Analytical Solutions and Optimization of the Exo-Irreversible Schmidt Cycle with Imperfect Regeneration for the 3 Classical Types of Stirling Engine - Laboratoire Energétique Mécanique Electromagnétisme Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Oil & Gas Science and Technology - Revue d'IFP Energies nouvelles Année : 2011

Analytical Solutions and Optimization of the Exo-Irreversible Schmidt Cycle with Imperfect Regeneration for the 3 Classical Types of Stirling Engine

Solutions analytiques et optimisation du cycle de Schmidt irréversible à régénération imparfaite appliquées aux 3 types classiques de moteur Stirling

Résumé

The “old” Stirling engine is one of the most promising multi-heat source engines for the future. Simple and realistic basic models are useful to aid in optimizing a preliminary engine configuration. In addition to new proper analytical solutions for regeneration that dramatically reduce computing time, this study of the Schmidt-Stirling engine cycle is carried out from an engineer-friendly viewpoint introducing exo-irreversible heat transfers. The reference parameters are the technological or physical constraints: the maximum pressure, the maximum volume, the extreme wall temperatures and the overall thermal conductance, while the adjustable optimization variables are the volumetric compression ratio, the dead volume ratios, the volume phase-lag, the gas characteristics, the hot-to-cold conductance ratio and the regenerator efficiency. The new normalized analytical expressions for the operating characteristics of the engine: power, work, efficiency, mean pressure, maximum speed of revolution are derived, and some dimensionless and dimensional reference numbers are presented as well as power optimization examples with respect to non-dimensional speed, volume ratio and volume phase-lag angle analytical solutions.
Le “vieux” moteur Stirling est l’un des moteurs a sources multiples d’energie les plus prometteurs pour le futur. Des modeles elementaires simples et realistes sont utiles pour faciliter l’optimisation de configurations preliminaires du moteur. En plus de nouvelles solutions analytiques qui reduisent fortement le temps de calcul, cette etude du cycle moteur de Schmidt-Stirling modifie est entreprise avec le point de vue de l’ingenieur en introduisant les exo-irreversibilites dues aux transferts thermiques. Les parametres de reference sont des contraintes technologiques ou physiques : la pression maximum, le volume maximum, les temperatures de paroi extremes et la conductance totale, alors que les parametres d’optimisation ajustables sont le rapport volumetrique de compression, les rapports de volume mort, le dephasage des volumes balayes, les caracteristiques du gaz, le rapport des conductances “chaude” et “froide” et l’efficacite du regenerateur. Des expressions analytiques nouvelles pour les caracteristiques de fonctionnement du moteur : puissance, travail, rendement, pression moyenne, vitesse maximale, sont etablies et quelques nombres de references adimensionnels ou pas sont presentes ainsi que des exemples d’optimisation de la puissance en fonction de la vitesse reduite (adimensionnelle), du rapport des volumes et de l’angle de dephasage.
Fichier principal
Vignette du fichier
ogst100058.pdf (1.37 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Publication financée par une institution
Loading...

Dates et versions

hal-01937432 , version 1 (28-11-2018)

Identifiants

Citer

P. Rochelle, L. Grosu. Analytical Solutions and Optimization of the Exo-Irreversible Schmidt Cycle with Imperfect Regeneration for the 3 Classical Types of Stirling Engine. Oil & Gas Science and Technology - Revue d'IFP Energies nouvelles, 2011, 66 (5), pp.747-758. ⟨10.2516/ogst/2011127⟩. ⟨hal-01937432⟩
33 Consultations
48 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More