รีเจนเนอร์เรเตอร์ ฟองเทอร์โมไดนามิกส์ โดยปกติจะเป็นเมทริกซ์ของโลหะที่ถูกแบ่งละเอียดในรูปแบบของสาย หรือแถบ หนึ่งในสองปริมาตรระหว่าง รีเจนเนอร์เรเตอร์ และลูกสูบ คือพื้นที่ส่วนขยายซึ่งอุณหภูมิสูง (T_max) ถูกเก็บรักษาโดยแหล่งความร้อนที่อยู่โดยรอบ อีกปริมาตร คือ พื้นที่การอัด ที่เป็นอุณหภูมิต่ำ (T_min) รักษาโดยแผงระบายความร้อนโดยรอบ

รูป จำลองภายในของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง

ที่มา : https://ars.els-cdn.com

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

สนใจหนังสือ และความรู้ของผู้เขียน

เรื่องอื่น ๆ มีทั้งโหลดได้ฟรี และราคาถูก นอกเหนือจากนี้ 

คลิก 

มีหนังสือ ยานยนต์สมัยใหม่ (Modern vehicles) 2

ทำเป็นเล่ม อีบุ๊ค เพื่อสนับสนุนเว็บไซต์

รูปหน้าปกหนังสือ

สามารถโหลดอ่านตัวอย่างก่อนซื้อได้เลยครับ ฟรี

หากผู้อ่านสนใจ

คลิก

      ดังนั้น จึงมีการไล่ระดับอุณหภูมิ (T_max - T_min) ข้ามไปหน้าตามแนวขวางของรีเจนเนอร์เตอร์ มักจะสันนิษฐานว่า ไม่มีการนำความร้อนในทิศทางตามแนวยาว

      ในการเริ่มต้นของวัฏจักร เราสันนิษฐานว่า ลูกสูบอัดปริมาตร ไปถึงจุดศูนย์ตายนอก (outer dead point) และขยายปริมาตรลูกสูบไปที่ จุดตายด้านใน (inner dead point) ใกล้กับหน้าของรีเจนเนอร์เรเตอร์ ของไหลทำงานทั้งหมด อยู่ในพื้นที่อัดที่เย็น ปริมาตรนั้นมากสุด 

      ดังนั้น ความดัน และอุณหภูมิจะอยู่ที่ค่าต่ำสุด แสดงในรูป 1 คือ แผนผัง P-V และ T-S  แสดงในรูปที่ a) ในระหว่างการอัด (กระบวนการ 1 - 2) ลูกสูบอัด จะเคลื่อนที่ไปยังจุดตายด้านใน และส่วนขยาย ลูกสูบยังคงอยู่กับที่

รูปวัฏจักรสเตอร์ลิงอุดมคติ a) a) แผนภาพ P – V และ T – S, b) การจัดเรียงลูกสูบที่จุดสิ้นสุดของวงจรและ c) แผนภาพเวลา – การกระจัด

ที่มา : https://www.researchgate.net

      ของไหลทำงาน ถูกอัดในพื้นที่อัด และความดันเพิ่มขึ้น อุณหภูมิยังคงถูกรักษาไว้คงที่ เนื่องจาก ความร้อน Q_c ถูกแยกออกจากพื้นที่การบีบอัดทรงกระบอกเพื่อไปยังสิ่งแวดล้อม (ชุดระบายความร้อน (Heat sink)) ในกระบวนการถ่ายโอน 2 – 3 ลูกสูบทั้งคู่เคลื่อนที่พร้อมกับ ลูกสูบอัดไปทางหน้า (และลูกสูบขยายออกไป) รีเจนเนอร์เรเตอร์ เพื่อให้ปริมาตรระหว่างพวกมันยังคงคงที่

      ดังนั้น ของไหลทำงาน จะถูกถ่ายโอนผ่านเมตริกซ์โลหะที่มีรูพรุนของตัวรีเจนเนอร์เรเตอร์ จากพื้นที่การอัดถึงพื้นที่ขยาย ในทางผ่านของตัวรีเจนเนอร์เรเตอร์ ของไหลทำงานจะถูกทำให้ร้อนจาก T_min ถึง T_max   โดยการถ่ายโอนความร้อนจากเมทริกซ์ และโผล่ออกมาจากตัวรีเจนเนอร์เรเตอร์ เข้าไปในพื้นที่ขยายตัว ที่อุณหภูมิ T_max อุณหภูมิจะค่อย ๆ เพิ่มขึ้นผ่านเมทริกซ์ ที่ปริมาตรคงที่ เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความดัน

      ในกระบวนการขยาย 3-4 ลูกสูบขยายตัวจะยังคงเคลื่อนที่ออกจากรีเจนเนอร์เรเตอร์ไปยังจุดศูนย์กลางตายด้านนอก ลูกสูบบีบอัดยังคงอยู่กับที่จุดศูนย์กลางตายภายในซึ่งอยู่ติดกับตัวกำเนิด เมื่อการขยายตัวดำเนินไปแรงดันก็จะลดลงตามปริมาณที่เพิ่มขึ้น อุณหภูมิยังคงคงที่เนื่องจากความร้อน Q_E ถูกเพิ่มเข้าไปในระบบจากแหล่งความร้อนภายนอก

      กระบวนการสุดท้ายในวัฏจักรคือกระบวนการถ่ายโอน 4–1 ในระหว่างที่ลูกสูบทั้งสองเคลื่อนที่ไปพร้อม ๆ กันเพื่อถ่ายโอนของเหลวทำงาน (ที่ปริมาตรคงที่) ย้อนกลับไปที่เมทริกซ์การปฏิรูปregenerative matrixเพื่อให้ของเหลวทำงานลดลงในอุณหภูมิและปรากฏที่ T_min ในพื้นที่การบีบอัด ความร้อนที่ถ่ายโอนในกระบวนการบรรจุอยู่ในเมทริกซ์สำหรับการถ่ายโอนไปยังก๊าซในกระบวนการ 2-3 ของวงจรการเรียงลำดับ

วัฏจักรประกอบด้วยการถ่ายเทความร้อน ดังนั้นจึงมีกระบวนการถ่ายเทความร้อนสี่กระบวนการ:

1. กระบวนการ 1–2: การอัดตัวแบบไอโซเทอร์มอล (isothermal compression) การถ่ายเทความร้อนจากสารทำงานที่ T_min ไปยังชุดระบายความร้อนภายนอก

2. กระบวนการ 2–3:ปริมาตรคงที่ (Constant volume) การถ่ายเทความร้อนไปยังของเหลวที่ใช้งานจากเมทริกซ์การสร้างใหม่

3. กระบวนการ 3-4: การขยายตัวแบบอุณหภูมิความร้อน (isothermal expansion) การถ่ายเทความร้อนไปยังของเหลวทำงานที่ T_max จากแหล่งความร้อนภายนอก

4. กระบวนการ 4–1: ปริมาตรคงที่ การถ่ายเทความร้อนจากของเหลวทำงานไปยังเมทริกซ์การสร้างใหม่

      หากความร้อนที่ถ่ายโอนในกระบวนการ 2–3 มีขนาดเท่ากันในกระบวนการ 4–1ดังนั้นการถ่ายเทความร้อนเพียงอย่างเดียวระหว่างเครื่องยนต์ และสภาพแวดล้อมคือ (a) การจ่ายความร้อนที่ T_max และ (b) การปฏิเสธความร้อนที่ T_min

      การจ่ายความร้อน และการปฏิเสธความร้อนที่อุณหภูมิคงที่นั้น เป็นไปตามข้อกำหนดของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ เพื่อประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงสุด ดังนั้น ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงก็เหมือนกับวงจรการ์โนต์ Carnot cycle นั่นคือ

h = (T_max- T_min)/ T_max

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของวัฏจักรสเตอร์ลิง เหนือวัฏจักรคาร์โนตอยู่ที่ การแทนที่ของสองกระบวนการไอเซนโทรปิก isentropic processes โดยกระบวนการสองปริมาณคงที่ two constant-volume processes ซึ่งเพิ่มพื้นที่ของแผนภาพ P-V อย่างมาก

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ชัยชนะ ไม่ได้หมายถึง  การได้เป็นที่หนึ่งเสมอไป

แต่หมายถึง การที่เราทำได้ดีกว่า ที่เคยทำมาก่อนต่างหาก

Winning doesn’t always mean being first.

Winning means you’re doing better than you’ve ever done before.”

บอนนี่ แบลร์ (Bonnie Blair)

นักสเก็ตน้ำแข็งชาวอเมริกัน

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>