系統識別號 | U0002-0109201317564600 |
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DOI | 10.6846/TKU.2013.00035 |
論文名稱(中文) | Gamma型史特靈引擎水冷套實驗探討 |
論文名稱(英文) | Experimental Studies of Water Cooler in a Gamma-Type Stirling Engine |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 機械與機電工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 101 |
學期 | 2 |
出版年 | 102 |
研究生(中文) | 陳彥甫 |
研究生(英文) | Yen-Fu Chen |
學號 | 600370109 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2013-07-15 |
論文頁數 | 62頁 |
口試委員 |
指導教授
-
康尚文
委員 - 楊錫杭 委員 - 陳育堂 |
關鍵字(中) |
史特靈引擎 冷卻水 無負載輸出功 轉速 |
關鍵字(英) |
Stirling engine Cooling water Engine speed Work |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本研究是探討水冷套對Gamma型史特靈引擎性能的影響。在一大氣壓下使用的工作流體為空氣,使用交流電源供應器加熱引擎熱端並用水冷套冷卻引擎冷端,探討在無負載情況下,不同輸入熱源200W、300W,不同冷卻水溫度15°C、20°C、25°C和不同冷卻水流量1.235 L/min、2.311 L/min、3.214 L/min。測試不同輸入熱源,引擎在不同冷卻水溫度和冷卻水流量下的引擎轉速、水冷套進出口溫差和PV圖。 |
英文摘要 |
The purpose of this research is to study the effects of cooling water on a gamma-configuration Stirling engine performance. The single power cylinder engine was tested by an electric heater as a heat source with heat input power of 200W and 300W. Experiments was conducted when cooling water was kept at 15°C, 20°C, 25°C, with a flow rate of 1.235 L/min, 2.311 L/min and 3.214 L/min respectively. Variations of engine speed, cooler inlet and outlet temperature difference, and pressure-volume diagram with cooling water temperature and flow rate at various heat inputs are presented. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
誌謝 I 中文摘要 III 英文摘要 IV 目錄 V 圖目錄 VIII 表目錄 XI 符號說明 XII 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 文獻回顧 2 1-3 近期研究 4 1-4 研究目的與動機 6 第二章 理論介紹 7 2-1 史特靈引擎原理 7 2-2 史特靈引擎的優點 8 2-3 史特靈引擎分類 9 2-4 史特靈引擎循環 13 2-5 史特靈引擎效率提升和熱、冷端溫度對效率影響 15 2-6 畫出PV圖並計算無負載輸出功的程式 16 2-7 輸出功 17 2-8 壓縮比 17 2-9 輸出熱 17 第三章 實驗設備與量測 18 3-1 史特靈引擎設計 18 3-2 實驗參數 19 3-3 實驗設備之架設 21 3-4 實驗步驟: 28 第四章 實驗分析與結果討論 30 4-1 熱源、冷卻水溫度與流量對各量測溫度與水冷套排熱量的影響 30 4-1-1 輸入熱源 30 4-1-2 冷卻水溫度 33 4-1-3 冷卻水流量 36 4-2 熱源、冷卻水溫度和流量對轉速影響 40 4-2-1 輸入熱源 40 4-2-2 冷卻水溫度 41 4-2-3 冷卻水流量 43 4-3 熱源、冷卻水溫度和流量對無負載輸出功影響 44 4-3-1 輸入熱源 44 4-3-2 冷卻水溫度 45 4-3-3 冷卻水流量 47 4-4 轉速和無負載輸出功關係圖 48 4-5 冷熱端溫差與轉速關係圖 50 4-6 冷熱端溫差與無負載輸出功關係圖 52 4-7 轉速和水冷套排熱量關係圖 54 第五章 結論與未來建議 57 5-1 結論 57 5-2 未來建議 59 參考文獻 60 圖目錄 圖1–1 Sir George Cayley’s Engine, 1807[1]2 圖1–2 Robert Stirling’s engine of 1816 [1] 3 圖2–1 加熱時的汽缸壓力示意圖[3].7 圖2–2 冷卻時的汽缸壓力示意圖[3]7 圖2–3 移氣活塞和動力活塞在加熱和冷卻時的示意圖與反應[3] 8 圖2–4 雙活塞式史特靈引擎[20].10 圖2–5 同軸式史特靈引擎[20].11 圖2–6 分置式史特靈引擎[20].12 圖2–7 自由活塞式史特靈引擎[18].13 圖2–8 理想史特靈引擎循環P-V 與T-S 圖[3] 14 圖2–9 冷卻水溫度對功率和熱效率的影響[7]15 圖2–10 熱空氣溫度對功率和熱效率影響[7]16 圖2–11 壓力曲線和體積曲線.16 圖2–12 PV 圖.17 圖3–1 史特靈引擎結構圖19 圖3–2 恆溫水槽恆溫測詴圖20 圖3–3 測量儀器接點22 圖3–4 實驗架設圖23 圖3–5 交流電源供應器.23 圖3–6 加熱器24 圖3–7 恆溫水槽和流量計24 圖3–8 溫度擷取器-(YOKOGAWA MV200).25 圖3–9 P-V-n 量測器26 圖3–10 pVnT 儀器.26 圖3–11 數據轉接器(Cobrob3 Basic-Unit) 27 圖3–12 實驗流程圖.29 圖4–1 不同熱源對熱端溫度影響( Q = 2.311 L/min, Tw = 15°C ) 31 圖4–2 不同熱源對冷端溫度影響( Q = 2.311 L/min, Tw = 15°C ) 31 圖4–3 不同熱源對水冷套進出口溫度影響( Q = 2.311 L/min, Tw =15°C )32 圖4–4 不同熱源對水冷套進出口溫差影響( Q = 2.311 L/min, Tw =15°C )32 圖4–5 不同熱源對水冷套排熱量影響( Q = 2.311 L/min, Tw = 15°C ).33 圖4–6 不同冷卻水溫度對熱端溫度影響( Qin = 300W, Q = 2.311 L/min ) 34 圖 4–7 不同冷卻水溫度對冷端溫度影響( Qin =300W, Q = 2.311 L/min ) 34 圖4–8 不同冷卻水溫度對水冷套進出口溫度影響( Qin = 300W, Q =2.311 L/min ) 35 圖4–9 不同冷卻水溫度對水冷套進出口溫差影響( Qin = 300W, Q =2.311 L/min ) 35 圖4–10 不同冷卻水溫度對水冷套排熱量影響( Qin = 300W, Q = 2.311 L/min ) 36 圖4–11 不同冷卻水流量對熱端溫度影響( Qin = 300W, Tw = 15°C ).37 圖4–12 不同冷卻水流量對冷端溫度影響( Qin = 300W, Tw = 15°C ).37 圖4–13 不同冷卻水流量對水冷套進出口溫度影響( Qin = 300W, Tw= 15°C ).38 圖4–14 不同冷卻水流量對水冷套進出口溫差影響( Qin = 300W, Tw= 15°C ).38 圖4–15 不同冷卻水流量對水冷套排熱量影響( Qin = 300W, Tw =15°C )39 圖4–16 不同輸入熱源對轉速影響( Tw = 15°C, Q = 2.311 L/min ) 40 圖4–17 不同輸入熱源對轉速影響( Tw = 15°C, Q = 3.214 L/min ) 41 圖4–18 不同冷卻水溫度對轉速影響( Qin = 200W, Q = 2.311 L/min ).41 圖4–19 不同冷卻水溫度對轉速影響( Qin = 300W, Q = 2.311 L/min ).42 圖4–20 不同冷卻水流量對轉速影響( Qin = 200W, Tw = 15°C ) .43 圖4–21 不同冷卻水流量對轉速影響( Qin = 300W, Tw = 15°C) 44 圖4–22 輸入熱源為300W 時的無負載PV 圖( Q = 2.311 L/min, Tw =15°C )45 圖4–23 輸入熱源為200W 時的無負載PV 圖( Q = 2.311 L/min, Tw =15°C )45 圖4–24 冷卻水溫度25°C 時的無負載PV 圖( Qin = 300W, Q = 2.311 L/min ) 46 圖4–25 冷卻水溫度20°C 時的無負載PV 圖( Qin = 300W, Q = 2.311 L/min ) 46 圖4–26 冷卻水溫度15°C 時的無負載PV 圖( Qin = 300W, Q =2.311 L/min ) 47 圖4–27 冷卻水流量為1.235 L/min 時的無負載PV圖( Qin = 300W, Tw= 15°C ).47 圖4–28 冷卻水流量為2.311 L/min 時的無負載PV圖( Qin = 300W, Tw= 15°C ).48 圖 4–29 冷卻水流量為3.214 L/min 時的無負載PV圖( Qin = 300W, Tw= 15°C ).48 圖4–30 轉速與無負載輸出功關係圖( Q = 2.311 L/min , Tw = 15°C,不同輸入熱源) .49 圖4–31 轉速與無負載輸出功關係圖( Qin = 300W, Q = 2.311 L/min,不同冷卻水溫度) .50 圖4–32 轉速與無負載輸出功關係圖( Qin = 300W, Tw = 15°C,不同冷卻水流量) .50 圖4–33 冷熱端溫差與轉速關係圖( Q = 2.311 L/min, Tw = 15°C ,不同輸入熱源) .51 圖4–34 冷熱端溫差與轉速關係圖( Qin = 300W, Q = 2.311 L/min ,不同冷卻水溫度) .51 圖4–35 冷熱端溫差與轉速關係圖( Qin = 300W, Tw = 15°C , 不同冷卻水流量) .52 圖4–36 冷熱端溫差與無負載輸出功關係圖( Q = 2.311 L/min, Tw =15°C, 不同輸入熱源)53 圖4–37 冷熱端溫差與無負載輸出功關係圖( Qin = 300W, Q = 2.311 L/min , 不同冷卻水溫度) .53 圖4–38 冷熱端溫差與無負載輸出功關係圖( Qin = 300W, Tw = 15°C,不同冷卻水流量) .54 圖4–39 轉速與水冷套排熱量關係圖( Q = 2.311 L/min , Tw = 15°C,不同輸入熱源) .55 圖4–40 轉速與水冷套排熱量關係圖( Qin = 300W, Q = 2.311 L/min ,不同冷卻水溫度) .55 圖4–41 轉速與水冷套排熱量關係圖( Qin = 300W, Tw = 15°C,不同冷卻水流量) .56 表目錄 表 1-1 單動力汽缸與雙動力汽缸之比較5 表3-1 史特靈引擎設計參數[6] .18 |
參考文獻 |
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