Design and Analysis of a Solar Hot Air Engine

Abstract

Using the energy sources is the subject of discussion to obtain the energy necessity in cheaper and environment friendly. Solar energy, which is nature-friendly, refreshable and of a low cost has become the most widely used alternate energy. One of the systems which works with solar energy are developed to produce electricity from solar energy is hot air engine system. Within the context of this study, firstly an original Stirling hot air engine was designed, and a prototype of this design was produced. In the engine, which is designed as the beta type, compression level, the diameter of power piston, the arcs which form the back-calling power, to which the pistons are connected, the length of displacer piston, working fluid, filling pressure, heating degree, regenerator size and the material used can be changed. The aim is to analyze the effect of these parameters to engine characteristics like cycle and power and make thermodynamic analyzation. For the first time, a system, of which the engine parameters are adjustable is made.

Özet

Giderek artan enerji ihtiyacının daha ucuz ve çevreyi kirletmeyecek yollarla elde edilmesi için alternatif enerji kaynaklarından yararlanılması gerekmektedir. Çevre dostu, yenilenebilir, elde edilmesi düşük maliyetli olan güneş enerjisi, bu durumda en yaygın olarak kullanılan alternatif enerji olarak gündeme gelmiştir. Güneş enerjisi uygulamalarından bir tanesi, güneş enerjisinden elektrik üretimi sağlanması için geliştirilen sıcak hava motoru sistemidir.Bu çalışma kapsamında ilk olarak özgün bir Stirling sıcak hava motoru tasarlanmış ve bu tasarımın bir prototipi imal edilmiştir. Beta tipi olarak tasarlanan motorda, sıkıştırma oranı, güç pistonu çapı, pistonların bağlı olduğu geri çağrıcı kuvveti oluşturan yaylar, yer değiştirme pistonunun boyu, çalışma akışkanı, doldurma basıncı, ısıtma sıcaklığı, rejeneratör boyutları ve malzemesi değiştirilebilmektedir. Amaç, termodinamik analiz yaparak bu parametrelerin, devir, güç gibi motor karakteristiklerine etkisini incelemektir. Termodinamik analiz sonuçları değerlendirilerek, en yüksek verimi sağlayacak motor parametreleri belirlenmiştir. Motor parametreleri değiştirilebilir bir sistem ilk defa yapılmıştır.