Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu Số và Thí nghiệm về Máy Phân Phối Nước Alpha-Type Stirling
Tóm tắt
Máy phân phối nước hiện nay là một trong những đồ vật thiết yếu trong gia đình. Thị trường toàn cầu cho máy phân phối nước hiện sử dụng chu trình làm lạnh nén hơi, tiêu tốn một lượng lớn năng lượng và sử dụng các chất làm lạnh gây hại cho môi trường. Trong công trình này, một nghiên cứu số và thí nghiệm nhằm thu được nước uống nóng và lạnh bằng cách sử dụng chu trình Stirling được đặc trưng bởi việc tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường, đạt được tải lạnh hoặc tải nhiệt yêu cầu một cách nhanh chóng và có hiệu suất cao nhất có thể. Công trình hiện tại sử dụng một bộ trao đổi nhiệt hình ống như cả hai bộ trao đổi nhiệt lạnh và nóng. Theo phân tích của Schmidt, kích thước tối ưu của máy phân phối nước được tính toán và xác nhận qua thí nghiệm cho các tải lạnh/nóng cao hơn. Các kết quả thí nghiệm và số cho thấy rằng tốc độ của máy tăng tải lạnh/nóng ở các áp suất nạp khác nhau. Ngoài ra, việc tăng khối lượng nạp cũng cải thiện tải lạnh/nóng. Máy phân phối nước có thể sản xuất khoảng 3 kW tải lạnh và khoảng 7 kW tải nóng tại 4 bar áp suất nạp và 1200 rpm.
Từ khóa
#Máy phân phối nước #chu trình Stirling #tiết kiệm năng lượng #vật liệu thân thiện với môi trường #hiệu suất caoTài liệu tham khảo
Yang, L.H.; Xu, L.; Wang, W.C.; Wang, S.H.: Building information model and optimization algorithms for supporting campus facility maintenance management: a case study of maintaining water dispensers. KSCE J. Civ. Eng. 25(1), 12–27 (2021). https://doi.org/10.1007/s12205-020-0219-7
Çağlar, A.: Design and experimental investigation of a novel thermoelectric water dispenser unit. Appl. Therm. Eng. (2018). https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.11.028
Gadelkareem, T.M.; EldeinHussin, A.M.T.A.; Hennes, G.M.; El-Ehwany, A.A.: Stirling cycle for hot and cold drinking water dispenser. Int. J. Refrig 99, 126–137 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2018.11.033
Hachem, H.; Gheith, R.; Aloui, F.; Ben Nasrallah, S.: Technological challenges and optimization efforts of the Stirling machine: a review. Energy Convers. Manag. 171, 1365–1387 (2018). https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.06.042
El-Ehwany, A.A.; Hennes, G.M.; Eid, E.I.; El-Kenany, E.A.: Development of the performance of an alpha-type heat engine by using elbow-bend transposed-fluids heat exchanger as a heater and a cooler. Energy Convers. Manage. 52(2), 1010–1019 (2011). https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.08.029
Eid, E.I.; Khalaf-Allah, R.A.; Soliman, A.M.; Easa, A.S.: Performance of a beta Stirling refrigerator with tubular evaporator and condenser having inserted twisted tapes and driven by a solar energy heat engine. Renew. Energy 135, 1314–1326 (2019). https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.09.044
Batooei, A.; Keshavarz, A.: A Gamma type Stirling refrigerator optimization: an experimental and analytical investigation. Int. J. Refrig 91, 89–100 (2018). https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2018.05.024
Le’an, S.; Yuanyang, Z.; Liansheng, L.; Pengcheng, S.: Performance of a prototype Stirling domestic refrigerator. Appl. Thermal Eng. 29(2–3), 210–215 (2009). https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2008.02.036
Li, R.; Grosu, L.: Parameter effect analysis for a Stirling cryocooler. Int. J. Refrig 80, 92–105 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2017.05.006
Liu, B.; Jiang, Z.; Ying, K.; Yin, W.; Zhu, H.; Liu, S.; Wu, Y.; Dong, D.: Numerical and experimental study on a Stirling/pulse tube hybrid refrigerator operating around 30 K. Int. J. Refrig 123, 34–44 (2021). https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.10.040
Getie, M.Z.; Lanzetta, F.; Bégot, S.; Admassu, B.T.; Hassen, A.A.: Reversed regenerative Stirling cycle machine for refrigeration application: A review. Int J Refrig 118, 173–187 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.06.007
Tekin, Y.; Ataer, O.E.: Performance of V-type Stirling-cycle refrigerator for different working fluids. Int. J. Refrig 33(1), 12–18 (2010). https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2009.08.011
Xu, Y.; Sun, D.; Qiao, X.; Yu, Y.S.W.; Zhang, N.; Zhang, J.; Cai, Y.: Operating characteristics of a single-stage Stirling cryocooler capable of providing 700 W cooling power at 77 K. Cryogenics 83, 78–84 (2017). https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2017.03.003
Wang, X.; Zhu, J.; Chen, S.; Dai, W.; Li, K.; Pang, X.; Yu, G.; Luo, E.: Study on a high capacity two-stage free piston Stirling cryocooler working around 30 K. Cryogenics 80, 193–198 (2016). https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2016.07.001
Hachem, H.; Gheith, R.; Aloui, F.; ben Nasrallah, S.: Optimisation d’un réfrigérateur à moteur Stirling à air de type bêta. Int. J. Refrig. 76, 296–312 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2017.02.019
Walker, G.; Weiss, M.; Fauvel, R.; Reader, G.: Microcomputer simulation of Stirling cryocoolers. In: Cryogenics, Vol. 846. Butterworth & Co (1989)
Liu, S.; Chen, X.; Zhang, A.; Wu, Y.; Zhang, H.: Investigation on phase shifter of a 10 W/70 K inertance pulse tube refrigerator. Int. J. Refrig 74, 450–457 (2017). https://doi.org/10.1016/J.IJREFRIG.2016.10.021
Song, C.; Lu, J.; Kitamura, Y.: Study on the COP of free piston Stirling cooler (FPSC) in the anti-sublimation CO2 capture process. Renew. Energy 74, 948–954 (2015). https://doi.org/10.1016/j.renene.2014.08.071
Chen, X.; Wu, Y.N.; Zhang, H.; Chen, N.: Study on the phase shift characteristic of the pneumatic Stirling cryocooler. Cryogenics 49(3–4), 120–132 (2009). https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2008.10.015
Hu, J.Y.; Zhang, L.M.; Zhu, J.; Chen, S.; Luo, E.C.; Dai, W.; Li, H.B.: A high-efficiency coaxial pulse tube cryocooler with 500 W cooling capacity at 80 K. Cryogenics 62, 7–10 (2014). https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2014.03.010
Caughley, A.; Sellier, M.; Gschwendtner, M.; Tucker, A.: A free-piston Stirling cryocooler using metal diaphragms. Cryogenics 80, 8–16 (2016). https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2016.08.005
Eid, E.I.; Khalaf-Allah, R.A.; Albadry, A.I.; Easa, A.S.: Beta Stirling refrigerator performance using a tubular heat exchanger with elliptical tube layouts and a cylinder with different bores. J. Therm. Anal. Calorim. (2021). https://doi.org/10.1007/s10973-021-11021-9
Dietrich, M.; Yang, L.W.; Thummes, G.: High-power Stirling-type pulse tube cryocooler: observation and reduction of regenerator temperature-inhomogeneities. Cryogenics 47(5–6), 306–314 (2007). https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2007.03.009
Hu, J.Y.; Chen, S.; Zhu, J.; Zhang, L.M.; Luo, E.C.; Dai, W.; Li, H.B.: An efficient pulse tube cryocooler for boil-off gas reliquefaction in liquid natural gas tanks. Appl. Energy 164, 1012–1018 (2016). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.03.096
Sun, D.M.; Dietrich, M.; Thummes, G.: High-power Stirling-type pulse tube cooler working below 30 K. Cryogenics 49(9), 457–462 (2009). https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2009.06.006
Hoseinzadeh, S.; Bahrami, A.; Mirhosseini, S.M.; Sohani, A.; Heyns, S.: A detailed experimental airfoil performance investigation using an equipped wind tunnel. Flow Meas. Instrum. (2020). https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2020.101717
Hoseinzadeh, S.; Heyns, P.S.: Thermo-structural fatigue and lifetime analysis of a heat exchanger as a feedwater heater in power plant. Eng. Fail. Anal. (2020). https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.104548
Hoseinzadeh, S.; Otaghsara, S.M.T.; Khatir, M.H.Z.; Heyns, P.S.: Numerical investigation of thermal pulsating alumina/water nanofluid flow over three different cross-sectional channel. Int. J. Numer. Meth. Heat Fluid Flow 30(7), 3721–3735 (2020). https://doi.org/10.1108/HFF-09-2019-0671
Ahmadi, M.H.; Ahmadi, M.A.; Bayat, R.; Ashouri, M.; Feidt, M.: Thermo-economic optimization of Stirling heat pump by using non-dominated sorting genetic algorithm. Energy Convers. Manage. 91, 315–322 (2015). https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.12.006
Cheng, C.H.; Huang, C.Y.; Yang, H.S.: Development of a 90-K beta type Stirling cooler with rhombic drive mechanism. Int. J. Refrig. 98, 388–398 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2018.11.027
Scollo, L.S.; Valdez, P.E.; Santamarina, S.R.; Chini, M.R.; Barón, J.H.: Twin cylinder alpha stirling engine combined model and prototype redesign. Int. J. Hydrogen Energy 38(4), 1988–1996 (2013). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.01.180
Eid, E.: Performance of a beta-configuration heat engine having a regenerative displacer. Renew. Energy 34(11), 2404–2413 (2009). https://doi.org/10.1016/j.renene.2009.03.016
Gaikwad, M.K.; Patil, P.A.: Numerical and experimental investigation on the effect of regenerator mesh size on performance of the traveling wave thermoacoustic-stirling heat engine. Case Stud. Thermal Eng. (2020). https://doi.org/10.1016/j.csite.2020.100630
Bataineh, K.M.: Numerical thermodynamic model of alpha-type Stirling engine. Case Stud. Therm. Eng. 12, 104–116 (2018). https://doi.org/10.1016/j.csite.2018.03.010
Cheng, C.H.; Yang, H.S.; Keong, L.: Theoretical and experimental study of a 300-W beta-type Stirling engine. Energy 59, 590–599 (2013). https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.06.060
Eid, E.I.; Abdel-Halim, M.; Easa, A.S.: Effect of opposed eccentricity on free convective heat transfer through elliptical annulus enclosures in blunt and slender orientations. Heat Mass Transf./Waerme- Und Stoffuebertragung 51(2), 239–250 (2015). https://doi.org/10.1007/s00231-014-1408-z
Hoseinzadeh, S.; Sahebi, S.A.R.; Ghasemiasl, R.; Majidian, A.R.: Experimental analysis to improving thermosyphon (TPCT) thermal efficiency using nanoparticles/based fluids (water). Eur. Phys. J. Plus (2017). https://doi.org/10.1140/epjp/i2017-11455-3
Khanjanpour, M.H.; Rahnama, M.; Javadi, A.A.; Akrami, M.; Tavakolpour-Saleh, A.R.; Iranmanesh, M.: An experimental study of a gamma-type MTD stirling engine. Case Stud. Thermal Eng. 24, 100871 (2021). https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.100871
Munir, U.; Naeem Shah, A.; Raza Gardezi, S.A.; Anwar, Z.; Kamran, M.S.: Oscillatory heat transfer correlation for annular mini channel stirling heater. Case Stud. Thermal Eng. (2020). https://doi.org/10.1016/j.csite.2020.100664
Zou, P.; Gao, Q.; Wang, S.; Yang, J.; Luo, B.; Hofbauer, P.; Liu, J.; Huang, Y.; Ren, C.: A method of analyzing the respective performances of hypothetical stirling engine and stirling cooler in Vuilleumier machine. Int. J. Refrig 118, 376–383 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.05.019
Animasaun, I.L.; Ibraheem, R.O.; Mahanthesh, B.; Babatunde, H.A.: A meta-analysis on the effects of haphazard motion of tiny/nano-sized particles on the dynamics and other physical properties of some fluids. Chin. J. Phys. 60, 676–687 (2019). https://doi.org/10.1016/j.cjph.2019.06.007
Shah, N.A.; Animasaun, I.L.; Ibraheem, R.O.; Babatunde, H.A.; Sandeep, N.; Pop, I.: Scrutinization of the effects of Grashof number on the flow of different fluids driven by convection over various surfaces. J. Mol. Liq. 249, 980–990 (2018). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.11.042
Wakif, A.; Animasaun, I.L.; Satya Narayana, P.V.; Sarojamma, G.: Meta-analysis on thermo-migration of tiny/nano-sized particles in the motion of various fluids. Chin J Phys 68, 293–307 (2020). https://doi.org/10.1016/j.cjph.2019.12.002