In this investigation, exergy-based optimization was carried out on two configurations of solar thermal collectors. A set of control sensors were utilized to control the performance of the system and monitor the design variables, that is, inlet and outlet temperature of the solar fluid, ambient temperature, incident solar flux, and required mechanical and electrical work in the system. The fluid temperature was considered to vary in the range of 120-180 C with respect to technical and economic considerations. The collector surface area was considered 606 m 2 in both configurations, and a medium solar incident was considered about 520 W/m 2 . The maximum acceptable temperature difference is obtained as function of the input temperature. The technical limitation is plotted for both configurations of solar collectors. It was noticed that the exergy flow of simple evacuated tubes can reach the maximum value when the input temperature is greater than 115 C for an incident solar flow, from 250 W/m 2 up to the limit of 950 W/m 2 . Exergy analysis demonstrated that more control is required on the temperature control to obtain the optimum performance of the solar collector. Thus, applying exergy optimization approach can be very useful to guide control system, the maximum outlet temperature being a key variable on the performance of the collectors.
Résumé -Solutions analytiques et optimisation du cycle de Schmidt irréversible à régénération imparfaite appliquées aux 3 types classiques de moteur Stirling -Le "vieux" moteur Stirling est l'un des moteurs à sources multiples d'énergie les plus prometteurs pour le futur. Des modèles élémentaires simples et réalistes sont utiles pour faciliter l'optimisation de configurations préliminaires du moteur. En plus de nouvelles solutions analytiques qui réduisent fortement le temps de calcul, cette étude du cycle moteur de Schmidt-Stirling modifié est entreprise avec le point de vue de l'ingénieur en introduisant les exo-irréversibilités dues aux transferts thermiques. Les paramètres de référence sont des contraintes technologiques ou physiques : la pression maximum, le volume maximum, les températures de paroi extrêmes et la conductance totale, alors que les paramètres d'optimisation ajustables sont le rapport volumétrique de compression, les rapports de volume mort, le déphasage des volumes balayés, les caractéristiques du gaz, le rapport des conductances "chaude" et "froide" et l'efficacité du régénérateur. Des expressions analytiques nouvelles pour les caractéristiques de fonctionnement du moteur : puissance, travail, rendement, pression moyenne, vitesse maximale, sont établies et quelques nombres de références adimensionnels ou pas sont présentés ainsi que des exemples d'optimisation de la puissance en fonction de la vitesse réduite (adimensionnelle), du rapport des volumes et de l'angle de déphasage.
Abstract -Analytical Solutions and Optimization of the Exo-Irreversible Schmidt Cycle with Imperfect Regeneration for the 3 Classical Types of Stirling Engine
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