ເຄື່ອງຈັກ Stirling ຟຣີ Piston ເຮັດວຽກແນວໃດ?

ແນະນຳ

ໄດ້ Free Piston Stirling Cooler (FPSC) ເປັນລະບົບອຸນນະພູມແບບພິເສດທີ່ເລັ່ງຮອບວຽນ Stirling ສໍາລັບການເຮັດຄວາມເຢັນທີ່ມີປະສິດທິພາບໂດຍບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີເຄື່ອງອັດ rotary ແບບດັ້ງເດີມ. ບໍ່ເຫມືອນກັບເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນແບບທໍາມະດາ, ເຊິ່ງອີງໃສ່ຊິ້ນສ່ວນກົນຈັກທີ່ມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການຂັດແລະສວມໃສ່, FPSC ນໍາໃຊ້ລະບົບເສັ້ນຊື່ທີ່ຜະນຶກເຂົ້າກັນເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍກົນຈັກຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະຍືດອາຍຸການດໍາເນີນງານ.

ຢູ່ໃນຫຼັກຂອງມັນ, FPSC ປະກອບດ້ວຍສາມອົງປະກອບຕົ້ນຕໍ: ຕົວຍ້າຍ, ລູກສູບ, ແລະທາດອາຍແກັສທີ່ເຮັດວຽກ - ທົ່ວໄປ helium ຫຼື hydrogen. ອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້ເຮັດວຽກປະສົມກົມກຽວພາຍໃນຫ້ອງປະທັບຕາ hermetically ເພື່ອສ້າງຄວາມເຢັນໂດຍຜ່ານການບີບອັດຮອບວຽນແລະການຂະຫຍາຍຂອງອາຍແກັສ. ລັກສະນະ 'piston ຟຣີ' ຫມາຍເຖິງການຂາດການເຊື່ອມໂຍງກົນຈັກລະຫວ່າງພາກສ່ວນເຄື່ອນທີ່ແລະ shafts ພາຍນອກ. ອັນນີ້ສົ່ງຜົນໃຫ້ລະບົບການດຸ່ນດ່ຽງແບບເຄື່ອນໄຫວແບບບໍ່ມີຮອຍຂີດຂ່ວນ, ເໝາະສຳລັບແອັບພລິເຄຊັນທີ່ຕ້ອງການການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ຊັດເຈນ ເຊັ່ນ: ອຸປະກອນການແພດ, ລະບົບອະວະກາດ ແລະເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນແບບເຄື່ອນທີ່.

ຈາກທັດສະນະດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມ, FPSC ຍັງເປັນທາງເລືອກສີຂຽວ, ຍ້ອນວ່າມັນບໍ່ໄດ້ອີງໃສ່ hydrofluorocarbons (HFCs) ຫຼື chlorofluorocarbons (CFCs), ເຊິ່ງເປັນທີ່ຮູ້ຈັກທີ່ຈະປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນການທໍາລາຍຊັ້ນໂອໂຊນແລະໂລກຮ້ອນ. ຕູ້ເຢັນທີ່ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ ແລະປະສິດທິພາບພະລັງງານສູງເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທາງເລືອກຫຼັກໃນການອອກແບບທີ່ຍືນຍົງ.

ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງວົງຈອນ Stirling

ເພື່ອເຂົ້າໃຈການທໍາງານຂອງ ກ Free Piston Stirling Cooler , ກ່ອນອື່ນໝົດຕ້ອງເຂົ້າໃຈ ຮອບວຽນຂອງ Stirling thermodynamic ທີ່ຢູ່ເບື້ອງຕົ້ນ , ເຊິ່ງປະກອບດ້ວຍສີ່ຂະບວນການທີ່ແຕກຕ່າງກັນຄື: ການບີບອັດຄວາມຮ້ອນ, ການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນ isochoric (ປະລິມານຄົງທີ່), ການຂະຫຍາຍ isothermal, ແລະໄລຍະການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນ isochoric ອື່ນ.

ນີ້ແມ່ນວິທີທີ່ມັນເຮັດວຽກເປັນຂັ້ນຕອນ:

1. Isothermal Compression : ອາຍແກັສພາຍໃນເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນຖືກບີບອັດຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຄົງທີ່, ປ່ອຍຄວາມຮ້ອນອອກສູ່ສິ່ງອ້ອມຂ້າງຜ່ານເຄື່ອງແລກປ່ຽນຄວາມຮ້ອນ.

2. ການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແບບ isochoric : ອາຍແກັສທີ່ຖືກບີບອັດຈະຜ່ານເຄື່ອງຜະລິດຄືນໃຫມ່, ເຊິ່ງເກັບຮັກສາຄວາມຮ້ອນຊົ່ວຄາວສໍາລັບການນໍາໃຊ້ຄືນໃຫມ່ໃນວົງຈອນ.

3. Isothermal Expansion : ອາຍແກັສຂະຫຍາຍຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຄົງທີ່, ດູດເອົາຄວາມຮ້ອນຈາກສະພາບແວດລ້ອມ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ຄວາມເຢັນ.

4. Isochoric Cooling : ອາຍແກັສທີ່ຂະຫຍາຍອອກໄປໂດຍຜ່ານເຄື່ອງຜະລິດຄືນໃຫມ່, ຟື້ນຟູຄວາມຮ້ອນທີ່ເກັບໄວ້ແລະກະກຽມມັນສໍາລັບຮອບຕໍ່ໄປ.

ໃນ FPSC, ການເຄື່ອນໄຫວເສັ້ນຊື່ຂອງ piston ແລະ displacer ອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນວົງຈອນນີ້ໂດຍບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີ crankshaft. ອົງປະກອບທັງສອງເຄື່ອນທີ່ເພື່ອຕອບສະຫນອງຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມກົດດັນຂອງອາຍແກັສ, ແລະການເຄື່ອນທີ່ຂອງພວກມັນຖືກປັບລະອຽດໂດຍລະບົບການສະທ້ອນດ້ວຍແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຫຼືພາກຮຽນ spring. synchronization ນີ້ຮັບປະກັນໄລຍະເວລາທີ່ເຫມາະສົມລະຫວ່າງການບີບອັດແລະການຂະຫຍາຍ, ອະນຸຍາດໃຫ້ມີການປະຕິບັດຄວາມເຢັນສູງສຸດດ້ວຍການປ້ອນພະລັງງານຫນ້ອຍ.

ກົນໄກລະອຽດຂອງເຄື່ອງຈັກສະເຕີລິງ Piston ຟຣີ

ສະ ຖາປັດຕະຍະກໍາລູກສູບຟຣີ ແມ່ນຈໍາແນກໂດຍຄວາມງ່າຍດາຍແລະປະສິດທິພາບຂອງມັນ. ພາຍໃນ FPSC ປົກກະຕິ, ລູກສູບ ແລະຕົວເຄື່ອນທີ່ເຄື່ອນຍ້າຍໄປມາໃນກະບອກສູບທີ່ຈຳກັດໄວ້. ການເຄື່ອນໄຫວນີ້ຖືກຄວບຄຸມໂດຍຄວາມກົດດັນພາຍໃນຂອງນ້ໍາເຮັດວຽກແລະມັກຈະຖືກປັບປຸງໂດຍຕົວຂັບແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຫຼືສຽງສະທ້ອນ.

ບໍ່ເຫມືອນກັບເຄື່ອງຈັກທີ່ມີອົງປະກອບ rotary, ບໍ່ມີ crankshaft ຫຼື rod ເຊື່ອມຕໍ່. ແທນທີ່ຈະ, piston ແລະ displacer ແມ່ນບໍ່ເສຍຄ່າທີ່ຈະຍ້າຍອອກເປັນເສັ້ນ. ເຄື່ອງຍ້າຍອາຍແກັສທີ່ເຮັດວຽກລະຫວ່າງດ້ານຮ້ອນແລະເຢັນຂອງເຄື່ອງຈັກ, ໃນຂະນະທີ່ລູກສູບບີບອັດແລະຂະຫຍາຍອາຍແກັສເພື່ອໃຫ້ສໍາເລັດວົງຈອນ thermodynamic.

ຄຸນນະສົມບັດທີ່ສໍາຄັນແມ່ນ ມຸມໄລຍະ ລະຫວ່າງລູກສູບແລະ displacer, ປົກກະຕິແລ້ວປະມານ 90 ອົງສາ. ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໄລຍະນີ້ຮັບປະກັນວ່າອາຍແກັສເຄື່ອນຍ້າຍຢ່າງຖືກຕ້ອງຜ່ານເຄື່ອງຜະລິດຄືນໃຫມ່ແລະເຄື່ອງແລກປ່ຽນຄວາມຮ້ອນໃນເວລາທີ່ເຫມາະສົມ. ເຄື່ອງຜະລິດຄືນໃຫມ່, ເປັນເມຕຣິກໂລຫະທີ່ມີຮູຂຸມຂົນ, ມີບົດບາດສໍາຄັນໂດຍການເກັບຮັກສາແລະປ່ອຍຄວາມຮ້ອນໃນລະຫວ່າງແຕ່ລະຮອບເຄິ່ງຫນຶ່ງ, ດັ່ງນັ້ນການປັບປຸງປະສິດທິພາບໂດຍລວມ.

ເພື່ອຮັບປະກັນການເຮັດວຽກທີ່ລຽບງ່າຍ, ລະບົບມັກຈະຄວບຄຸມຕົນເອງ. ໃນເວລາທີ່ການໂຫຼດມີການປ່ຽນແປງ, ຄວາມກວ້າງຂອງ oscillation ປັບອັດຕະໂນມັດ, ຮັກສາການປະຕິບັດທີ່ສອດຄ່ອງໂດຍບໍ່ມີການຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີລະບົບການຄວບຄຸມຄວາມຄິດເຫັນພາຍນອກ.

ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງ Free-Piston Stirling Coolers

ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນ Piston Stirling ຟຣີ ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນຫຼາຍກວ່າເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນທໍາມະດາແລະລະບົບ cryogenic:

• ປະສິດທິພາບສູງ : Thermodynamics ວົງຈອນປິດແລະ frictionless motion ສົ່ງຜົນໃຫ້ປະສິດທິພາບພະລັງງານເປັນພິເສດ, ມັກຈະລື່ນກາຍຂອງ compressors ແບບດັ້ງເດີມ.

• ການບໍາລຸງຮັກສາຕໍ່າ : ການຂາດການເຊື່ອມໂຍງກົນຈັກ, ເບກ, ແລະປະທັບຕາທີ່ປົກກະຕິຈະຫມົດໄປ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການບໍາລຸງຮັກສາ.

• ການອອກແບບກະທັດຮັດ : FPSCs ມັກຈະມີຂະໜາດນ້ອຍ ແລະເບົາກວ່າລະບົບທີ່ອີງໃສ່ເຄື່ອງອັດ, ເຮັດໃຫ້ມັນເໝາະສົມສຳລັບການນຳໃຊ້ແບບພົກພາ ຫຼື ພື້ນທີ່ຈຳກັດ.

• ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ : ການນໍາໃຊ້ທາດອາຍຜິດ inert ເຊັ່ນ: helium ແລະຫຼີກເວັ້ນການເຮັດຄວາມເຢັນສັງເຄາະເຮັດໃຫ້ພວກມັນເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມແລະປະຕິບັດຕາມກົດລະບຽບສິ່ງແວດລ້ອມ.

• ອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ຍາວນານ : ດ້ວຍຊິ້ນສ່ວນທີ່ເຄື່ອນຍ້າຍໜ້ອຍລົງ ແລະ ພື້ນຜິວທີ່ຕິດຕໍ່ກັນໜ້ອຍທີ່ສຸດ, ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ຫຼາຍສິບພັນຊົ່ວໂມງ.

• ການດໍາເນີນງານງຽບ : ການເຄື່ອນໄຫວແບບເສັ້ນຂອງເຂົາເຈົ້າສ້າງສິ່ງລົບກວນແລະການສັ່ນສະເທືອນຫນ້ອຍກວ່າເຄື່ອງອັດ rotary ຫຼື reciprocating, ເຊິ່ງເປັນປະໂຫຍດສໍາລັບເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າແລະອຸປະກອນຫ້ອງທົດລອງ.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເຄື່ອງເຢັນ Piston Stirling ຟຣີ

ເນື່ອງຈາກຄວາມຄ່ອງແຄ້ວແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງພວກເຂົາ, Free Piston Stirling Coolers ໄດ້ຖືກຈ້າງເຂົ້າໃນອຸດສາຫະກໍາທີ່ຫລາກຫລາຍ. ຂ້າງລຸ່ມນີ້ແມ່ນຕາຕະລາງການປຽບທຽບທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນພາກສ່ວນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະຄວາມໄດ້ປຽບທີ່ສະເຫນີໂດຍເຕັກໂນໂລຢີ FPSC. ຜົນປະໂຫຍດ

ອຸດສາຫະກໍາ	ຕົວຢ່າງການນໍາໃຊ້	ຂອງ FPSC
ການແພດ	ການເກັບຮັກສາວັກຊີນ, ຫນ່ວຍບໍລິການເຄື່ອນທີ່	ອຸນຫະພູມຕ່ໍາທີ່ຫມັ້ນຄົງ, ການດໍາເນີນງານງຽບ
ຍານອາວະກາດ	ລະບົບເຮັດຄວາມເຢັນດ້ວຍດາວທຽມ	ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືສູງໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ
ອາຫານ ແລະ ເຄື່ອງດື່ມ	ຕູ້ເຢັນກະທັດຮັດ, ຕູ້ເຢັນແບບພົກພາ	ປະຢັດພະລັງງານ ແລະເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ
ທະຫານ & ປ້ອງກັນປະເທດ	ອຸປະກອນຄວບຄຸມຄວາມຮ້ອນ	Rugged, ບໍາລຸງຮັກສາຕ່ໍາ, ພາກສະຫນາມ-deployable
ເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າ	ຄວາມຊັດເຈນຂອງຄວາມເຢັນຂອງອຸປະກອນ	ການດໍາເນີນງານງຽບແລະຂະຫນາດກະທັດລັດ

ເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນມີຄຸນຄ່າໂດຍສະເພາະໃນພື້ນທີ່ທີ່ມີການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ຊັດເຈນ, ການຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງລົບກວນ, ແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືໃນໄລຍະຍາວເປັນສິ່ງຈໍາເປັນ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໃນການຂົນສົ່ງຢາວັກຊີນ, ການຮັກສາອຸນຫະພູມຕ່ໍາສູນທີ່ຫມັ້ນຄົງແມ່ນສໍາຄັນ - ແລະ FPSCs ເຮັດສໍາເລັດນີ້ດ້ວຍການບໍລິໂພກພະລັງງານຫນ້ອຍທີ່ສຸດແລະບໍ່ປ່ອຍອາຍແກັສທີ່ເປັນອັນຕະລາຍ.

FAQs ກ່ຽວກັບເຄື່ອງເຮັດຄວາມເຢັນ Piston Stirling ຟຣີ

Q1: FPSC ຕ້ອງການການບໍາລຸງຮັກສາປະເພດໃດ?
A1: ເກືອບບໍ່ມີ. ເນື່ອງຈາກລັກສະນະຂອງລະບົບທີ່ຜະນຶກເຂົ້າກັນແລະບໍ່ມີຮອຍແຕກ, ມີການສວມໃສ່ຫນ້ອຍທີ່ສຸດ, ກໍາຈັດຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການບໍລິການປົກກະຕິ.

Q2: ອາຍແກັສໃດທີ່ໃຊ້ໃນ FPSC?
A2: Helium ຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດເນື່ອງຈາກນ້ໍາຫນັກໂມເລກຸນຕ່ໍາແລະການປະຕິບັດຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ. ໄຮໂດເຈນຍັງຖືກນໍາໃຊ້ໃນບາງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແຕ່ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການປ້ອງກັນການຮົ່ວໄຫຼຢ່າງເຂັ້ມງວດເນື່ອງຈາກການຕິດໄຟຂອງມັນ.

Q3: ດົນປານໃດສາມາດ a Free Piston Stirling Cooler ສຸດທ້າຍບໍ?
A3: ລະບົບຈໍານວນຫຼາຍຖືກອອກແບບມາສໍາລັບຫຼາຍກວ່າ 100,000 ຊົ່ວໂມງຂອງການດໍາເນີນງານໂດຍບໍ່ມີການຊຸດໂຊມປະສິດທິພາບ, ໂດຍສະເພາະໃນເວລາທີ່ນໍາໃຊ້ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຫມັ້ນຄົງ.

Q4: FPSCs ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງບໍ?
A4: ຢ່າງແທ້ຈິງ. FPSCs ແມ່ນສາມາດປັບຕົວໄດ້ສູງ ແລະໄດ້ຖືກນຳໄປປະຕິບັດຢ່າງສຳເລັດຜົນໃນພາລະກິດອະວະກາດເລິກ, ການສຳຫຼວດຂົ້ວໂລກ, ແລະສະພາບອາກາດໃນທະເລຊາຍ.

Q5: ແມ່ນພະລັງງານຂອງ Piston Stirling Coolers ຟຣີບໍ?
A5: ແມ່ນແລ້ວ, ພວກມັນມັກຈະສະແດງ ຄ່າ Coefficient of Performance (COP) ສູງກວ່າລະບົບການບີບອັດ vapor ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຊິ່ງແປເປັນຄ່າພະລັງງານທີ່ຕໍ່າກວ່າ ແລະ ຫຼຸດປະລິມານຄາບອນ.