Raamwerk 2004 · Web viewVoordat er verder ingegaan wordt op de praktijk situatie waarbij de...

Serieproduct 2

Meetinstallatie

WH18c2

Serieproduct 2

Meetinstallatie

WH18c2

Rijswijk

13 april 2008

Stirling

Voorwoord

Dit rapport is bedoeld voor het management van het bedrijf stirling en de docenten van de TH Rijswijk.

Het project is tot stand gekomen na markt onderzoek door het bedrijf en bestaat uit een projectgroep van 6 leerlingen van de TH Rijswijk. Het project heeft vorm gekregen met behulp van methodisch ontwerpen en is afgesloten met het realiseren van een prototype.

Als projectgroep zouden we de volgende mensen willen bedanken voor de ondersteuning van het project: meneer van Steijn en de heer Smulders

Inhoudsopgave

Samenvatting.................................................................................................................4Inleiding..........................................................................................................................51. Plan van aanpak.....................................................................................................6

1.1. Opdracht formulering...................................................................................................71.2. Opdracht omschrijving.................................................................................................71.3. Doelstelling.................................................................................................................. 81.4. Projectgrenzen............................................................................................................91.5. Projectopzet en taakverdeling.....................................................................................91.6. Eisen en Wensen......................................................................................................101.7. Planning....................................................................................................................11

2. Analyse van de werking van een stirlingmotor................................................131.8. Hoe is de stirlingmotor ontstaan:...............................................................................131.9. De werking van een stirlingmotor..............................................................................141.10. Regenerator..............................................................................................................15

3. Analyse onderdelen op functionele eigenschappen........................................164. Concepten............................................................................................................18

1.11. Temperatuurmeting...................................................................................................181.12. Toerentalmeting........................................................................................................181.13. koppelmeting.............................................................................................................191.14. Vermogensmeting.....................................................................................................191.15. rendementsbepaling..................................................................................................201.16. Bevestigingsmethode................................................................................................201.17. Overbreng methode..................................................................................................201.18. Morfologisch overzicht...............................................................................................21

5. Keuze eindconcept..............................................................................................221.19. Methode van Kesselring............................................................................................221.20. Grafiek....................................................................................................................... 23

6. Het gekozen eindconcept...................................................................................241.21. Algemeen..................................................................................................................241.22. Koppel Meting...........................................................................................................261.23. Wrijving..................................................................................................................... 261.24. Bepalen wrijving coëfficiënt.......................................................................................301.25. Vermogenberekening................................................................................................301.26. Rendementsbepaling................................................................................................30

7. Planning en werkvoorbereiding.........................................................................311.27. werk voorbereiding....................................................................................................311.28. Voor Calculatie..........................................................................................................331.29. Productie planning....................................................................................................351.30. Werkplaats Planning.................................................................................................371.31. Kwaliteitscontrole......................................................................................................38

8.....................................................................................................................................389. Taakverdeling voor het Ontwerp verslag..........................................................3910. Conclusie..........................................................................................................40Literatuurlijst.............................................................Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.

Bijlagen..........................................................................................................................41

Serieproduct 2 Ontwerp verslag Pagina 4 van 42

SamenvattingHet ontwerp van de testinstallatie dat ontstaan is via methodisch ontwerpen is een combinatie van ideeën van verschillende groepsleden. Via de Kesselring methode is aangetoond dat het eindontwerp het dichtst bij de idealen oplossing ligt en zowel productie als gebruiksvriendelijk is.

Het rapport richt zich volledig op het produceren van een testinstallatie als serieproduct. Omdat de kosten van de productie van een serieproduct sterk afhankelijk is van het aantal onderdelen is het ontwerp zo simpel mogelijk gehouden en bestaat voor een groot deel uit koop of standaard onderdelen.

Het bouwen en de procesrapportage zijn de belangrijkste onderdelen van dit rapport. De meetresultaten zijn niet uitgewerkt, omdat dat niet binnen de doelstelling van dit rapport valt. Wat er met de metingen is aangetoond, is dat het principe werkt en dat met de juiste apparatuur een nauwkeurige meting mogelijk is. Het speerpunt van het ontwerp is dat het theoretisch onderbouwd is en daarmee ook bewezen kan worden. De nauwkeurigheid van het ontwerp hangt in grote mate af van de nauwkeurigheid waarmee het wrijvingscoëfficiënt bepaald wordt. Dit is voorlopig op een vrij simpele manier gedaan maar hiermee is aangetoond dat een bedrijf dat over de juiste apparatuur beschikt dit eenmalig nauwkeurig kan doen.


Inleiding

Na onderzoek is er gebleken dat er vraag is voor een goede meetopstelling vanuit een online communitie die via forums hun stirlingmotoren met elkaar vergelijken.

Om in te springen op de trend die zich ontwikkeld. Moet er een meetopstelling worden ontwikkeld die betaalbaar is en gemakkelijk is in het gebruik.In dit verslag is onderzocht wat de beste optie is voor de meetopstelling voor een stirlingmotor. Deze meetopstelling moet in serie worden geproduceerd en moet dus zo simpel mogelijk worden. Er moeten ongeveer 2000 stuks worden geproduceerd.

De meetinstallatie is ontwikkeld met behulp van de kesselring methode. Deze methode maakt het mogelijk om overzichtelijk en gestructureerd naar een eind oplossing te werken die het beste geschikt is voor dit project.


1. Plan van aanpakElk goed project begint met een oriëntatie van het project, zonder goede verkenning van het onderwerp is het mogelijk dat de opdracht verkeerd wordt begrepen. Dit zal leiden tot een eindproduct dat niet aan de eisen voldoet die zijn gesteld door het management.

Beschrijving van de organisatieStirling is een fabricage en assemblage bedrijf dat zich specialiseert in het leveren van stirlingmotoren. Deze stirlingmotoren variëren van hightech motoren voor warmtepompen tot kleine werkende zelfbouw modellen voor op de schoorsteen mantel. Het bedrijf bestaat uit 2 kantoren en een fabricage fabriek. Het kantoor op de Vwolaan houdt zich bezig met de ontwikkeling van Stirlingmotoren, in het hoofdkantoor aan het Mboplein is het management gevestigd en hier worden de randproducten van de stirlingmotor ontwikkeld. De producten van beide kantoren worden in de fabriek gefabriceerd en geassembleerd.

Totstandkoming van het projectHet bedrijf stirling heeft na langdurig marktonderzoek geconcludeerd dat er vraag is naar een nieuwe versie van het bouwpakket van de stirlingmotor. Hiernaast is er ook vraag naar een meetinstallatie voor dit bouwpakket, zodat de bouwers elkaar creaties kunnen vergelijken. Uit het onderzoek is gebleken dat er een grote online communitie bestaat die het vermogen, koppel, toerental, enz. met elkaar vergelijkt. Het bedrijf wil graag inspelen op deze trend.


1.1. Opdracht formuleringDe opdracht is het ontwikkelen van een meetopstelling voor het bouwpakket van de stirlingmotor.

1.2. Opdracht omschrijvingHet management van stirling heeft besloten dat er een bouwpakket voor een stirlingmotor moet worden ontworpen en op de markt gebracht moet worden, ook moet er voor dit bouwpakket een meet installatie worden ontwikkeld die de prestaties van de motor kan weergeven. Het ontwerpen van de stirlingmotor wordt gedaan door de research en development afdeling van het kantoor op de Vwolaan. De meetinstallatie moet worden ontworpen door de R&D afdeling op het hoofdkantoor.

Als R&D afdeling op het hoofdkantoor krijgen we de opdracht om een meetinstallatie voor de prestaties te ontwerpen en produceren voor de stirlingmotor. Deze meetinstallatie is bedoeld om de klanten die de stirlingmotor kopen de mogelijkheid geven om de prestaties van hun bouwpakket te kunnen meten. Het is de bedoeling dat deze installatie los wordt verkocht naast het bouwpakket. De installatie wordt volledig geassembleerd geleverd aan de klant. Naar verwachting moeten er ongeveer 2000 exemplaren van deze installatie worden geproduceerd.

De waarden die eventueel gemeten kunnen worden zijn; toerental, vermogen, koppel, cilinderinhoud, enz. . Er moet goed worden nagedacht over; de fixatie van de motor, met welke meetprincipes er het beste kan worden gewerkt en hoe de gemeten waarden worden gepresenteerd. De meetopstelling moet worden ontworpen via het proces van methodische ontwerpen.

Voor het ontwikkelen van de meetopstelling zijn er in totaal 7 weken beschikbaar. In deze 7 weken moet er het volgende worden afgeleverd; een volledig ontwerp verslag, werktekeningen van de uiteindelijke opstelling en een werkend prototype van de opstelling.


1.3. DoelstellingOp welke wijze kan het beste een Meetopstelling voor het meten van de prestaties van een stirlingmotor worden ontwikkeld?Dit is de centrale vraag waar antwoord op moet worden gezocht tijdens de ontwikkeling van de meetopstelling. Deze hoofdvraag is te splitsen in meerdere deelvragen. Welke waarden moeten er allemaal worden gemeten, hoe worden de waardes gemeten, met welke nauwkeurigheid willen we meten en hoe garanderen we dit, hoe wordt de stirlingmotor gefixeerd aan de opstelling en hoe worden de gemeten waardes gepresenteerd. Bij al deze deelvragen moet er rekening gehouden worden met zaken zoals, hoe kunnen we de opstelling het beste fabriceren, welk materiaal is het beste geschikt voor de opstelling en hoe houden we de prijs beperkt.


1.4. ProjectgrenzenAangezien het ontwerpen van een testinstallatie een opdracht is die weinig grenzen kent hebben wij zelf de grenzen van het project benoemt. Een manier van het opstellen van grenzen is het maken van een pakket van eisen en wensen. Hierin wordt bijvoorbeeld vastgesteld wat de testinstallatie moet kunnen meten. Ook hebben we bepaald dat de te ontwerpen testinstallatie geschikt is voor één type stirlingmotor. Dit houdt in dat wij uit gaan van het ontwerp dat ons door de begeleiders wordt geboden en dat alleen dat type stirlingmotor getest kan worden op onze installatie. Wat betreft productie zal dit tijdens het project beperkt blijven tot de productie van een prototype. Het prototype wordt niet als bouwpakket ontworpen. Het project richt zich puur op het bouwen van de testinstallatie en het testen van een stirlingmotor. De resultaten van de test worden nog wel besproken, maar daar worden verder geen conclusies aan verbonden en er komt geen rapport van aanbevelingen betreft de stirlingmotor, zodat de testresultaten verbeterd kunnen worden. Dit project is voornamelijk bedoeld om bekendheid te krijgen met alles dat er bij een ontwikkeling van een product komt kijken. De nadruk ligt dus niet op het prototype maar op de weg ernaartoe.

1.5. Projectopzet en taakverdelingDe basis van dit project is de weg van het ontwikkelen van een product en niet het produceren van het product zelf. Het team bestaat uit 6 leden, Hajo Pereboom, Gilles de Combe, Mario Kortenoever, Pieter Bosma, Coen Verwer en Bart van Straalen. Hajo Pereboom is de projectleider en Pieter Bosma de notulist. Gilles de Combe is verantwoordelijk voor de redactie van het eindrapport. De verantwoordelijkheid voor het eindresultaat ligt bij teamleden.


1.6. Eisen en Wensen

Project eisen- De installatie heeft de mogelijkheid tot een vermogensmeting.- De installatie heeft de mogelijkheid tot een toerentalmeting.- De installatie heeft de mogelijkheid tot een koppelmeting.

Project wensen- De Installatie moet een representatief uiterlijk hebben.- De installatie heeft de mogelijkheid tot een rendement berekening.- De aflezing van de waardes is het liefste digitaal.- De installatie heeft de mogelijkheid tot een temperatuur meting.- De meting van de installatie moet nauwkeurig zijn.- Het resultaat moet reproduceerbaar zijn.


1.7. Planning


2. Analyse van de werking van een stirlingmotorOm een goede meting op een stirlingmotor te kunnen uitvoeren is het van belang dat de achterliggende werking goed wordt begrepen. Pas als het werkingsprincipe goed wordt begrepen kan er worden welke waardes en op welke manier deze gemeten worden. Als eerste wordt er gekeken naar de geschiedenis van de stirlingmotor zodat de achtergrond bekend is, hierna word de werking verklaard. Als laatste wordt er een manier bekeken om het rendement van de motor te verbeteren.

1.8. Hoe is de stirlingmotor ontstaan:Robert Stirling (1790- 1878) was dominee van de Presbyterian church of Schotland en tegelijkertijd een fanatieke knutselaar en uitvinder. Zijn levensjaren vallen samen met de eerste jaren van industriële revolutie waarvan de vraag naar energie gestild werd door duizenden stoommachines (dit waren uitvindingen van James Watt in 1776). Uit de medelijden met de slachtoffers van de steeds weer exploderende stoomketels ontstond bij hem het idee van de ontwikkeling van een machine die zonder die hoge stoomdruk kon werken.

Op 27 september 1816 vroeg hij patent aan op een heteluchtmotor die in 1818 zo ver ontwikkeld was dat die voor een mijnschacht in Ayrshire als waterpomp ingezet kon worden. Samen met zijn broer ontwikkelde hij zijn machine verder waarmee hij een voor die tijd ongekende efficiëntie van 18% bereikte. Hij stierf op 6 juni 1878 op 87 jarige leeftijd.

Aan het begin van de 20e eeuw waren er wereldwijd 250.000 Stirlingmotoren die als tafelventilator, waterpomp of aandrijving van een klein apparaat ingezet werden en huishoudens en kleine ambachtsbedrijven van mechanische energie voorzagen. Door de steeds wijdere verspreiding van de Otto, Diesel en elektromotor werden de Stirlingmotoren steeds verder van de markt verdrongen.

In de huidige tijd met groeiend milieubewustzijn en eindeloos stijgende aardolie prijzen is met de eenvoudige en stille stirlingmotor aan het herontdekken. Er worden ondertussen talloze varianten uitgevonden die steeds zuiniger, stiller en trillingsarmer worden en milieuvriendelijk met een willekeur aan warmtebronnen (waaronder ook zonne-energie) verwarmd kunnen worden.


1.9. De werking van een stirlingmotorNu we weten hoe de Stirlingmotor is ontstaan willen we ook graag weten hoe deze werkt. De werking van een stirlingmotor is in 4 stappen uit te leggen:

1. Een cilinder wordt verwarmd waardoor de verdringer-zuiger heen en weer beweegt in een gesloten ruimte tussen de hete en de koele zijde.

2. De verwarmde lucht wordt aan de koele zijde afgekoeld waardoor er een drukverschil ontstaat.

3. Door het steeds wisselen van de luchtdruk, wordt door de arbeidszuiger die verbonden is met de hoofdcilinder een vliegwiel aangedreven.

4. Een klein gedeelte van de energie wordt gebruikt om de verdringer te bewegen. Het systeem houdt zich zelf hierdoor in beweging

Fase 1:De verdringer zuiger gaat naar boven. De lucht wordt van het koele naar het hete verplaatst. De luchtdruk is binnen en buiten al snel gelijk. De arbeidszuiger is op het onderste dode punt aangekomen.

Figuur 2-1 fase 1

Fase 2:De verdringer zuiger is op het bovenste dode punt aangekomen. Alle lucht zit in het hete gedeelte, deze wordt verhit waardoor de druk toeneemt. De luchtdruk is nu binnen hoger dan buiten. Hierdoor wordt de arbeidszuiger naar boven verplaatst

Figuur 2-2 fase 2

Fase 3:De verdringer zuiger gaat naar beneden. De lucht wordt van het hete naar het koele gedeelte verplaatst. De luchtdruk is binnen en buiten al snel weer gelijk. De arbeidszuiger is in het bovenste dode punt aangekomen.

Figuur 2-3 fase 3


Fase 4:De verdringer zuiger is nu op het onderste dode punt aangekomen. Alle lucht zit in het koele gedeelte, deze lucht koelt af waardoor de druk af neemt. De luchtdruk is nu buiten groter dan binnen. Hierdoor wordt de arbeidszuiger naar beneden verplaatst

Figuur 2-4 fase 4

1.10. RegeneratorOm het rendement van een stirlingmotor te verbeteren wordt er gebruik gemaakt van een regenerator. De cilinder wordt aan de ene zijde verwarmd en aan de andere zijde weer afgekoeld. Dit afkoelen wordt gedaan, door de warmte via koelribben te geleiden en deze aan de buitenlucht af te geven. Deze warmte wordt opgevangen, zodat deze warmte weer kan worden gebruikt om de te verwarmde zijde te verwarmen. De regenerator is een soort warmtespons, hij moet goed warmte kunnen opslaan. De regenerator kan bijvoorbeeld bestaan uit staalwol, geperforeerd staalplaat, traliën.

Figuur 2-5 Pv diagram

In afbeelding 2-5 is een PV-diagram te zien van een stirlingmotor. De blauwe pijl laat zien dat er warmte wordt afgevoerd en de rode pijl laat zien dat er warmte wordt toegevoerd. Nu is goed te zien dat als de blauwe pijl de rode helpt, er minder energie nodig is om de zelfde hoeveelheid arbeid te verkrijgen.


3. Analyse onderdelen op functionele eigenschappen

De arbeidszuiger:De arbeidszuiger zorgt voor het begin van cyclus van de motor. De arbeidszuiger wordt door de lucht die uitzet naar buiten verdrongen en drijft daar de krukas mee aan.

Warmtekop:Het gedeelte dat verwarmd moet worden is de verwarmingskop. Als die verwarmd wordt dan zet de lucht in de kop uit en verdringt de verdringer zuiger naar buiten.

Koellichaam:De koellichamen zijn voor het afkoelen van de lucht zodat, de lucht in de warmte kop weer afkoelt. Meestal zijn deze van koper omdat dat goed geleid.

Drijfstang:De drijfstang brengt de kracht over van de zuiger naar de krukas en andersom.

Frame:Het frame dient ervoor dat het geheel stevig blijft staan en op zijn plaats houdt.

Vliegwiel:De functie van het vliegwiel is de om de Stirlingmotor gelijkmatiger te laten lopen, ook zorgt het vliegwiel ervoor dat de motor door draait, zonder vliegwiel zou de motor één arbeidsslag maken waarna er geen energie meer is om de motor door het dode punt te duwen om zo weer een nieuwe arbeidsslag te maken.

Bij het opgang brengen van het vliegwiel wordt er energie in gestopt, de energie in het vliegwiel heet “impuls” een impuls is een grootheid gerelateerd aan massa en snelheid. Deze kracht in de vorm van een bewegingsenergie kan tijdelijk opgeslagen worden in het vliegwiel.

Een grotere massa van het vliegwiel zorgt voor het langer vasthouden van de energie, bij een vliegwiel is het beter om de massa zo veel mogelijk aan de buitenkant van het vliegwiel te maken omdat de massa dan via een grotere arm gaat.

Krukas:De krukas is een heel belangrijk onderdeel in een motor, het is een excentrische as welke een translerende beweging omzet in een roterende beweging.Zonder de krukas kan de stirlingmotor niks aandrijven.In de Stirlingmotor zit een speciale variant van een normale krukas, omdat na een hoekverdraaiing van 90°C de verdringer zuiger aangedreven moet worden.Op de krukas zit het vliegwiel gemonteerd om de ontwikkelde roterende kracht op te slaan voor de volgende rotatie.


Verdringer zuiger:De verdringer zuiger heeft als doel de lucht in de verwarmde cilinder heen en weer te bewegen van het koude deel naar het hete deel en andersom. De verdringer zuiger moet een grotere speling hebben zodat de lucht er langs kan stromen.

Cilinder:In een Stirling motor zitten twee cilinders, één verdringer cilinder en één arbeidscilinder. Het principe van beide cilinders is hetzelfde, een cilinder bestaat altijd uit een buis met een bepaalde tolerantie, in de cilinder wordt druk opgebouwd of een vacuüm gecreëerd.Ook zorgt de cilinder voor een goede geleiding van de zuiger.


4. ConceptenVoor elke deel functie van de meetinstallatie zijn er meerdere concepten bedacht deze concepten zijn vervolgens in een morfologisch overzicht gezet en hieruit zijn 7 samengevoegde concepten gekozen.

1.11. Temperatuurmeting

ThermokoppelDe temperatuur kan gemeten worden met behulp van thermokoppels. Thermokoppel bestaat uit twee draden van verschillende metalen die aan elkaar verbonden zijn. Wanneer ertussen de 2 contactpunten een temperatuur verschil ontstaat zal er een spanningsverschil ontstaan, dit spanningsverschil is een maat voor de temperatuur. Het bereik van een koppel hangt af van de gebruikte materialen, het maximum bereik is van -270°C tot 2320°C.

Optische temperatuur metingEen optische temperatuurmeting bestaat uit een los apparaat dat met behulp van infrarood de temperatuur van een oppervlak bepaald.

Vloeistof thermometerDe goede oude vertrouwde thermometer werkt met behulp van een vloeistof die uitzet door het gevolg van een temperatuur stijging. Als dit aan een schaal gekoppeld wordt kan de temperatuur worden afgelezen. Het bereik van een vloeistof thermometer is van -39°C tot 350°C.

Bimetaal thermometersBimetaalthermometers maken gebruik van de verschillende uitzettingscoëfficiënten van 2 strips metaal die met elkaar zijn verbonden, als de temperatuur veranderd zal het bimetaal krom trekken.

1.12. Toerentalmeting

Elektronische schakelaar met pulsen tellerAan de as van de stirlingmotor wordt een schijf gemonteerd met een opening. Als deze schijf ronddraait kan er met behulp van verscheidene elektronische schakelaars worden bepaald waarneer de opening langskomt. Op het moment dat de opening langskomt dan zal de schakelaar sluiten, als de opening weer voorbij is opent de schakelaar weer. Het openen en sluiten van de schakelaar veroorzaakt een elektrisch puls. Het aantal pulsen kunnen we meten met een behulp van een pulsen teller. Door het aantal pulsen te tellen over een gemeten tijd kan het toerental worden berekend. Deze puls kan ook worden uitgelezen door een realtime toerentalmeter deze meter meet het tijdsverschil tussen 2 pulsen en berekend op basis hiervan het toerental.

SchrijfstiftEen aanslag draait mee met het vliegwiel. Op het moment dat de aanslag in de onderste stand komt wordt er een stift naar beneden gedrukt die een stip zet op een papiertje. Als de aanslag weer vrij is van de stift wordt de stift van het papier gedrukt door een veer. Na een gemeten tijd kan het papier onder de stift


worden verwijderd en kunnen het aantal stippen worden geteld. Hierna kan er met wat rekenwerk het toerental worden bepaald.

CentrifugaalDe aangedreven as van de stirlingmotor wordt gekoppeld aan een verticale as doormiddel van tandwielen of een aandrijfband. Aan deze verticale as worden 2 gewichtjes scharnierend opgehangen. Deze gewichtjes zullen bij het rondraaien van de as door de centrifugale kracht naar buiten worden gedrukt. De zwaartekracht houdt de gewichtjes naar beneden. Hoe hoger het toerental zal zijn hoe groter de centrifugale kracht zal zijn en hoe verder de gewichten naar buiten zullen bewegen. Hoe hoog de gewichtjes komen is een maat voor het toerental.

1.13. koppelmeting

drukdoosAls de stirlingmotor draait en een constant toerental heeft, wordt de motor belast met een elektrische rem (een omgekeerde elektromotor) door deze belasting wil de rem gaan draaien, hoe hoger het vermogen van de motor is hoe harder de rem wil gaan draaien. Het draaien van de rem word verhinderd door een loadcell. De loadcell zal de kracht meten waarmee de rem wil gaan draaien. Omdat de arm van de loadcell bekend is, is het koppel te berekenen.

unsterDe unster werkt hetzelfde als de drukdoos alleen wordt er nu in plaats van een loadcell een unster gebuikt.

wrijvingsweerstand van de as met een touwtjeOver de as van de stirlingmotor wordt een touwtje gehangen. Dit touwtje wordt aan een kant vastgemaakt en aan de andere kant worden er gewichtjes aan gehangen. Als de stirlingmotor draait, ontstaat er weerstand tussen de as en het touwtje. De grootte van deze weerstand is te bereken. Naarmate er meer gewicht aan het touwtje wordt toegevoegd zal er meer wrijving ontstaan en zal het koppel toenemen.

Berekenen met vermogen en toerentalAls het toerental en het vermogen bekend zijn is het koppel te bereken op basis van deze gegevens.

1.14. Vermogensmeting

Massa verplaatsen Voor het meten van het vermogen kan er het beste als eerste naar de formule voor vermogen worden gekeken. Vermogen is arbeid vermenigvuldigd met de tijd (P=W*T). De arbeid bestaat uit een kracht en afstand. Met deze gegevens is het voor de hand liggend dat we een massa gaan bewegen over een bekende afstand en hiervan de tijd gaan meten. Dit kan gerealiseerd worden door aan de as van de stirlingmotor een trommel te bevestigen, op deze trommel wordt een lijntje opgewikkeld. Aan dit lijntje is een gewicht bevestigd die als gevolg van het draaien van de motor een opgaande beweging zal hebben. Als van deze


opgaande beweging de afgelegde weg en de tijd meten, kunnen we hiermee het vermogen bepalen.

Via een dynamoMet een dynamo gekoppeld aan de as van de stirlingmotor kan het vermogen worden bepaald. Met de dynamo wordt een spanning opgewekt door deze spanning te gebruiken voor het oplichten van lichtjes gaat er een stroom lopen. Als de stroom en spanning gemeten wordt, kan het vermogen worden bepaald met de formule P=U*I.

Berekenen met gegevens van data opslag in een loggerMet behulp van de data toegevoerd van elektronische meet apparatuur kan het vermogen worden berekend met een logger.

Berekenen met het koppel en toerentalAls het koppel en toerental bekend zijn dan kan het vermogen hiermee worden berekend.

1.15. rendementsbepaling

Warmte elektrisch toevoerenDoor de warmte met een elektrische verwarmelement toe te voegen kan er heel nauwkeurig worden bepaald hoeveel vermogen er wordt geleverd. Dit kan worden bepaald met de formule P=u * I.

Stookwaarde van brandstof bepalenDoor de stookwaarde van de brandstof op te zoeken en te meten hoeveel brandstof er wordt toegevoerd, kan het toegevoerde vermogen worden bepaald.

1.16. Bevestigingsmethode

PlaatAlle onderdelen worden op een vlakke plaat gemonteerd met behulp van beugels en staanders.

beugeler wordt een beugel op de stirling geklemd, waarop alles gemonteerd wordt.

1.17. Overbreng methode

Verlengde asDe as van de stirlingmotor wordt vervangen door een nieuwe verlengde as waarop alle meet instrumenten worden gemonteerd.

TandwielenMet behulp van tandwielen wordt de meetapparatuur aangedreven.

Band of kettingmet behulp van een band of ketting wordt de meetapparatuur aangedreven.


1.18. Morfologisch overzichtTabel 1

Func

tie o

plos

sing

en

Bim

etaa

l the

rmom

eter

s

wrij

ving

swee

rsta

nd v

an d

e as

met

een

touw

tje

Ber

eken

en m

et g

egev

ens

van

data

ops

lag

in e

en

logg

er

Vlo

eist

of th

erm

omet

er

Cen

trifu

gaal

Ber

eken

en m

et v

erm

ogen

en

toer

enta

l

Ber

eken

en m

et h

et k

oppe

l en

toer

enta

l

Ban

d of

ket

ting

Opt

isch

e te

mpe

ratu

ur

met

ing

Sch

rijfs

tift

unst

er

Via

een

dyn

amo

Sto

okw

aard

e va

n br

ands

tof b

epal

en

beug

el

Tand

wie

len

Ther

mok

oppe

l

Ele

ktro

nisc

he s

chak

elaa

r m

et p

ulse

n te

ller

druk

doos

Mas

sa v

erpl

aats

en

War

mte

ele

ktris

ch

toev

oere

n

Pla

at

Ver

leng

de a

s

Func

tie w

aard

en

Tem

pera

tuur

met

ing

Toer

enta

l met

ing

Kop

pel m

etin

g

Ver

mog

ens

bepa

ling

Ren

dem

ent

bepa

ling

Bev

estig

ing

met

hode

Ove

rbre

ng m

etho

de


5. Keuze eindconceptMet het morfologisch overzicht wordt er door elk groepslid een concept gekozen deze concepten worden met elkaar vergeleken met de methode van Kesselring.

1.19. Methode van KesselringBij de methode van Kesselring worden alle concepten op basis van gebruikers en fabricage eisen met elkaar vergeleken. Sommige eisen hebben een zwaardere weegfactor omdat deze een grotere invloed hebben op het uiteindelijke besluit.

Gebruikers eisena) De installatie heeft de mogelijkheid tot een vermogensmeting.b) De installatie heeft de mogelijkheid tot een toerentalmeting.c) De installatie heeft de mogelijkheid tot een koppelmeting.d) De installatie heeft de mogelijkheid tot een rendementsberekening.e) De aflezing van de waardes is digitaal.f) De installatie heeft de mogelijkheid tot een temperatuurmeting.

Fabricage eiseng) Het resultaat moet reproduceerbaar zijn.h) De kosten moeten zo laag mogelijk zijni) De installatie moet een representatief uiterlijk hebben.j) De meting van de installatie moet nauwkeurig zijn.

Weeg factor

VariantHajo Coen Mario Bart Pieter Gilles S,c, Ideaal

a 3 21 21 21 21 0 21 21 21b 3 21 21 21 21 21 21 21 21c 2 14 14 14 14 0 14 14 14d 1 4 6 6 2 6 7 7 7e 2 0 14 0 0 0 0 14 14f 1 7 6 7 7 0 0 4 7g 2 14 0 14 7 0 0 14 14h 2 14 14 14 4 10 7 14 14i 2 14 14 14 4 10 7 14 14j 3 6 10 15 15 21 21 15 21Totaal gebruikers eisen

77 76 77 70 21 56 88 91

Totaal fabricage eisen

38 44 49 25 47 42 50 56

totaal 115 120 126 95 68 98 138 147Totaal % 78 82 86 65 46 67 94 100

%Tabel 3


1.20. Grafiek

De uitkomst van de methode van Kesselring hebben wij geplot in een grafiek.

ConclusieUit de grafiek blijkt dat ons eindconcept het meest in de buurt van het ideale punt ligt.

Fabriceren

Gebruik


6. Het gekozen eindconceptNa het bepalen van een eindconcept met de Kesselring methode kan het eindconcept verder worden uitgewerkt. Ook word er dieper ingegaan op de benodigde berekeningen.

1.21. AlgemeenDoor alle onderling gemaakte concepten te vergelijken, zijn wij op het idee gekomen om alle goede eigenschappen van elk concept samen te voegen tot het eindconcept.

Met het eindconcept zijn meerdere metingen mogelijk;- Koppel.- Temperatuur van omgeving.- Temperatuur van koelelement.- Temperatuur van verwarmingselement op drie plekken.- Toerental.

Met de uitkomsten van deze metingen kunnen wij het vermogen en het rendement van de stirlingmotor berekenen. Door al deze gegevens samen te voegen is er een goed beeld te krijgen van waar de stirlingmotor tot in staat is.

Om goed aan de stirlingmotor te kunnen meten, zorgen we dat deze doormiddel van een stelinrichting goed uitgelijnd staat ten opzichte van de meetopstelling. Er is gekozen om de meetopstelling passend te maken op een type stirlingmotor. De verstelling zorgt ervoor dat de meetopstelling in hoogte versteld kan worden.

Figuur 6-6


Om de stirlingmotor te laten bewegen moeten er energie worden toegevoerd doormiddel van warmte. Om dit te kunnen realiseren kan er een vlam ondergezet worden. Omdat er hierdoor veel energie verloren gaat, is het niet na te gaan hoeveel energie er daadwerkelijk wordt gebruikt voor het verwarmen. Om deze reden is er gekozen om de motor elektrisch te verwarmen door middel van een soldeerbout.Om het te verwarmen element komt een aluminium behuizing waar aan de onderkant de soldeerbout kan worden gestoken. Om de warmte vast te houden wordt er steenwol isolatie om de aluminium behuizing gewikkeld. Hierdoor kunnen we precies de energie meten en regelen die we toevoegen. Omdat we de temperatuur op verschillen punten meten kunnen we bepalen hoeveel energie er verloren gaat (afbeelding 6-2).

Figuur 6-7

Om het vermogen te berekenen, meten we het toerental en het koppel. Om het toerental te kunnen meten wordt er gebruik gemaakt van een fotocel. Langs de fotocel draait een schijf met een sleuf (afbeelding 6-3). Elke keer dat de sleuf langs komt gaat de fotocel in geleiding en komt er een puls vrij. Door een scoop kunnen we de frequentie meten.


1.22. Koppel Meting

Figuur 6-8

Het koppel wordt gemeten door een touwtje om de uitgaande as te hangen. Dit touwtje zit aan de ene kant bevestigd aan de meetopstelling en aan de andere kant komt een variabel gewicht (afbeelding 6-4). Door eerst de wrijvingscoëfficiënt te berekenen en daarna zoveel gewicht aan het touwtje hangen dat het toerental van de uitgaande as nagenoeg nul is, kan het maximum koppel worden gemeten (afbeelding 6-4). Om het wrijvingscoëfficiënt te bepalen wordt er een touwtje om de uitgaande as geplaatst, met aan beide zijden gelijk gewicht. Wanneer de as gaat draaien wil het touwtje meegetrokken worden. Om te zorgen dat het touwtje stil blijft hangen moet aan een kant van het touwtje meer gewicht geplaatst worden. Met het gewichtsverschil kan worden gerekend. Het wrijvingscoëfficiënt kan worden uitgewerkt door middel van een vermogensberekening:

1.23. WrijvingWrijving is het natuurkundige begrip dat de weerstandskracht aanduidt, die ontstaat als twee oppervlakken langs elkaar schuiven, terwijl ze tegen elkaar aan gedrukt worden. Wrijving kan leiden tot vormverandering en warmteproductie. De wrijvingskracht leidt zoals elke kracht tot een "versnelling". Omdat de wrijvingskracht altijd in tegengestelde richting werkt als de beweging, leidt wrijving altijd tot "negatieve versnelling" ofwel: vertraging. Het touw dat in het geval van de testopstelling over de as ligt zorgt voor wrijving en dus ook voor een negatieve versnelling. De wrijvingswet luid als volgt:Fw = μwFn,Waarbij:Fw: de wrijvingskracht;


Fn: de kracht loodrecht op het oppervlak (de normaalkracht); μw: de wrijvingscoëfficiënt.

Wrijving is er vele vormen maar de wrijvingsvormen die voor dit rapport van belang zijn, zijn de statische en de dynamische wrijving. In het speciaal de dynamische wrijving omdat dit ook van toepassing is op het touw over de roterende as. De kracht die het kost om een voorwerp in beweging te zetten wordt de statische wrijving genoemd. Als het voorwerp eenmaal in beweging is zorgt de dynamische wrijving voor de weerstand. Deze is kleiner dan de statische. In de figuur hieronder ziet u een grafiek waar de verhouding tussen de statische wrijvingkracht en de dynamische goed zichtbaar is

Om goed te begrijpen hoe de berekening werkt is het van belang dat er duidelijkheid bestaat over wat wel invloed heeft en wat niet. In de figuur hiernaast ziet u twee bakstenen. Beide even groot en even zwaar en hebben allebei dezelfde weerstand tegen wrijving op het oppervlak waar ze opstaan. Dit betekent dus dat de grote van het contactoppervlak tussen de ondergrond en de steen geen invloed heeft op de wrijving.

Dit kan wiskundig bewezen worden met de volgende analyse:


De Kaapstan wrijving vergelijkingVoordat er verder ingegaan wordt op de praktijk situatie waarbij de Kaapstan vergelijking gebruikt wordt, volgt er eerst een verklaring van de herkomst. Voor de leek is het niet van belang om dit deel te snappen. Na de wiskundige analyse volgt de praktische toepassing en daarbij is deze analyse niet van belang. De herleiding van de vergelijking staat in dit rapport voor de volledigheid en vanwege persoonlijke interesse in diepgang.In figuur 6-5 is een differentiaal deeltje genomen van een touw dat door een trommel omhoog gedrukt wordt. Hierbij is de buigsterkte van het touw verwaarloosd. Als er vanuit wordt gegaan dat het linkerdeel van het touw gefixeerd is en dat er op het rechter deel een constante spanning staat. Dan zorgt het omhoog drukken van de trommel voor een verhoging van de spanning in het linker deel van het touw, er vanuit gaande dat het touw niet slipt. Aan de rechterkant wordt de kracht iets verlaagd om de spanning constant te houden. In figuur 6-5 wordt deze spanningstoename links aangegeven met T+ dT. De spanning T rechts blijft gelijk.

Figuur 6-5


Vervolgens geldt er dat alle krachten opgeteld samen nul moeten zijn.

De Kaapstan vergelijkingUit deze analyse is gebleken dat de wrijvingskracht voor een touw slechts afhankelijk is van drie puntenDe spanning in het touwDe wrijvingscoëfficiëntDe totale hoek van contact

Hoe kleiner de variaties van het gewicht is des te nauwkeuriger wordt de meting. Ook is het mogelijk om een koppelkromme te tekenen aan de hand van de verschillende metingen.

(afbeelding 4)

Aan de hand van het koppel en het toerental kan nu het vermogen worden berekend met de formule: Motorvermogen = motorkoppel * 2 * pi * motortoerental in omw./sec.


1.24. Bepalen wrijving coëfficiëntOm met de Kaapstan vergelijking te kunnen werken zijn er een aantal gegevens die bekend moeten zijn. Naast de kracht in het touw moet ook de totale omloop waarover het touw over de as loopt en het wrijvingscoëfficiënt tussen de as en het touw bekend zijn. Het wrijvingscoëfficiënt is als volgt bepaald.Omdat het touw over een draaiende as ligt moet het dynamische wrijvingscoëfficiënt bepaald worden. Door het touw over de as te hangen die in een draaibank is ingespannen en aan beide zijden van het touw een gelijkwaardig gewicht te hangen is er een situatie gecreëerd die niet in balans is. Door de toevoeging van wrijvingskracht in het touw zal het gewicht aan een kant omhoog komen. Om dit tegen te gaan wordt die kant van het touw verzwaard totdat er evenwicht bereikt is en het touw in balans over de draaiende as hangt. Vervolgens kan er met de Kaapstan vergelijking het wrijvingscoëfficiënt bepaald worden. Nadat deze berekeningen zijn uitgevoerd is er het volgende wrijvingscoëfficiënt tussen het touw en de as bepaald µ=0,115

1.25. VermogenberekeningOm het vermogen aan de uitgaande as van de stirlingmotor te bepalen maken we gebruik van een meetopstelling die in de conceptuitwerking beschreven staat. In dit hoofdstuk wordt verder ingegaan op de berekeningen die volgen nadat de meetwaardes via de opstelling uitgelezen zijn.

1.26. RendementsbepalingDe energie die toegevoegd moet worden om de stirlingmotor constant maximaal te laten draaien kan heel nauwkeurig worden bepaald door precies de juiste hoeveelheid warmte toe te voeren. Deze warmte wordt gemeten met een warmtekoppel. Ook wordt de warmte van de koelribben en de buitenkant van het isolatiemateriaal van het verwarmingselement gemeten, zodat heel nauwkeurig het toegevoegde vermogen kan worden berekend. Omdat het uitgaande vermogen gemeten kan worden, kan er worden berekend wat het rendement van de stirlingmotor is.


7. Planning en werkvoorbereidingAls het uiteindelijke idee is uitgewerkt kunnen er werktekeningen worden gemaakt. Op basis van deze werktekeningen kunnen er werkvoorbereidingen en planningen worden gemaakt. Pas hierna kan er een volledig beeld worden geschets van de kosten en productietijd.

1.27. werk voorbereidingDeze werkvoorbereiding is gebaseerd op serieproductie van 2000 stuks. Het prototype wordt met de beschikbare middelen uit de werkplaats gefabriceerd.

Onderdelen die gefabriceerd moeten worden Krukas Z-plaat Klemplaat Encoder wiel Encoder wiel-as sluitring

Materialen waarin de onderdelen gefabriceerd wordenKrukas RVSS-plaat PlaatstaalKlemplaat PlaatstaalEncoder wiel Aluminium plaatEncoder wiel-as Aluminium staf Sluitring verzinkt staal

Bewerkingsmethoden per onderdeelKrukas draaien stekenS-plaat laser snijden zettenKlemplaat laser snijden zettenEncoder wiel laser snijdenEncoder wiel-as draaien boren steken boren tappenSluitring zagen

Bewerkingstijd per onderdeel per stukKrukas 20 sec S-plaat 5 minutenKlemplaat 4 minutenEncoder wiel 2 minutenEncoder wiel-as 4 minutenSluitring 5 minuten

Benodigde gereedschappen per onderdeelKrukas

Deawoo Puma MX2500 ST CNC draaibank met stafaanvoer (figuur 1) Afsteekbeitel


Z-plaat Amada Pulsar NT lasersnijder (figuur 2) ASR-M Automated Material Load/Unload System

(figuur 3) Amada HFE 1003 Kantbank (figuur 4)

Figuur 2 Figuur 3

Klem plaat Amada Pulsar NT lasersnijder (figuur 2) ASR-M Automated Material Load/Unload System (figuur 3) Amada HFE 1003 Kantbank (figuur 4)

Figuur 4

Encoder wiel Amada Pulsar NT lasersnijder (figuur 2) ASR-M Automated Material Load/Unload System (figuur 3)

Encoder wiel-as Deawoo Puma MX2500 ST CNC draaibank met stafaanvoer (figuur 1) Linkse mesbeitel Afsteekbeitel Boor 4 mm Boor 8 mm Boor 2,5 mm Machine tap M3


Sluitring handzaag

1.28. Voor CalculatieDeze werkvoorbereiding is gebaseerd op serieproductie van 2000 stuks. Het prototype wordt met de beschikbare middelen uit de werkplaats gefabriceerd (zie werkvoorbereiding).

Materiaal kosten:Materiaal Kosten per kg Gewicht materiaal x 2000 TotaalAluminium staf 19,00 4 76RVS staf 13,00 16 208Plaatstaal 1,90 358 680,2Aluminium plaat

14,00 22 308

M3 veerring per 10

0,25

Sub totaal 1272,4725% afval percentage

Totaal 1590, 27

Bewerkingskosten:Bewerking Tijdsduur per uur x

2000Machine kosten per uur

Totaal

Draaien 44,5 36 1602Laser snijden

200 45 9000

Zetten 168 20 3360Boren 33 10 330Tappen 67 10 670Sub totaal 14962

15% gereedschap (wissel) kosten

Totaal 17206,3


Voorbereidingskosten:

Voorbereiding Tijdsduur per uur Uur tarief TotaalOntwerpen 15 30 450CNC programma’s 10 30 300Hulp gereedschappen

50

Sub totaal 800

Totaal 800

Uurloon:Aantal uren Uur tarief Totaal304 30 9120

Totale kosten:28716,82

10% indirecte kosten31588,50

19% BTWTotaal 37590,32

Kosten per stuk37590.32 /2000

Kosten per stuk 18,80


1.29. Productie planning

Figuur 7-9


De productie planning doormiddel van de kritieke pad methode laat zien waar de bottlenecks van een project zitten. In deze planning wordt een schematische weergaven van alle taken, tijdsduur en onderlinge afhankelijkheid gemaakt In de planning wordt het kritieke pad aangegeven met de dikke lijn. De onderdelen die in dit pad liggen hebben de hoogste prioriteit en moeten geen vertraging oplopen. Bij bestudering van de planning kunt u zien dat er weinig spelling zit tussen de taken en er eigenlijk meerdere kritieke paden zijn. Ondanks dit is de planning goed uitvoerbaar omdat de productietijden erg ruim zijn genomen.


1.30. Werkplaats Planning

Figuur 7-10


1.31. Kwaliteitscontrole Om de Kwaliteit van het gemaakte product te kunnen garanderen, moet het gemaakte product worden gecontroleerd. Er kan niet worden beweerd dat een product goed is zonder dat het gecontroleerd is. In het onderstaande meetrapport wordt voor elk product de te controleren maten met de toleranties ingeschreven. Deze maten kunnen volgens worden gemeten en op basis hiervan word een product goed of af gekeurd. Niet elk product wordt gecontroleerd, aangezien dit te duur zou worden, in plaats hiervan wordt er steekproefsgewijs gecontroleerd.

Meetrapport Product: Serienummer: Datum start productie Meetinterval: Gemaakt door Maat Tolerantie Gemeten maat Afwijking Goedgekeurt Afgekeurt

8.


9. Taakverdeling voor het Ontwerp verslag

Er wordt bijgehouden wat alle afzonderlijke leden van de project groep opzoeken en uitwerken. Dit wordt gedaan zodat meneer van Steijn een duidelijk overzicht heeft over wie wat doet binnen het project. Ondanks dat de taken verdeeld worden is het wel belangrijk dat ieder lid van de groep de competenties van alle onderdelen van het rapport begrijpt. De verkregen kennis moet dus met de andere groepsleden worden gedeeld.


10. Conclusie

Het doel van dit project was het bouwen van een prototype van een test installatie voor de stirlingmotor. Het prototype dat uiteindelijk is gemaakt is ontstaan vanuit de wens om een zo simpel en goedkoop mogelijke testinstallatie te bouwen met zowel ingaande als uitgaande vermogensmeting.

Het bouwen en de procesrapportage zijn de belangrijkste onderdelen van dit rapport. De meetresultaten zijn niet uitgewerkt omdat dat niet binnen de doelstelling van dit rapport valt. Wat er met de metingen is aangetoond, is dat het principe werkt en dat met de juiste apparatuur een nauwkeurige meting mogelijk is. Het speerpunt van het ontwerp is dat het theoretisch onderbouwd is en daarmee ook bewezen kan worden. De nauwkeurigheid van het ontwerp hangt in grote mate af van de nauwkeurigheid waarmee het wrijvingscoëfficiënt bepaald wordt. Dit is voorlopig op een vrij simpele manier gedaan maar hiermee is aangetoond dat een bedrijf dat over de juiste apparatuur beschikt dit eenmalig nauwkeurig kan doen.

Naast het streven naar nauwkeurigheid is het ontwerp ook zodanig ontworpen dat de productiekosten minimaal zijn. Het gehele ontwerp bestaat slechts uit zes maakdelen. Het ontwerp is gemaakt om te kunnen functioneren op de stirlingmotor die door het zelfde fictieve bedrijf wordt geproduceerd en zal daarom dus ook makkelijk aan te passen zijn aan mogelijke vorm of functie veranderingen van de stirlingmotor


Bijlagen

User Manuel

Werktekeningen


User manual test arrangement Zorro

This manual provides al necessary operation information that you might require. We hope it will help you to get the most performance out of your new product, and that you will be pleased with the test arrangement for your Stirling motor.

Warning:To reduce the risk of fire or electric shock, do not expose this product to rain or moisture.

Power Supply: This test arrangement is designed to operate on 100 V – 240V, 50 Hz/60 Hz AC.

The lightning flash with arrowhead symbol, within an equilateral triangle, is intended to alert the user to the presence of uninsulated “dangerous voltage” within the product’s enclosure that may be of sufficient magnitude constitute a risk of electric shock to persons

The exclamation point within an equilateral triangle is intended to alert the user to the presence of important operating and maintenance (servicing) instructions in the literature accompanying the product

Contents


Index

Preparation Important safety notice Accessories Location and function of each part Setting Up

Basic Operation Starting to use Define the torque Define the rotational frequency Define the temperature Read out from the table


Preperation

Important safety noticeDo not install this test arrangement in a place which is not strong enough to take the full weight of the test arrangement and the Stirling motor

If the installation location is not strong enough, it may fall down or tip over and severe injury or damage could result.

If installation is not carried out correctly, there is the danger that injury or electric shocks may occur

If foreign objects or water get inside the electric parts of the test arrangement or if the arrangement is dropped, shut the test arrangement down.

Continued use of the test arrangement in this condition may result in fire or electric shocks.

Contact an Authorised Service Centre for repairs.Do not place the test arrangement on top of surfaces which are unstable

If the test arrangement is placed on top of a surface which is sloped or unstable, it may fall down or tip over. Injury or damage could result.


AccessoriesCheck that al accessories shown below have been included with your test arrangement.

Z-plate (1x) Catch plate (1x)

Encoder wheel (1x) Rope (1x)

Photocell (1x)

Weight (30x) Sludge (1x)


Driving Shaft (1x) thermoelectric couple (4x)

Read out (1x)


Location and function of each part

Catch plate: Holds, together with the Z-plate the Stirling motor in place.

Z-plate: Holds, together with the Catch plate the Stirling motor in place Ground plate for the rope and the Photo cell

Photocell Used for defining the rotation frequency

Driving shaft On this part is the Encoder wheel assembled

Encoder wheel Used for defining the rotation frequency

Rope Used for defining the torque


Setting Up

1. Place the isolation over the soldering iron2. Put the adapter sleeve in the soldering iron3. Place the soldering iron over the cylinder4. Assemble the Z-plate and the Catch plate on the foot of the Stirling motor

as shown in the drawing.5. Replace the short driving shaft for the longer driving shaft.6. Assemble the encoder wheel over the driving shaft.7. Put one thermoelectric couple between the radiator matrix8. Put the other thermoelectric couple through the isolation against the

cylinder.9. Place the rope over the driving shaft.


Basic Operation

Starting to useWhen the soldering iron is placed in the socket, the soldering iron starts to warm up. When the read out gives a temperature of 350°C at the cylinder the flywheel may be swing around so the Stirling motor will start rotating.

Define the torqueWhen the Stirling motor is running frequently the torque can be established by putting the rope over the driving shaft. To establish the torque weight has to be put on to the rope so the Stirling motor slows down.

Define the rotational frequencyThe rotational frequency can be defined by the photocell. When the flywheel of the Stirling motor is rotating, a photocell counts every time the indicator comes by. The rotational frequency can be read out.

Define the temperatureThe thermoelectric couple between the radiator matrix shows the temperature of the radiator matrix. This temperature bust be somewhere around 100°C

The thermoelectric couple against the cylinder shows the temperature of the outside of the cylinder. This temperature must be somewhere around 400°C The Stirling motor will perform best when the difference between the radiator matrix and the cylinder is about 300°C Read out from the tableUse the table below to calculate the output torque and power.

Rotation frequency 500 600 700 800 900weight [gram]

torque [Nmm]

power [mW]

5 0,04 2,2 2,7 3,1 3,6 4,010 0,09 4,5 5,4 6,3 7,2 8,015 0,13 6,7 8,0 9,4 10,7 12,120 0,17 8,9 10,7 12,5 14,3 16,125 0,21 11,2 13,4 15,6 17,9 20,130 0,26 13,4 16,1 18,8 21,5 24,135 0,30 15,6 18,8 21,9 25,0 28,240 0,34 17,9 21,5 25,0 28,6 32,245 0,38 20,1 24,1 28,2 32,2 36,2

Table 1

Raamwerk 2004 · Web viewVoordat er verder ingegaan wordt op de praktijk situatie waarbij de...

Documents

Transcript of Raamwerk 2004 · Web viewVoordat er verder ingegaan wordt op de praktijk situatie waarbij de...