Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제17권4호
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pp.63-72
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1993
This paper deals with the determination of the main design parameters on the efficient .betha. type stirling engine for marine use having the rhombic drive mechanism. This studies are performed as following. (1) The characteristics of $\beta$ type stirling engine, (2) The kinds of driving mechanism, (3) The structure of rhombic drive mechanism, (4) The reasons of making choice of the rhombic drive mechanism in $\beta$ type stirling engines, (5) Ultimately the purpose of this paper is to determine the main design parameters of $\beta$ type stirling engines for marine use having the rhombic drive mechanism. Finally, We can adapt the result of this paper in designing of $\beta$ type stirling engine driven by the rhombic drive mechanism.
본 연구에서는 스터링기관의 예비설계에 편리하게 적용될 수 있는 경제적이며 타당한 해석방법을 확립하기 위하여, Urieli등에 의하여 정립된 이상적인 단열모델에 대하여 해석적 근사해를 구하고자 한다.이미 발표된 연구에서는 근사해를 얻기 위 해 피스턴운동을 가장 간단한 톱날파로 가정한 바 있으나 실제의 정현파형 등과는 현 저한 차이가 있으므로 이를 개선하여 크랭크각도에 대한 임의의 구간선형함수(piecew- ise linear function)로 취급한다. 또한, 해석의 결과로서 결정되는 기관내의 압력 및 각 실린더내의 질량 또는 온도 등 열역학적 변수로부터 기관성능평가를 위한 열 및 일의 계산 과정을 포함한다.
A fast and inexpensive approximate analysis method to predict power output characteristics of the Stilting engines in a preliminary design stage was investigated. In basic equations proposed by Walker, typical temperatures of working fluids in expansion and compression spaces were treated as those of working fluids in heater and cooler respectively. While the temperature of working fluid in the expansion space was actually lower than that of working fluid in the heater, the temperature of working fluid in the compression space was higher than that of working fluids in the cooler. In this paper, the working fluid temperature of expansion space was treated as lower than the heater temperature and that of compression space was treated as higher than the cooler temperature. Also, according to them, the power output characteristics of the Stirling engine were evaluated with respect to the GPU-3 and 4-215 Stilting engines. The following conclusions were drawn from the analysis. 1. Using the available experimental data from the GPU-3 Stirling engine, it was shown that the approximate analysis predicts the brake power with a maximum error of 19 percent at 1, 000rpm and with a minimum error of 3 percent at 2, 000rpm. 2. The approximate analysis data which for the GPU-3 Stirling engine were much closer to the experimental data than those of adiabatic 2nd order and 3rd order analysis within 1, 500rpm to 2, 500rpm. 3. The approximate analysis data which for the GPU-3 and 4-215 Stilting engines were much closer to the experimental data than those of the Beal number analysis.
본 연구에서는 이러한 해석적 근사해를 이용한 스터링기관의 최적설계조건에 관하여 취급하고자 한다. 단열해석의 결과를 대응하는 등온해석과 비교, 고찰함으로 써 방법에 따른 조건의 차이를 보이고 주요 설계인자의 성능에 미치는 영향을 규명한 다. 또한, 제인자에 따른 기관성능의 변화추이가 편리하게 표시될 수 이씨는 일종의 성능선도(performance map)를 작성하고자 한다.
본 연구에서는 피스톤운동을 톱날파로 근사하였을 때 단열된 실린더를 갖는 스터링기관에 대한 해석적인 해를 구하고자 한다. 실제기관에서 피스톤운동은 기구 학적 구동기구에 따라 상이하지만 대략적으로 정현파가 되며, 이 경우에는 해석적인 해가 존재하지 않으므로 수학적으로 구간선형적인 톱날파로 근사하였다. 비록 이러 한 근사를 도입한 단열해석이라 하더라도 해석적인 해가 존재한다면 등온해석보다는 기관성능의 예측에 더욱 적합함은 당연하다.
본 연구에서는 이미 알려진 이상적인 단열모델에 대한 해석적 근사해를 기본 해로 취하고, 열교환과정의 손실 및 작동유체의 유동손실 등 성능에 미치는 영향이 비교적 큰 인자만을 고려하여, 성능을 쉽게 예측할 수 있는 2차단열해석법의 하나를 개발하고자 한다. 방법의 타당성및 적용예를 보이기 위하여 기존의 스터링기관중 각 종제원및 실험결과가 발표되어 있어 비교의 기준으로서 적합한 GPU-3(ground power unit)기관을 대상으로 해석방법을 실제 적용하고 결과를 고찰하기로 한다.
Increase the cost of electricity generation compared to (30 million won / KW) can only be used in standalone or distributed, but in the same area of photovoltaic conversion efficiency is much higher than with a large Stirling engine development has economic value of the infinite. Commercialization 25KW level or above Stirling engine production or introduction is necessary solar power in the various application and effect analysis for further empirical studies or regional energy projects, demonstration of business expansion and conductor, Stirling engines.
Stirling engine is a promising heat engine with a high efficiency, muti-fuel capability, low emission, quiet operation, very low maintenance and long life. As one of the promising applications, solar power system based on the Stirling dish, providing net solar-to-electric conversion efficiencies reaching 30%, can operate as stand-alone units in remote locations or can be linked together in groups to provide utility-scale power. This paper introduced a new Scroll-type Stirling engine, being developed for solar power, superior to conventional Stirling engines. The Scroll-type Stirling engine is characterized as traits of continuous and wholly separated compression and expansion; one-way flow system; direct cooling and heating the fluid in the working spaces through the extensive inner surfaces of scroll wraps. All theses traits contribute to achieving thermodynamic cycle closer to the ideal Stirling cycle (exactly speaking, Ericsson cycle).
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제24권5호
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pp.76-85
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2000
Stirling cycle was actualized as so called ‘hot air engine’. It has been focused again lately as one of measures for exhaust gas emission problem, but as small power engine because of its method of heat addition. Recently marine power plants commenced to meet a stringent environmental restrictions by international convention, Marpol so that diesel engines as main and auxiliarly power plants are urged to be reformed to reduce NOx emission. Author devised a compression ignition engine as a large marine power plants combined with turbo charger based on stirling cycle, and analyzed the performance by means of basic thermodynamic calculation. Analyzed in this paper, were theoretical efficiency, mean effective pressure, required equivalence ratio, gas turbine power ratio, maximum pressure, states of turbo-charger inlet gas and exhaust gas, manifesting that the engine could be proposed as one of the future power plants of marine use.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제7권3호
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pp.526-539
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2015
Stirling engines are regarded as an efficient and promising power system for underwater devices. Currently, many researches on one-dimensional model is used to evaluate thermodynamic performance of Stirling engine, but in which there are still some aspects which cannot be modeled with proper mathematical models such as mechanical loss or auxiliary power. In this paper, a four-cylinder double-acting Stirling engine for Unmanned Underwater Vehicles (UUVs) is discussed. And a one-dimensional model incorporated with empirical equations of mechanical loss and auxiliary power obtained from experiments is derived while referring to the Stirling engine computer model of National Aeronautics and Space Administration (NASA). The P-40 Stirling engine with sufficient testing results from NASA is utilized to validate the accuracy of this one-dimensional model. It shows that the maximum error of output power of theoretical analysis results is less than 18% over testing results, and the maximum error of input power is no more than 9%. Finally, a Stirling engine for UUVs is designed with Schmidt analysis method and the modified one-dimensional model, and the results indicate this designed engine is capable of showing desired output power.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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