फ्री पिस्टन स्टर्लिंग कूलर क्या है

एक मुफ्त पिस्टन स्टर्लिंग कूलर एक प्रकार का स्टर्लिंग रेफ्रिजरेटर है जो पिस्टन के आंदोलन को चलाने के लिए एक क्रैंकशाफ्ट या अन्य यांत्रिक लिंकेज के बजाय एक मुफ्त पिस्टन तंत्र का उपयोग करता है। यह डिजाइन निर्माण को सरल बनाता है और सिस्टम की दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार करता है। यहाँ इसके घटकों, कार्य सिद्धांत और लाभों का अवलोकन है:

अवयव

कंप्रेसर:

एक पिस्टन होता है जो काम करने वाली गैस (आमतौर पर हीलियम) को संपीड़ित करता है।

विस्तारक:

एक दूसरा पिस्टन होता है जो काम करने वाली गैस का विस्तार करता है, परिवेश से गर्मी को अवशोषित करता है।

पुनर्योजी:

एक झरझरा मैट्रिक्स जो अस्थायी रूप से संपीड़न के दौरान काम करने वाली गैस से गर्मी को संग्रहीत करता है और विस्तार के दौरान इसे जारी करता है, दक्षता में सुधार करता है।

हीट एक्सचेंजर्स:

दो हीट एक्सचेंजर्स (एक गर्म, एक ठंडा) काम करने वाली गैस से और गर्मी हस्तांतरण की सुविधा प्रदान करते हैं।

काम के सिद्धांत

फ्री पिस्टन स्टर्लिंग कूलर पारंपरिक स्टर्लिंग चक्र के रूप में एक ही मूल थर्मोडायनामिक सिद्धांतों पर संचालित होता है, लेकिन यांत्रिकी में कुछ महत्वपूर्ण अंतरों के साथ:

संपीड़न:

कंप्रेसर में पिस्टन काम करने वाली गैस को संपीड़ित करता है, जो इसका तापमान बढ़ाता है। यह गर्म गैस फिर पुनर्योजी के माध्यम से बहती है, अपनी कुछ गर्मी को पुनर्योजी सामग्री में स्थानांतरित करती है।

गर्मी अस्वीकृति:

गैस, अब कूलर लेकिन अभी भी उच्च दबाव में, गर्म हीट एक्सचेंजर की ओर बढ़ता है, जहां यह वातावरण में गर्मी जारी करता है।

विस्तार:

गैस तब विस्तारक में बहती है, जहां यह विस्तार करता है, अपने तापमान को और कम करता है। यह ठंडी गैस ठंडे प्रभाव को ठंडा प्रभाव प्रदान करती है, जिससे ठंडा हीट एक्सचेंजर से गर्मी अवशोषित होती है।

गर्मी अवशोषण:

अंत में, गैस कंप्रेसर को लौटती है, संपीड़न के दौरान संग्रहीत गर्मी को पुनर्प्राप्त करने के लिए पुनर्योजी के माध्यम से वापस गुजरती है, और चक्र दोहराता है।

मुक्त पिस्टन स्टर्लिंग कूलर के लाभ

उच्च दक्षता:

मुक्त पिस्टन डिजाइन यांत्रिक नुकसान को कम करता है और अधिक कुशल संचालन के लिए अनुमति देता है, अक्सर स्टर्लिंग चक्र के लिए सैद्धांतिक अधिकतम के करीब क्षमता प्राप्त करता है।

विश्वसनीयता और दीर्घायु:

कम चलती भागों और क्रैंकशाफ्ट जैसे यांत्रिक लिंकेज के उन्मूलन के साथ, सिस्टम पहनने और आंसू के लिए कम प्रवण है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च विश्वसनीयता और लंबे समय तक परिचालन जीवन होता है।

कम कंपन और शोर:

मुक्त पिस्टन तंत्र पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों की तुलना में कम यांत्रिक कंपन और शोर उत्पन्न करता है, जिससे यह शांत संचालन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

कॉम्पैक्ट और लाइटवेट:

डिजाइन आम तौर पर पारंपरिक स्टर्लिंग इंजन की तुलना में अधिक कॉम्पैक्ट और हल्का होता है, जो अंतरिक्ष-विवश या वजन-संवेदनशील अनुप्रयोगों में लाभप्रद हो सकता है।

अभिविन्यास में लचीलापन:

फ्री पिस्टन स्टर्लिंग कूलर किसी भी अभिविन्यास में काम कर सकते हैं, जिससे वे एयरोस्पेस और पोर्टेबल सिस्टम सहित विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए बहुमुखी हो सकते हैं।

अनुप्रयोग

मुफ्त पिस्टन स्टर्लिंग कूलर का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है:

क्रायोजेनिक्स: इन्फ्रारेड सेंसर, सुपरकंडक्टर्स और अन्य क्रायोजेनिक उपकरणों को ठंडा करने के लिए।

अंतरिक्ष अन्वेषण: उपग्रहों और अंतरिक्ष जांच में शीतलन उपकरणों के लिए जहां विश्वसनीयता और दक्षता महत्वपूर्ण हैं।

चिकित्सा उपकरण: सटीक तापमान नियंत्रण और कम शोर की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, जैसे कि एमआरआई मशीन और रक्त भंडारण प्रणाली।

सैन्य और रक्षा: थर्मल इमेजिंग उपकरणों और अन्य संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को ठंडा करने के लिए।

कुल मिलाकर, मुफ्त पिस्टन स्टर्लिंग कूलर एक सरल, अधिक मजबूत यांत्रिक डिजाइन के साथ स्टर्लिंग चक्र दक्षता के लाभों को जोड़ते हैं, जिससे वे कई उन्नत शीतलन अनुप्रयोगों के लिए एक आकर्षक विकल्प बन जाते हैं।