طراحی مفهومی و بیهنه سازی سیکل هیبریدی موتور استرلینگ

موتور استرلینگ به عنوان یک موتور احتراق خارجی، با راندمان نزدیک به راندمان کارنو، گزینه مناسبی جهت استفاده در سیستم های تولید توان با توزیع پراکنده می باشد. در این مطالعه ابتدا تحلیل های ترمودینامیکی مختلفی روی موتور استرلینگ انجام گرفته و سپس تاثیرات دمای منبع گرم، حجم محفظه انبساط، سرعت دورانی موتور، فشار متوسط سیکل و اختلاف فاز پیستون ها بررسی می گردد. با استفاده از روش شبکه عصبی، بهینه سازی چند هدفه با روش ژنتیک الگوریتم به منظور افزایش توان و راندمان و کاهش وزن و قیمت روی یک موتور پایه انجام شده و نتایج نشان می دهند که با افزایش دمای منبع گرم و فشار متوسط سیکل، توان و راندمان افزایش می یابند. به دلیل افت فشار در مبدل ها، توان نسبت به سرعت موتور دارای نقطه حداکثری و راندمان با افزایش سرعت کاهش می یابد. با استفاده از آنالیز ابعادی روابط جدیدی برای تحلیل موتور به روش آدیاباتیک به دست آمده که مطابقت خوبی با روش عددی دارد. پیل سوختی اکسید جامد، با خروجی گازهای حاصل از فرآیند الکتروشیمیائی درون پیل با دمای بالا، به عنوان سیستم بالادستی سیستم هیبریدی، حرارت مورد نیاز برای به حرکت درآوردن موتور استرلینگ را تامین می نماید. نتایج خروجی نشان دهنده افزایش توان خروجی و راندمان سیستم هیبریدی نسبت به سیستم های مستقل پیل سوختی یا موتور استرلینگ می باشند. تحلیل چند هدفه روس سیستم هیبریدی نشان داد که با افزایش دمای کارکرد پیل سوختی به اندازه 100 درجه سانتیگراد، توان تا 18.3 درصد افزایش می یابد.