இலவச-பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் இயந்திரத்தின் செயல்திறன் என்ன?

அறிமுகம்

தி இலவச பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் கூலர் (எஃப்.பி.எஸ்.சி) திறமையான குளிரூட்டல் மற்றும் ஆற்றல் மாற்றத்தில் ஒரு முக்கிய தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது. பாரம்பரிய குளிர்பதன அல்லது இயந்திர அமைப்புகளைப் போலன்றி, எஃப்.பி.எஸ்.சிக்கள் ஸ்டிர்லிங் சுழற்சியைப் பயன்படுத்துகின்றன - மீளுருவாக்கம் வெப்ப பரிமாற்றம் மற்றும் வெளிப்புற வெப்ப மூலங்களால் வகைப்படுத்தப்படும் ஒரு மூடிய வெப்ப இயக்க சுழற்சி. ஆனால் அவர்களை உண்மையிலேயே ஒதுக்கி வைப்பது அவர்களின் தனித்துவமான இலவச-பிஸ்டன் வடிவமைப்பு , இது ஒரு இயந்திர கிரான்ஸ்காஃப்ட் தேவையை நீக்குகிறது. இது உராய்வு, உடைகள் மற்றும் ஆற்றல் இழப்பை வியத்தகு முறையில் குறைக்கிறது.

இப்போது, ஒரு செயல்திறனைப் பற்றி நாம் பேசும்போது இலவச-பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் எஞ்சினின் , விவாதம் தொழில்நுட்ப ரீதியாக சிக்கலானதாகவும் கவர்ச்சிகரமானதாகவும் மாறும். இந்த சூழலில் செயல்திறன் என்பது வெப்ப மாற்றத்தைப் பற்றியது மட்டுமல்ல, இயந்திர நம்பகத்தன்மை , குறைந்த மின் நுகர்வு மற்றும் அமைதியான செயல்பாடு பற்றியது . இந்த அமைப்புகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன, அவற்றின் செயல்திறனை வரையறுக்கும் அளவீடுகள் மற்றும் அடுத்த தலைமுறை குளிர்பதன மற்றும் எரிசக்தி மீட்பு அமைப்புகளுக்கு அவை பொருத்தமானவை.

இலவச பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் இயந்திரம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது

FPSC இன் மையத்தில் இரண்டு முக்கிய கூறுகளைக் கொண்ட ஒரு சீல் செய்யப்பட்ட சிலிண்டர் உள்ளது: ஒரு பிஸ்டன் மற்றும் ஒரு இடமாற்றம் . இந்த கூறுகள் இயந்திரத்தனமாக இணைக்கப்படவில்லை, மாறாக வேலை வாயுவின் அழுத்தம் மாறுபாடுகள், பொதுவாக ஹீலியம் அல்லது ஹைட்ரஜன் மூலம் இணக்கமாக நகரும்.

வெப்ப இயக்கவியல் சுழற்சி:

1. விரிவாக்க கட்டம் - வெப்பமான பக்கத்திலிருந்து வெப்பம் உறிஞ்சப்படுகிறது, வாயுவை விரிவுபடுத்துகிறது மற்றும் பிஸ்டனைத் தள்ளுகிறது.

2. பரிமாற்ற கட்டம் - மீதமுள்ள வெப்பத்தை பிடிக்கும் ஒரு மீளுருவாக்கம் மூலம் வாயு குளிர் முடிவுக்கு பாய்கிறது.

3. சுருக்க கட்டம் - பிஸ்டன் உள்நோக்கி நகரும்போது குளிரூட்டப்பட்ட வாயு சுருக்கப்படுகிறது.

4. திரும்ப கட்டம் - வாயு மீண்டும் சூடான பக்கத்திற்கு நகர்த்தப்படுகிறது, அங்கு சுழற்சி மீண்டும் நிகழ்கிறது.

கிரான்ஸ்காஃப்ட் அல்லது நெகிழ் முத்திரைகள் இல்லாததால், இயந்திர இழப்புகள் குறைக்கப்படுகின்றன , இது ஒட்டுமொத்த செயல்திறனுக்கு கணிசமாக பங்களிக்கிறது.

இலவச பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் என்ஜின்களின் செயல்திறனை மதிப்பீடு செய்தல்

செயல்திறன் A இன் இலவச-பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் இயந்திரத்தை இரண்டு கண்ணோட்டத்தில் பார்க்கலாம்: வெப்ப செயல்திறன் மற்றும் கணினி செயல்திறன் . வெப்ப செயல்திறன் என்பது இயந்திரம் வெப்பத்தை இயந்திர ஆற்றலாக எவ்வளவு திறம்பட மாற்றுகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது, அதே நேரத்தில் கணினி செயல்திறன் மின்னணுவியல் மற்றும் வெப்பப் பரிமாற்றிகள் போன்ற துணை கூறுகளுக்கு இழந்த ஆற்றலை உள்ளடக்கியது.

வெப்ப செயல்திறன்

ஸ்டிர்லிங் என்ஜின்களின் தத்துவார்த்த வெப்ப செயல்திறன் கார்னோட் செயல்திறனுக்கு நெருக்கமாக உள்ளது , இது சூடான மற்றும் குளிர் மூலங்களுக்கிடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாட்டால் கட்டளையிடப்படும் அதிகபட்ச செயல்திறனாகும். எடுத்துக்காட்டாக, 500 K இல் ஒரு சூடான மூலமும் 300 K இல் ஒரு குளிர் மடுவும்:

ηcarnot = 1 - tcoldthot = 1−300500 = 0.4 அல்லது 40% eta_ {கார்னோட்} = 1 - frac {t_ {coll} {t_ {hot}}} = 1 - frac {300} {500} = 0.4} = 0.4} {or 40 %ηcarnot = 1 - thottcold = 1−500300 = 0.4 அல்லது 40%

நிஜ-உலக பயன்பாடுகளில், இலவச-பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் என்ஜின்கள் பொதுவாக 30% –35% வெப்ப செயல்திறனை அடைகின்றன , இது வெப்ப மூல தரம், மீளுருவாக்கம் செயல்திறன் மற்றும் கணினி உள்ளமைவு ஆகியவற்றைப் பொறுத்து.

மின் உள்ளீடு மற்றும் குளிரூட்டும் வெளியீடு (COP)

குளிரூட்டலில் பயன்படுத்தப்படும் FPSC களுக்கு, மற்றொரு முக்கிய மெட்ரிக் செயல்திறனின் குணகம் (COP) ஆகும் . சிஓபி இவ்வாறு வரையறுக்கப்படுகிறது:

Cop = qcoolingwinputcop = frac {q_ {குளிரூட்டல்}} {w_ {உள்ளீடு}} cop = winputqcooling

திறமையான FPSC கள் அடையலாம் . 1.5 முதல் 2.5 வரை COP மதிப்புகளை இயக்க நிலைமைகளைப் பொறுத்து அதாவது, அவர்கள் உட்கொள்ளும் மின் ஆற்றலை விட 1.5–2.5 மடங்கு அதிக குளிரூட்டும் ஆற்றலை அவர்கள் உற்பத்தி செய்யலாம், இது துல்லியமான குளிரூட்டும் பணிகளுக்கு மிகவும் திறமையாக இருக்கும்.

செயல்திறனை பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகள்

பல வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு அளவுருக்கள் ஒரு உண்மையான செயல்திறனை பாதிக்கின்றன FPSC அமைப்பு :

காரணி	விளக்கம்
வேலை செய்யும் திரவம்	ஹைட்ரஜன் அதிக வெப்ப கடத்துத்திறனை வழங்குகிறது, ஆனால் மேலும் வலுவான சீல் தேவைப்படுகிறது.
வெப்ப பரிமாற்றி வடிவமைப்பு	வெப்ப சாய்வு மற்றும் செயல்திறனை நேரடியாக பாதிக்கிறது.
மீளுருவாக்கம் பொருள்	வெப்ப ஆற்றலைத் தக்க வைத்துக் கொள்வதற்கும் மறுசுழற்சி செய்வதற்கும் முக்கியமானது.
பக்கவாதம் நீளம் & அதிர்வெண்	இதை சரிசெய்வது ஒத்திசைவு மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையை மேம்படுத்துகிறது.
நிலைமைகள் சுமை	வெளிப்புற வெப்ப சுமைகள் செயல்திறன் வளைவை மாறும் வகையில் பாதிக்கின்றன.

இந்த மாறிகள் ஒவ்வொன்றும் அதிகபட்ச செயல்திறனை அடைய நேர்த்தியாக வடிவமைக்கப்பட வேண்டும். உதாரணமாக, மோசமாக வடிவமைக்கப்பட்ட மீளுருவாக்கம் கணினி செயல்திறனை 20%க்கும் அதிகமாக குறைக்க முடியும்.

செயல்திறன் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த பயன்பாடுகள்

கோரும் துறைகளில் எஃப்.பி.எஸ்.சி தொழில்நுட்பம் விரைவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகிறது அதிக துல்லியம் மற்றும் ஆற்றல் செயல்திறனைக் :

• மருத்துவ குளிரூட்டல் (இரத்தம் மற்றும் தடுப்பூசி சேமிப்பு)

• விண்கல அமைப்புகள் (கருவிகளுக்கான கிரையோஜெனிக் குளிரூட்டல்)

• சிறிய உறைவிப்பான் (ஆஃப்-கிரிட் அல்லது சூரிய சக்தியில் இயங்கும் சாதனங்கள்)

• சென்சார் அமைப்புகள் (அகச்சிவப்பு மற்றும் வெப்ப இமேஜிங் குளிரூட்டல்)

இந்த எல்லா சூழ்நிலைகளிலும், செயல்திறனை பராமரிப்பது நிலையான குறைந்த ஆற்றல் உள்ளீட்டுடன் மிக முக்கியமானது. அதிர்வு இல்லாத மற்றும் சீல் செய்யப்பட்ட செயல்பாட்டின் காரணமாக FPSC கள் இந்த நிலைமைகளில் சிறந்து விளங்குகின்றன.

இலவச பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் இயந்திர செயல்திறனில் அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

FPSC இன் வழக்கமான ஆயுட்காலம் என்ன?

தாங்கு உருளைகள் அல்லது கிரான்ஸ்காஃப்ட்ஸ் போன்ற இயந்திர தொடர்பு கூறுகளின் பற்றாக்குறைக்கு நன்றி, FPSC கள் 100,000 மணி நேரத்திற்கும் மேலாக செயல்பட முடியும். குறைந்தபட்ச பராமரிப்புடன்

பாரம்பரிய அமுக்கிகளுடன் ஒப்பிடும்போது அவை சத்தமாக இருக்கிறதா?

இல்லை. இலவச-பிஸ்டன் அமைப்புகள் கிட்டத்தட்ட அமைதியாக இருக்கின்றன . கிராங்க்-உந்துதல் பாகங்கள் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட அதிர்வு இல்லாதது சத்தம் ஒரு கவலையாக இருக்கும் சூழல்களுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.

புதுப்பிக்கத்தக்க வெப்ப மூலங்களில் ஒரு FPSC இயங்க முடியுமா?

முற்றிலும். இலவச பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் குளிரூட்டிகள் ஒத்துப்போகின்றன சூரிய வெப்ப, உயிரி மற்றும் கழிவு வெப்ப மூலங்களுடன் . இந்த நெகிழ்வுத்தன்மை ஆஃப்-கிரிட் அல்லது சுற்றுச்சூழல் உணர்திறன் பயன்பாடுகளில் அவற்றின் செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது.

எதிர்கால பார்வை மற்றும் புதுமைகள்

சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் ஸ்மார்ட் மெட்டீரியல்ஸ் , AI- அடிப்படையிலான கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளின் , மற்றும் நானோ-பொறியியல் மீளுருவாக்கிகள் செயல்திறன் உறை அழுத்துகின்றன இலவச பிஸ்டன் ஸ்டிர்லிங் குளிரூட்டிகள் மேலும். இந்த முன்னேற்றங்கள் COP மற்றும் ஆயுட்காலம் மேம்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், உற்பத்தி செலவுகளை குறைப்பதும், பரந்த பயன்பாடுகளுக்கு தொழில்நுட்பத்தை அணுகக்கூடியதாக ஆக்குகிறது.

கலப்பின மாதிரிகள் , எஃப்.பி.எஸ்.சிகளை ஒருங்கிணைத்தல் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டிகள் அல்லது சூரிய சேகரிப்பாளர்களுடன் , பல்வேறு காலநிலை மற்றும் சக்தி நிலைமைகளில் தகவமைப்பை அதிகரிக்க வளர்ச்சியில் உள்ளன. பசுமையான, அமைதியான மற்றும் அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்ட அமைப்புகளுக்கான தேவை வளரும்போது, வெப்ப நிர்வாகத்தின் எதிர்காலத்தை மாற்றியமைப்பதில் FPSC கள் முக்கிய பங்கு வகிக்க வாய்ப்புள்ளது.