थर्मोमैकेनिकल जनरेटर: Difference between revisions

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[[File:TMG freebody1.jpg|216px|right|thumb|मुफ्त शरीर आरेख; मामले के साथ पिस्टन की बातचीत मॉडलिंग]]Harwell TMG [[स्टर्लिंग इंजन]], थर्मो-मैकेनिकल जेनरेटर के लिए एक संक्षिप्त नाम, का आविष्कार 1967 में Ted_Cooke-Yarborough|E द्वारा किया गया था। [[यूनाइटेड किंगडम परमाणु ऊर्जा प्राधिकरण]] के हारवेल लैब्स में एच। कुक-यारबोरो।<ref>{{cite patent
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== विवरण ==
== विवरण ==
इंजन में [[इज़ोटेर्माल]] [[सिलेंडर (इंजन)]] के पास है क्योंकि 1) हीटर क्षेत्र पूरे सिलेंडर के अंत को कवर करता है, 2) यह एक छोटा स्ट्रोक उपकरण है, जिसमें चौड़े उथले सिलेंडर होते हैं, जो उच्च सतह क्षेत्र से [[आयतन]] अनुपात देते हैं, 3) औसत मोटाई गैस की जगह लगभग 0.1 सेमी है, और 4) काम करने वाला द्रव [[हीलियम]] है, स्टर्लिंग इंजन के लिए अच्छे तापीय गुणों वाली गैस है।
इंजन में [[इज़ोटेर्माल]] [[सिलेंडर (इंजन)]] के पास है क्योंकि 1) हीटर क्षेत्र पूरे सिलेंडर के अंत को कवर करता है, 2) यह छोटा स्ट्रोक उपकरण है, जिसमें चौड़े उथले सिलेंडर होते हैं, जो उच्च सतह क्षेत्र से [[आयतन]] अनुपात देते हैं, 3) औसत मोटाई गैस की जगह लगभग 0.1 सेमी है, और 4) काम करने वाला द्रव [[हीलियम]] है, स्टर्लिंग इंजन के लिए अच्छे तापीय गुणों वाली गैस है।


इंजन के डिसप्लेजर का भी बहुत कम नुकसान होता है। अधिक पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों की तुलना में ये कम-नुकसान परिचालन विशेषताएँ इंजन विश्लेषण को सरल बनाती हैं।<ref name=West/>{{rp|113}}
इंजन के डिसप्लेजर का भी बहुत कम हानि होता है। अधिक पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों की तुलना में ये कम-हानि परिचालन विशेषताएँ इंजन विश्लेषण को सरल बनाती हैं।<ref name=West/>{{rp|113}}
पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों की तुलना में इस डिज़ाइन के कई फायदे हैं। टीएमजी को [[टांकना]] ट्यूबलर या फिनेड हीटर की आवश्यकता से बचने की अनुमति देकर हीटर की सादगी लागत को बहुत कम कर देती है, जो एक पारंपरिक स्टर्लिंग इंजन की लागत का 40% हो सकता है।<ref>{{cite book
पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों की तुलना में इस डिज़ाइन के कई फायदे हैं। टीएमजी को [[टांकना]] ट्यूबलर या फिनेड हीटर की आवश्यकता से बचने की अनुमति देकर हीटर की सादगी लागत को बहुत कम कर देती है, जो पारंपरिक स्टर्लिंग इंजन की लागत का 40% हो सकता है।<ref>{{cite book
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डिसप्लेज़र एक [[स्टेनलेस स्टील]] का कैन है, जिसका व्यास 27 सेमी है। यह एक 27.4 सेमी व्यास वाले सिलेंडर में केंद्रित एक लो-लॉस प्लानर मेटल [[वसंत (उपकरण)]] द्वारा निलंबित है। 2 मिमी रेडियल क्लीयरेंस को एक पतले, खुले सिरे वाले सिलेंडर द्वारा दो संकेंद्रित एनलस (गणित) अंतरालों में विभाजित किया जाता है, जो इंजन के सिलेंडर से जुड़ा होता है। यह वलय पुनर्योजी ताप विनिमायक के रूप में कार्य करता है, जो [[तार की जाली]] | वायर-मेश प्रकार की तुलना में बहुत कम खर्चीला है।
डिसप्लेज़र [[स्टेनलेस स्टील]] का कैन है, जिसका व्यास 27 सेमी है। य 27.4 सेमी व्यास वाले सिलेंडर में केंद्रित लो-लॉस प्लानर मेटल [[वसंत (उपकरण)]] द्वारा निलंबित है। 2 मिमी रेडियल क्लीयरेंस को पतले, खुले सिरे वाले सिलेंडर द्वारा दो संकेंद्रित एनलस (गणित) अंतरालों में विभाजित किया जाता है, जो इंजन के सिलेंडर से जुड़ा होता है। यह वलय पुनर्योजी ताप विनिमायक के रूप में कार्य करता है, जो [[तार की जाली]] के प्रकार की तुलना में बहुत कम खर्चीला है।


इंजन एक फ्री-सिलेंडर डिज़ाइन है, जिसमें पूरे इंजन को स्प्रिंग्स पर लगाया जाता है और थोड़ा कंपन करने की अनुमति दी जाती है। यह [[अप्रसन्नता]] को पावर पिस्टन की गति और [[रैखिक अल्टरनेटर]]|लीनियर-अल्टरनेटर मैग्नेट में मैग्नेट से सकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा संचालित करने की अनुमति देता है, जिसका संयुक्त वजन 10 किलो है।
इंजन फ्री-सिलेंडर डिज़ाइन है, जिसमें पूरे इंजन को स्प्रिंग्स पर लगाया जाता है और थोड़ा कंपन करने की अनुमति दी जाती है। यह [[अप्रसन्नता]] को पावर पिस्टन की गति और [[रैखिक अल्टरनेटर]]|लीनियर-अल्टरनेटर मैग्नेट में मैग्नेट से सकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा संचालित करने की अनुमति देता है, जिसका संयुक्त वजन 10 किलो है।


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|-
|-
! Engine Parameter
! इंजन पैरामीटर
! HoMach TMG 120 Spec
! होमैक टीएमजी 120 युक्ति
|-
|-
| Indicated power
| संकेतित शक्ति
| 170 W
| 170 W
|-
|-
| Shaft power
| शाफ्ट शक्ति
| 150 W
| 150 W
|-
|-
| Heat input
| ऊष्मा इनपुट
| 1500 W
| 1500 W
|-
|-
| Thermal to mechanical efficiency
| यांत्रिक दक्षता के लिए थर्मल
| 10%
| 10%
|-
|-
| Engine frequency
| इंजन आवृत्ति
| 110&nbsp;Hz
| 110&nbsp;Hz
|-
|-
| charge Pressure
| चार्ज दबाव
| 0.2 MPa
| 0.2 MPa
|-
|-
| Displacer diameter
| विस्थापक व्यास
| 26.0&nbsp;cm
| 26.0&nbsp;cm
|-
|-
| displacer stroke
| विस्थापित स्ट्रोक
| 0.2&nbsp;cm
| 0.2&nbsp;cm
|-
|-
| Displacer swept volume
| विस्थापक स्वेप्ट वॉल्यूम
| 110&nbsp;cm³
| 110&nbsp;cm³
|-
|-
| Power piston diaphragm outer diameter
| पावर पिस्टन डायाफ्राम बाहरी व्यास
| 35.2&nbsp;cm
| 35.2&nbsp;cm
|-
|-
| Power piston diaphragm stroke
| पावर पिस्टन डायाफ्राम स्ट्रोक
| 0.152&nbsp;cm
| 0.152&nbsp;cm
|-
|-
| Power piston diaphragm swept volume
| पावर पिस्टन डायाफ्राम स्वेप्ट वॉल्यूम
| 110&nbsp;cm³
| 110&nbsp;cm³
|-
|-
| Phase angle
| अवस्था कोण
| ~90 degrees
| ~90 degrees
|-
|-
| Moving mass (Power piston and alternator magnets)  
| मूविंग मास (पावर पिस्टन और अल्टरनेटर मैग्नेट)  
| 10&nbsp;kg
| 10&nbsp;kg
|-
|-
| Total engine mass
| कुल इंजन द्रव्यमान
| ~80&nbsp;kg
| ~80&nbsp;kg
|-
|-
| Operating life
| परिचालन जीवन
| over 90000 hours
| 90000 घंटे से अधिक
|-
|-
| Helium replenishment (7 liters, at unknown pressure)  
| हीलियम पुनःपूर्ति (7 लीटर, अज्ञात दबाव पर)  
| every 22500 hours on average
| औसतन हर 22500 घंटे
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अद्वितीय पावर पिस्टन का आविष्कार कुक-यारबोरो द्वारा किया गया था, और इसे आर्टिकुलेटेड डायफ्राम कहा जाता है। इसमें 35 सेमी के बाहरी व्यास और 26 सेमी के आंतरिक व्यास के साथ एक स्टेनलेस स्टील एनुलस होता है। इस वलय को दो लचीले रबर ओ-रिंगों द्वारा बाहरी किनारे पर इंजन से जोड़ा जाता है, और आंतरिक किनारे पर इसे इसी तरह से जकड़ा जाता है, इस मामले में एक कठोर केंद्र हब जो पिस्टन के केंद्र को बनाता है। ओ-रिंग्स फ्लेक्स हैं लेकिन स्लाइड नहीं करते हैं, इस प्रकार किसी स्नेहक की आवश्यकता नहीं होती है और पूरी मशीन में नगण्य घिसाव होता है।
अद्वितीय पावर पिस्टन का आविष्कार कुक-यारबोरो द्वारा किया गया था, और इसे आर्टिकुलेटेड डायफ्राम कहा जाता है। इसमें 35 सेमी के बाहरी व्यास और 26 सेमी के आंतरिक व्यास के साथ स्टेनलेस स्टील एनुलस होता है। इस वलय को दो लचीले रबर ओ-रिंगों द्वारा बाहरी किनारे पर इंजन से जोड़ा जाता है, और आंतरिक किनारे पर इसे इसी तरह से जकड़ा जाता है, इस मामले में एक कठोर केंद्र हब जो पिस्टन के केंद्र को बनाता है। ओ-रिंग्स फ्लेक्स हैं लेकिन स्लाइड नहीं करते हैं, इस प्रकार किसी स्नेहक की आवश्यकता नहीं होती है और पूरी मशीन में नगण्य घिसाव होता है।


संपीड़न स्थान पावर-पिस्टन हब और विस्थापक के बीच स्थित है, और यह स्थान पावर पिस्टन के माध्यम से सीधे चालन द्वारा ठंडा होता है। टीएमजी के एक विकासात्मक मॉडल में एक डबल आर्टिकुलेटेड डायफ्राम होता है जिसमें ठंडा पानी होता है, जिसे [[थर्मोसाइफन]] द्वारा पंप किया जाता है। कम्प्रेशन स्पेस की गहराई 0.2 से 2.7 मिमी तक भिन्न होती है, जैसा कि 2 मिमी डिसप्लेसर स्ट्रोक और 1.5 मिमी पावर पिस्टन स्ट्रोक 90 डिग्री फेज से बाहर चलकर नियंत्रित होता है।
संपीड़न स्थान पावर-पिस्टन हब और विस्थापक के बीच स्थित है, और यह स्थान पावर पिस्टन के माध्यम से सीधे चालन द्वारा ठंडा होता है। टीएमजी के विकासात्मक मॉडल में डबल आर्टिकुलेटेड डायफ्राम होता है जिसमें ठंडा पानी होता है, जिसे [[थर्मोसाइफन]] द्वारा पंप किया जाता है। कम्प्रेशन स्पेस की गहराई 0.2 से 2.7 मिमी तक भिन्न होती है, जैसा कि 2 मिमी डिसप्लेसर स्ट्रोक और 1.5 मिमी पावर पिस्टन स्ट्रोक 90 डिग्री फेज से बाहर चलकर नियंत्रित होता है।


टीएमजी इंजन पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों में आम तौर पर होने वाली कई आर्थिक और यांत्रिक कठिनाइयों पर सफलतापूर्वक काबू पा लेता है। हालाँकि, इस डिज़ाइन की कुछ सीमाएँ हैं। साधारण, कम लागत वाला वलयाकार रीजेनरेटर अन्य प्रकारों की तुलना में अक्षम है, (और यह इस इंजन की केवल 10% की कम तापीय दक्षता में योगदान देता है)। व्यक्त डायाफ्राम की यांत्रिक सीमाएं केवल अनुमानित 3 मिमी के अधिकतम स्ट्रोक की अनुमति देती हैं। ये विशेषताएँ इस डिज़ाइन के इंजन से अधिकतम प्राप्य शक्ति को लगभग 500 - 1000 वाट तक सीमित करती हैं।<ref name=West/>{{rp|195}} फिर भी, कम लागत वाले स्टर्लिंग इंजन के लिए इस उच्च स्तर की विश्वसनीयता और परिचालन जीवन प्राप्त करना दुर्लभ है, जिसे केवल डिजाइन की सरलता के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।
टीएमजी इंजन पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों में आम तौर पर होने वाली कई आर्थिक और यांत्रिक कठिनाइयों पर सफलतापूर्वक काबू पा लेता है। हालाँकि, इस डिज़ाइन की कुछ सीमाएँ हैं। साधारण, कम लागत वाला वलयाकार रीजेनरेटर अन्य प्रकारों की तुलना में अक्षम है, (और यह इस इंजन की केवल 10% की कम तापीय दक्षता में योगदान देता है)। व्यक्त डायाफ्राम की यांत्रिक सीमाएं केवल अनुमानित 3 मिमी के अधिकतम स्ट्रोक की अनुमति देती हैं। ये विशेषताएँ इस डिज़ाइन के इंजन से अधिकतम प्राप्य शक्ति को लगभग 500 - 1000 वाट तक सीमित करती हैं।<ref name=West/>{{rp|195}} फिर भी, कम लागत वाले स्टर्लिंग इंजन के लिए इस उच्च स्तर की विश्वसनीयता और परिचालन जीवन प्राप्त करना दुर्लभ है, जिसे केवल डिजाइन की सरलता के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

Revision as of 21:39, 11 February 2023

मुफ्त शरीर आरेख; मामले के साथ पिस्टन की बातचीत मॉडलिंग

हार्वेल टीएमजी स्टर्लिंग इंजन, थर्मो-मैकेनिकल जेनरेटर के लिए संक्षिप्त नाम, का आविष्कार 1967 में टेड_कूक-यारबोरो|ई द्वारा किया गया था। यूनाइटेड किंगडम परमाणु ऊर्जा प्राधिकरण के हारवेल लैब्स में एच। कुक-यारबोरो।[1][2][3][4] यह कम लागत और बहुत लंबे जीवन के साथ दूरस्थ विद्युत शक्ति स्रोत होने का इरादा था, हालांकि कुछ दक्षता का त्याग करके। टीएमजी (मॉडल टीएमजी120) समय एकमात्र स्टर्लिंग इंजन था जिसे होमच सिस्टम्स लिमिटेड, इंग्लैंड नामक निर्माता द्वारा बेचा जाता था।[5]


विवरण

इंजन में इज़ोटेर्माल सिलेंडर (इंजन) के पास है क्योंकि 1) हीटर क्षेत्र पूरे सिलेंडर के अंत को कवर करता है, 2) यह छोटा स्ट्रोक उपकरण है, जिसमें चौड़े उथले सिलेंडर होते हैं, जो उच्च सतह क्षेत्र से आयतन अनुपात देते हैं, 3) औसत मोटाई गैस की जगह लगभग 0.1 सेमी है, और 4) काम करने वाला द्रव हीलियम है, स्टर्लिंग इंजन के लिए अच्छे तापीय गुणों वाली गैस है।

इंजन के डिसप्लेजर का भी बहुत कम हानि होता है। अधिक पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों की तुलना में ये कम-हानि परिचालन विशेषताएँ इंजन विश्लेषण को सरल बनाती हैं।[5]: 113  पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों की तुलना में इस डिज़ाइन के कई फायदे हैं। टीएमजी को टांकना ट्यूबलर या फिनेड हीटर की आवश्यकता से बचने की अनुमति देकर हीटर की सादगी लागत को बहुत कम कर देती है, जो पारंपरिक स्टर्लिंग इंजन की लागत का 40% हो सकता है।[6] हीटर और कूलर के लिए हीट एक्सचेंजर्स यंत्रवत् तुच्छ हैं। पुनर्योजी साधारण वलय है, जिसे चपटी प्लेट कहा जाता है। सिलेंडर की दीवार और विस्थापक के साथ, कुल चार पुनर्जनन सतहें हैं। टीएमजी फ्री पिस्टन इंजन है। कोई रोलिंग बियरिंग (मैकेनिकल) या स्लाइडिंग सिलेंडर सील नहीं है, इस प्रकार बहुत कम घर्षण या घिसाव होता है। काम करने की जगह को हर्मेटिक रूप से सील कर दिया जाता है, जिससे इसे कई हजारों घंटों तक दबाव वाली हीलियम गैस रखने की अनुमति मिलती है।

डिसप्लेज़र स्टेनलेस स्टील का कैन है, जिसका व्यास 27 सेमी है। य 27.4 सेमी व्यास वाले सिलेंडर में केंद्रित लो-लॉस प्लानर मेटल वसंत (उपकरण) द्वारा निलंबित है। 2 मिमी रेडियल क्लीयरेंस को पतले, खुले सिरे वाले सिलेंडर द्वारा दो संकेंद्रित एनलस (गणित) अंतरालों में विभाजित किया जाता है, जो इंजन के सिलेंडर से जुड़ा होता है। यह वलय पुनर्योजी ताप विनिमायक के रूप में कार्य करता है, जो तार की जाली के प्रकार की तुलना में बहुत कम खर्चीला है।

इंजन फ्री-सिलेंडर डिज़ाइन है, जिसमें पूरे इंजन को स्प्रिंग्स पर लगाया जाता है और थोड़ा कंपन करने की अनुमति दी जाती है। यह अप्रसन्नता को पावर पिस्टन की गति और रैखिक अल्टरनेटर|लीनियर-अल्टरनेटर मैग्नेट में मैग्नेट से सकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा संचालित करने की अनुमति देता है, जिसका संयुक्त वजन 10 किलो है।

इंजन पैरामीटर होमैक टीएमजी 120 युक्ति
संकेतित शक्ति 170 W
शाफ्ट शक्ति 150 W
ऊष्मा इनपुट 1500 W
यांत्रिक दक्षता के लिए थर्मल 10%
इंजन आवृत्ति 110 Hz
चार्ज दबाव 0.2 MPa
विस्थापक व्यास 26.0 cm
विस्थापित स्ट्रोक 0.2 cm
विस्थापक स्वेप्ट वॉल्यूम 110 cm³
पावर पिस्टन डायाफ्राम बाहरी व्यास 35.2 cm
पावर पिस्टन डायाफ्राम स्ट्रोक 0.152 cm
पावर पिस्टन डायाफ्राम स्वेप्ट वॉल्यूम 110 cm³
अवस्था कोण ~90 degrees
मूविंग मास (पावर पिस्टन और अल्टरनेटर मैग्नेट) 10 kg
कुल इंजन द्रव्यमान ~80 kg
परिचालन जीवन 90000 घंटे से अधिक
हीलियम पुनःपूर्ति (7 लीटर, अज्ञात दबाव पर) औसतन हर 22500 घंटे

[5]: 109 

अद्वितीय पावर पिस्टन का आविष्कार कुक-यारबोरो द्वारा किया गया था, और इसे आर्टिकुलेटेड डायफ्राम कहा जाता है। इसमें 35 सेमी के बाहरी व्यास और 26 सेमी के आंतरिक व्यास के साथ स्टेनलेस स्टील एनुलस होता है। इस वलय को दो लचीले रबर ओ-रिंगों द्वारा बाहरी किनारे पर इंजन से जोड़ा जाता है, और आंतरिक किनारे पर इसे इसी तरह से जकड़ा जाता है, इस मामले में एक कठोर केंद्र हब जो पिस्टन के केंद्र को बनाता है। ओ-रिंग्स फ्लेक्स हैं लेकिन स्लाइड नहीं करते हैं, इस प्रकार किसी स्नेहक की आवश्यकता नहीं होती है और पूरी मशीन में नगण्य घिसाव होता है।

संपीड़न स्थान पावर-पिस्टन हब और विस्थापक के बीच स्थित है, और यह स्थान पावर पिस्टन के माध्यम से सीधे चालन द्वारा ठंडा होता है। टीएमजी के विकासात्मक मॉडल में डबल आर्टिकुलेटेड डायफ्राम होता है जिसमें ठंडा पानी होता है, जिसे थर्मोसाइफन द्वारा पंप किया जाता है। कम्प्रेशन स्पेस की गहराई 0.2 से 2.7 मिमी तक भिन्न होती है, जैसा कि 2 मिमी डिसप्लेसर स्ट्रोक और 1.5 मिमी पावर पिस्टन स्ट्रोक 90 डिग्री फेज से बाहर चलकर नियंत्रित होता है।

टीएमजी इंजन पारंपरिक स्टर्लिंग इंजनों में आम तौर पर होने वाली कई आर्थिक और यांत्रिक कठिनाइयों पर सफलतापूर्वक काबू पा लेता है। हालाँकि, इस डिज़ाइन की कुछ सीमाएँ हैं। साधारण, कम लागत वाला वलयाकार रीजेनरेटर अन्य प्रकारों की तुलना में अक्षम है, (और यह इस इंजन की केवल 10% की कम तापीय दक्षता में योगदान देता है)। व्यक्त डायाफ्राम की यांत्रिक सीमाएं केवल अनुमानित 3 मिमी के अधिकतम स्ट्रोक की अनुमति देती हैं। ये विशेषताएँ इस डिज़ाइन के इंजन से अधिकतम प्राप्य शक्ति को लगभग 500 - 1000 वाट तक सीमित करती हैं।[5]: 195  फिर भी, कम लागत वाले स्टर्लिंग इंजन के लिए इस उच्च स्तर की विश्वसनीयता और परिचालन जीवन प्राप्त करना दुर्लभ है, जिसे केवल डिजाइन की सरलता के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

संदर्भ

  1. ↑ GB 1252258, "Stirling-motor" 
  2. ↑ GB 1397548, "Stirling cycle heat engines" 
  3. ↑ GB 1539034, "Resilient coupling devices" 
  4. ↑ GB 2136087, "Annular Spring" 
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 Colin D. West (1986). Principles and Applications of Stirling Engines. ISBN 0-442-29237-6. p. 195, 113, 109, 195
  6. ↑ Clifford.M.Hargreaves (1991). The Philips Stirling Engine. ISBN 0-444-88463-7.
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