Δυναμική και θερμοδυναμική μοντελοποίηση ψυκτικής μηχανής Stirling - Καραθάνου, Ελισάβετ (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2016)
Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην δυναμική και θερμοδυναμική μοντελοποίηση των ψυκτικών μηχανών Stirling. Μία μηχανή Stirling, εργοπαραγωγός ή ψυκτική, αποτελείται από έναν χώρο συμπίεσης, έναν χώρο εκτόνωσης κι έναν αναγεννητή και συνήθως διαθέτει δύο εναλλάκτες θερμότητας. Σε όλους αυτούς τους όγκους κινείται το εργαζόμενο μέσο, το οποίο εν προκειμένω θεωρείται ότι είναι ο αέρας. Εφαρμόστηκε ένα ήδη προϋπάρχον μοντέλο το οποίο επιλύει τις γενικές μορφές των εξισώσεων διατήρησης ενέργειας και μάζας με τη χρήση συνήθων και μερικών διαφορικών εξισώσεων. Το μοντέλο αυτό δεν είναι ιδανικό αλλά προσεγγίζει το πραγματικό μέσω της μελέτης απωλειών. Στη συνέχεια, διαστασιολογήθηκε μία ψυκτική μηχανή Stirling, η οποία βασίζεται στο μοντέλο αυτό και λειτουργεί με ισχύ 9000 Btu/h, ώστε να συγκριθεί ο συντελεστής απόδοσής της για λειτουργία ψύξης και θέρμανσης με αυτόν ενός κλιματιστικού του εμπορίου της ίδιας ισχύος. Για να επιτευχθεί η διαστασιολόγηση αυτή πραγματοποιήθηκε ανάλυση ευαισθησίας, ώστε να γίνει κατανοητό το πώς επιδρούν κάποιες παράμετροι, μεταξύ των οποίων η διάμετρος της μηχανής, οι όγκοι εμβολισμού και οι νεκροί όγκοι για τους χώρους συμπίεσης κι εκτόνωσης, η διαφορά φάσης των εμβόλων, τα χαρακτηριστικά του αναγεννητή και ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του αέρα εντός της μηχανής στην ψυκτική της ισχύ. Η μέθοδος αυτή συνδυάστηκε, στη συνέχεια, με μία μέθοδο βελτιστοποίησης κάποιων παραμέτρων, όπως του νεκρού όγκου της μηχανής, του όγκου εμβολισμού ή της διαφοράς φάσης των εμβόλων, ώστε να μεγιστοποιηθεί η ψυκτική ισχύς της μηχανής. Για τα υπόλοιπα μεγέθη χρησιμοποιήθηκε παραμετρική ανάλυση, για να βρεθεί ο κατάλληλος συνδυασμός όλων των παραμέτρων της ψυκτικής μηχανής, ώστε να επιτευχθεί η απαιτούμενη ισχύς των 9000 Btu/h σε ψύξη και θέρμανση σε συνδυασμό με τον καλύτερο δυνατό συντελεστή απόδοσης για τις δύο αυτές λειτουργίες. Τα αποτελέσματα της εργασίας δείχνουν τον συντελεστή απόδοσης της Stirling να ξεπερνά τελικά αυτόν του κλιματιστικού.