 밀폐 사이클을 갖는 용적형 외연기관으로서 열 재생기가 있는 외연기관으로 정의된다. 이것은 외연기관이므로 여러 가지의 열원을 이용할 수 있다. 이론적으로는 1℃의 온도차에서도 운전시킬 수가 있기 때문에 내연기관이나 공장의 배출열 이용, 자연에너지 이용 등에 응용이 기대되고 있다. 그리고 외형 또한 매우 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 그러나 스털링 엔진은 열교환기의 비가역성 때문에 내연기관에 비하여 실용적이 못 되고 있다. 특히 저온도차 스털링 엔진은 높은 열효율을 기대하기 힘들고, 낮은 온도의 열원으로부터 충분한 열량을 엔진 내에 거두어들이기 위해 대형의 열교환기가 필요하게 된다.
이 논문은 미래의 석유자원의 고갈과 오염, 소음 등 여러 가지 이유로 다시 조명을 받고 있는 스털링 엔진의 이론적 해석과 최대효율에 관하여 연구한 논문이다. 모형스털링엔진을 통하여 실행된 연구는 비록 작은 크기의 엔진이지만 열로부터 기계적인 일을 추출하는 것에서 실제 엔진의 특성을 가진다고 할 수 있다. 다수의 설계변수는 출력에 영향을 준다. 그 예로 변위기와 압축피스톤의 위상각, 압축비, 플라이휠의 크기, 변위기와 내벽의 간극 등이 있다. 여기서는 위상각과 온도차의 알아보았다.

1.2스털링 사이클의 이론적 배경

1.2.1 스털링기관(Stirling Engine)이란?

스털링엔진(Stirling Engine)이란 실린더와 피스톤으로 이루어진 공간 내에 수소나 헬륨등
작동가스를 밀봉하고, 이를 외부에서 가열, 냉각시킴으로서 피스톤을 상하로 움직여 기계적
에너지를 얻게 되는 외연기관(External Combustion Engine)이다.
1816년에 Robert Stirling은 이 엔진을 자신의 첫 번째
그림 1816년 R. Stirling
의 engine



제 4장 결론
Schmit theory을 이용하여 의 스털링 엔진의 동력을 구해 보았다. 작동변수로 변위기와 압축피스톤의 위상각, 압축비, 플라이휠의 크기, 변위기와 내벽의 간극 등이 있다. 그중 온도차와 위상각을 선정하였고 각 변수의 변화에 따른 최고 압력, 최저압력, 동력을 구하여 그래프로 나타냈고(그림28~33) P-V선도를 그려보았다.(그림16~27) 이 실험을 통해 동력을 구함에 있어서 각 변수가 스털링 엔진에 어떤 영향을 주는지 알아보았다
온도차에 따른 실험은 위상각 90°에 저온 열원을 303K으로 고정시키고 고온 열원을 673,873,1073,1273K 4단계로 조절하여 수행하였다. [그림20]는 실험 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 그래프를 보게 되면 최고온도가 상승할때 최저압력에 비하여 최고압력의 변화가 훨씬 크게 상승함을

참고자료

· ※참고문헌
· 모형 스털링 엔진의 최적조건, 원민영, 영남대 대학원
· 소형 압축기를 이용한 관성관형 맥동판 냉동기의 성능 특성에 대한 실험적 연구,김홍성, 정상권, 한국과학기술원 기계공학과 대학원, 한국과학기술원 기계공학과
· 이상단열 모델에 의한 자유피스톤 스털링엔진의 동적거동 해석,변형형, 최현오, 신재균
· 저온도차 모형 스털링 엔진의 최대출력 설계조건, 정평석, 원민영, 김수연
· 저온도차 모형 스털링 엔진의 작동해석, 정평석, 원인영
· Stirling engine 開發을 爲한 理論解析 및 設計變數最適化에 關한 電算化 硏究, 이택희/慶熙大學校/1988/