Investigation of thermal and fluidic losses and their effect on the performances of a Stirling refrigerator

The design of a Stirling machine requires the understanding of the processes that govern their operation to predict the optimum operating parameters of the machine. The modified simple model using the geometrical parameters of the FEMTO-ST engine model is applied in this paper to investigate the trend of losses with respect to operating frequency and charging pressure. The variation of pressure drops across the regenerator and heat exchangers have been investigated as functions of operating frequency and charging pressure in order to predict the extent of fluid friction losses. The share of different power and heat losses as well as their effects on cooling performance have been evaluated at the different operating frequencies and charging pressures. The share of fluid friction loss and loss due to regenerator imperfection increase with rotational speed and charging pressure.

La conception d’une machine Stirling nécessite la compréhension des processus qui régissent leur fonctionnement pour prédire les paramètres de fonctionnement optimaux de la machine. Le modèle simple modifié utilisant les paramètres géométriques du modèle de moteur FEMTO-ST est appliqué dans cet article pour étudier l’influence des pertes en fonction de la fréquence de fonctionnement et de la pression de charge. Les variations des pertes de charge dans le régénérateur et les échangeurs de chaleur ont été étudiées en fonction de la fréquence de fonctionnement et de la pression de charge. La part des différentes pertes de puissances thermiques ainsi que leurs effets sur les performances de refroidissement ont été évalués aux différentes fréquences de fonctionnement et pressions de charge. Les pertes par frottement des fluides et les pertes dues aux imperfections du régénérateur augmentent avec la vitesse de rotation et la pression de charge.

Stirling refrigerator pressure drop Power losses Heat losses performance Share of losses

Réfrigérateur Stirling pertes de charge Pertes de puissance Performances Régénérateur