Performance analysis of a stirling engine heated by two individual heat sources (Solar and fossil fuel)

Abstract

ABSTRACT: To meet the continuously increasing demand in electricity, while conserving our natural resources and the earth as a whole, more effective and alternative energy sources must be utilized. For an alternative source of energy to be attractive, it must be both economical and have the ability to be interconnected with existing grid. Stirling engine can achieve and implement the highest efficiency of all the practical heat engines and theoretically up to the Carnot efficiency. In addition, Stirling engine is fuel flexible, and is not limited to any one specific heat sources. The purpose of this thesis is to effectively and efficiently convert thermal energy from two different heat sources (solar and fossil fuel) into electrical energy via Stirling heat engine. The comparison and performance of these two heat sources under Northern Cyprus climate conditions analyzed. The proposed work is designed and developed a prototype and manufactured alpha Stirling engine operates at temperature range of 70 to 200 . The engine first tested and heated by fossil fuels and secondly by solar radiation. Two working fluids (helium and air) are considered in this prototype to compare the working principles of the engine. Keywords: Stirling engine, Stirling cycle, low moderate temperature, helium, fuel flexible, engine performance, thermodynamic simulation.

…………………………………………………………………………………………………………………………

ÖZ: Doğal kaynakları muhafaza ederken, artan elektrik talebinin karşılanması için daha etkili ve alternatif enerji kaynakları kullanılmalıdır. Bununla birlikte, kullanılacak alternatif kaynağın ekonomik ve mevcut dağıtım sistemine uyumlu olması gerekmektedir. Stirling motoru diğer ısı motorları arasında pratik olarak en yüksek, teorik olarak Carnot verimine yakındır. Ayrıca Striling motoru yakıt kullanımında esnektir ve herhangi bir özel ısı kaynağı ile sınırlı değildir. Bu tezin amacı etkin ve verimli bir şekilde iki farklı ısıl enerji kaynağını (güneş ve yanan yakıt) elektrik enerjisine dönüştürmek için Stirling kullanılmasıdır. Kuzey Kıbrıs iklim koşulları altında bu iki ısı kaynağının karşılaştırılması ve performans analizinin yapılmasıdır. Bir diğer amaç ise 70 - 200 sıcaklıkları arasında çalışabilen bir prototipin tasarlanıp üretilmesidir. Prototip önce fosil yakıt sonra da güneş enerjisi kullanarak test edilmiştir. Çalışma akışkanı olarak hava ve helyum gazı kullanılarak karşılaştırma yapılmıştır. Anahtar kelimeler: Stirling motor, Stirling döngüsü, düşük orta sıcaklık, Helyum, esnek yakıt, motor performansı, termodinamik simülasyon.