Ứng dụng năng lượng mặt trời để chạy động cơ striling.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
NĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNG
Đề tài : Ứng dụng năng lượng mặt trời để chạy động cơ striling.
Nhóm SVTH:
1.Lâm Văn Lê Lý
2.Lê Hoài Nam
3.Trần Vũ Phong
4.Lê Anh Đức
5.Ngô Trường Thuận

Năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng mà con người
biết sử dụng từ rất sớm.

Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới 1968
và1973,năng lượng mặt trời càng được đặc biệt quan tâm.


Các ứng dụng bao gồm 2 lĩnh vưc chủ yếu:
-
Thứ nhất là năng lượng mặt trời được biến đổi trực tiếp thành điện
năng.
-
Lĩnh vực thứ hai đó là sử dụng năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt
năng
- Điện năng lượng mặt trời: Sử dụng Pin NLMT
Các ứng dụng của năng lượng mặt trời:
Các ứng dụng của năng lượng mặt trời:
Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời

Bếp nấu dùng năng lượng mặt trời
Thiết bị chưng cất nước dùng năng lượng mặt trời
Bơm nước chạy bằng năng lượng mặt trời
tại trường BKĐN
Động cơ Stirling chạy bằng năng lượng mặt trời
- Thiết bị làm lạnh và điều hoà không khí dùng năng lượng mặt trời
Sơ đồ hệ thống sản xuất nước đá
Hệ thống điều hòa không khí
Năng lượng bức xạ điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng quang phổ nhìn
thấy. Mỗi giây trôi qua, Mặt Trời giải phóng ra không gian xung quanh
3,827×10
26
[J].

Trên Trái Đất:
Ngay ngoài khí quyển Trái Đất, cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với
ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 [J]
trong một giây.
Tính toán năng lượng mặt trời:

Quan hệ giữa bức xạ mặt trời ngoài khí quyển và thời gian
trong năm có thể xác định được:

Bức xạ mặt trời ngoài khí quyển lên mặt phẳng nằm ngang:

Tổng cường độ bức xạ mặt trời lên bề mặt trên trái đất :
Dựa trên năng lượng bức xạ mặt trời tại những vùng,khu vực có
vị trí địa lý khác nhau chúng ta sẻ xây dựng mô hình thích hợp
để tận dụng tốt nhất nguồn năng lượng được xem là vô tận này.

1.Giới thiệu về động cơ Stirling:


Không khí áp suất cao đẩy
Piston đi ra.

Khi chưa cấp nhiệt, lúc này
không khí bên trong có áp
suất bằng áp suất khí quyển.

Cấp nhiệt cho một đầu xylanh,
nhiệt độ và áp suất trong không
khí bên trong tăng lên
2.Nguyên lý hoạt động

Piston chuyển động vào bên trong do
áp suất không khí bên ngoài cao hơn

Quá trình dãn nở cho đến khi áp suất
không khí bên trong bằng áp suất khí
quyển bên ngoài.

Nếu ngừng cấp nhiệt và thải nhiệt thì
áp suất không khí bên trong giảm
xuống.
Nguyên lý hoạt động tự động của động cơ Stirling
Động cơ Stirling dùng NLMT có ít nhất 2 buồng làm việc là buồng nén và
buồng giãn nở trong đó môi chất khí công tác điền kín
Động cơ Stirling sử dụng năng lượng mặt trời
3.Cơ sở tính toán cho động cơ Striling

1) Quá trình hồi nhiệt là hoàn hảo.
2) Áp suất tức thời là giống nhau trong cả hệ thống.
3) Môi chất công tác luôn tuân theo phương trình lý tưởng pV = MRT.
4) Không có sự rò rỉ môi chất công tác. Nghĩa là khối lượng môi
chất công tác là không đổi
5) Không gian làm việc biến thiên theo quy luật hình sin.
6) Không có gradient nhiệt độ ở các bộ trao đổi nhiệt.
7) Nhiệt độ thành xylanh và piston là không đổi.
8) Có sự hoà trộn hoàn hảo của môi chất công tác trong xylanh động
cơ.
9) Nhiệt độ của môi chất công tác trong các không gian phụ trợ là
không đổi.
10) Tốc độ động cơ là không đổi.
11) Động cơ luôn làm việc ở chế độ ổn định.

Các phương trình cơ bản:

Thể tích tức thời của không gian nén(Vc):

Thể tích tức thời của không gian giãn nở (Ve):

Khối lượng của toàn bộ môi chất công tác (M):
o
Theo giả thiết thứ ba, môi chất công tác là khí lý tưởng và tuân theo
phương trình pV= MRT nên ta có:

Áp suất tức thời của hệ thống (p):
Từ công thức trên rút ra:
Với giả thiết quá trình hồi nhiệt là hoàn hảo thì T
r

sẽ được
cho bởi công thức sau:

Vậy, áp suất có giá trị:
Với e, c, d là các đại lượng không thứ nguyên:
Rút gọn công thức thành: