پیش بینی عملکرد خنک کننده های استرلینگ با استفاده از مدل سازی ترمودینامیکی

در سال های اخیر، خنک کننده های استرلینگ به عنوان یکی از پیشرفته ترین و کارآمدترین فناوری های تبدیل انرژی در حوزه تبرید، مورد توجه بسیاری قرار گرفته اند. با افزایش نیاز به سیستم های کارآمدتر و کم مصرف تر در صنایع مختلف مانند پزشکی، هوافضا و نظامی، مدل سازی دقیق این سیستم ها برای بهبود عملکرد و بهینه سازی مصرف انرژی اهمیت زیادی پیدا کرده است. در این پژوهش، با استفاده از تحلیل سیمپل، یک مدل عددی جدید و جامع برای تحلیل ترمودینامیکی خنک کننده های استرلینگ توسعه داده شده است. برخلاف تحقیقات پیشین که عمدتا به مدل های ساده تر و فرضیات آدیاباتیک و هم دما محدود بودند، در این مدل اثرات تلفات مهم از جمله اثر نشتی جرم، اثر شاتل و سایر اتالفات مکانیکی و حرارتی به طور کامل در نظر گرفته شده است. به منظور ارزیابی دقت این مدل، از داده های تجربی یک خنک کننده استرلینگ (PPG-۱۰۲) استفاده شده است. مقایسه نتایج مدل با داده های آزمایشگاهی نشان داد که خطای پیش بینی در میزان کار ورودی ۹.۷ درصد و در سرمایش تولیدی ۲.۳۶ درصد بوده است، که به انگیزه دقت و صحت بالای مدل سازی ارائه شده می باشد. بیشترین تلفات حرارتی ناشی از ناکارآمدی بازیاب و بیشترین تلفات توان مکانیکی ناشی از افت فشار در مبدل های حرارتی بود. این نتایج نشان دهنده اثربخشی مدل ارائه شده در پیش بینی عملکرد خنک کننده های استرلینگ است و می تواند راهنمایی ارزشمند برای طراحی و توسعه بهینه این دستگاه ها در کاربردهای صنعتی باشد.

کلیدواژه ها:

خنک کننده استرلینگ ، تحلیل ترمودینامیکی ، روش سیمپل ، تلفات مکانیکی و حرارتی