jump to navigation

Stirling Engine January 12, 2012

Posted by viboon in : Science and engineering , add a comment

The Stirling engine is one of my favorites. It was invented in 1816 by Rev. Robert Stirling of Scotland. The Stirling is a very simple engine, and was often billed as a safe alternative to steam, since there’s no risk of a boiler explosion. It enjoyed some success in industrial applications, and also in small appliances like fans and water pumps, but it was eclipsed by the advent of inexpensive electric motors. However, because it can run on any source of heat, it now holds promise for alternative fuel engines, solar power, geothermal power, etc.

Stirling engines feature a completely closed system in which the working gas (usually air but sometimes helium or hydrogen) is alternately heated and cooled by shifting the gas to different temperature locations within the system.

In the two-cylinder (or alpha configured) Stirling, one cylinder is kept hot while the other is kept cool. In this illustration, the lower-left cylinder is heated by burning fuel. The other cylinder is kept cool by air circulating through a heat sink (a.k.a. cooling fins).

The Stirling cycle can be thought of as four different phases: expansion, transfer, contraction, and transfer.

Expansion. At this point, most of the gas in the system has just been driven into the hot cylinder. The gas heats and expands driving both pistons inward.

Transfer. At this point, the gas has expanded (about 3 times in this example). Most of the gas (about 2/3rds) is still located in the hot cylinder. Flywheel momentum carries the crankshaft the next 90 degrees, transferring the bulk of the gas to the cool cylinder.

Contraction. Now the majority of the expanded gas has been shifted to the cool cylinder. It cools and contracts, drawing both pistons outward.

Transfer. The now contracted gas is still located in the cool cylinder. Flywheel momentum carries the crank another 90 degrees, transferring the gas to back to the hot cylinder to complete the cycle.

Ref: http://www.animatedengines.com/vstirling.html


Tags: , ,

Related posts:

Why Do Fingers Wrinkle When They Get Wet? July 29, 2011

Posted by viboon in : Science and engineering , add a comment

Changizi thinks that the wrinkles act like rain treads on [tires]. They create channels that allow water to drain away as we press our fingertips on to wet surfaces. This allows the fingers to make greater contact with a wet surface, giving them a better grip.

Scientists have known since the mid-1930s that water wrinkles do not form if the nerves in a finger are severed, implying that they are controlled by the nervous system.

“I stumbled upon these nearly century-old papers and they immediately suggested to me that pruney fingers are functional,” says Changizi. “I discussed the mystery with my student Romann Weber, who said, ‘Could they be rain treads?’ ‘Brilliant!’ was my reply.”

จากงานวิจัยของ Changizi (2011) พบว่า สาเหตุที่ทำให้นิ้วมือมีลักษณะผิวเป็นคลื่นๆ เมื่อถูกน้ำนานระยะเวลาหนึ่ง คือระบบประสาทควบคุมให้นิ้วมีพื้นผิวเป็นร่องๆ เพื่อช่วยในการรีดน้ำออกเ​หมือนยางรถยนต์ ทำให้หยิบจับอะไรได้ไม่ลื่น

Changizi, M., Weber, R., Kotecha, R. & Palazzo, J. Brain Behav. Evol. advance online publication doi:10.1159/000328223 (2011).

Ref: http://www.nature.com/news/2011/110628/full/news.2011.388.html


Tags: , ,

Related posts:

ช็อกโกแลต กับแง่มุมทางวิศวกรรม July 27, 2011

Posted by viboon in : Manufacturing technologies, Science and engineering , add a comment

ในการผลิตอาหารเพื่อการบริโภค มิติของรสชาติ สัมผัส ต้องถูกออกแบบมาให้ลงตัวและให้ผลตามระยะเวลาและสภาวะที่ต้องการ ยกตัวอย่างเช่น ช็อกโกแลต ต้องให้ได้รสชาติเมื่อกัดและอมอยู่ในปากภายใต้อุณหภูมิร่างกายและค่อยๆ ปลดปล่อยรสชาติออกมา ไม่ละลายเร็วจนเกินไปจนไม่ได้เนื้อสัมผัส และต้องไม่แข็งคงรูปจนเกินไปจนทำให้ไม่ได้รสชาติของช็อกโกแลต
(more…)


Tags: , , , ,

Related posts:

Ring of Fire March 11, 2011

Posted by viboon in : Science and engineering , add a comment

It is where the most earthquakes happened. The ring contains 452 volcanoes, which are considered to be 75% of volcanoes around the world those are classified as active with a risk of eruption.

Click on the image to enlarge

Ref: http://www.universetoday.com/59341/pacific-ring-of-fire/


Tags: , ,

Related posts:

Science by Ken Mogi at TEDxTokyo February 8, 2011

Posted by viboon in : Science and engineering , add a comment


Tags: , ,

Related posts:

Navier-Stokes Equations ปัญหาที่ยังรอคำตอบ January 31, 2011

Posted by viboon in : Mathematics, Science and engineering , add a comment

1 ใน 7 ปัญหาคณิตศาสตร์ที่ยากและสำคัญที่สุด (The Millennium Prize Problems) ของศตวรรษที่ 21 และยังหาคำตอบในเชิงความสัมพันธ์ไม่ได้คือ Navier-Stokes Equations

คำตอบของสมการนี้จะทำให้เราเข้าใจและสามารถทำนายการปั่นป่วนของของไหลได้อย่างแม่นยำขึ้น สมการนี้ถูกคิดขึ้นในศตวรรษที่ 19 หากแต่ความเข้าใจต่อตัวสมการยังมีอยู่น้อยมาก เพื่อเป็นการพัฒนาวงการวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ ผู้ที่สามารถไขความลับของสมการนี้ได้ ทาง Clay Mathematics Institute เสนอเงินรางวัล $1,000,000 และคุณจะมีชื่ออยู่ในตำรา Fluid Mechanics ไปตลอดกาล

ดูปัญหาอื่นๆ ที่ยังคงรอคำตอบได้ที่
http://www.claymath.org/millennium/


Tags: , , , , , ,

Related posts:

Fluid mechanics: Control volume analysis January 26, 2011

Posted by viboon in : Science and engineering , add a comment

Conservation of mass
\dot m = \int_{CS} \rho \left(\mathbf{V}\cdot\mathbf{n} \right) dA

For steady flow:
\int_{CS} \rho \left(\mathbf{V}\cdot\mathbf{n} \right) dA = 0

For incompressible flow:
\int_{CS} \left(    \mathbf{V}\cdot\mathbf{n} \right) dA = 0

Steady flow through a tube:
\rho_1A_1V_1 = \rho_2A_2V_2

and for incompressible steady flow:
A_1V_1 = A_2V_2

Conservation of momentum
\sum F = \frac{d}{dt} \left(\int_{CV} \mathbf{V} \mathbf{\rho}\right) + \int_{CS} \mathbf{V}\mathbf{\rho} \left(\mathbf{V}\cdot\mathbf{n} \right)dA

Conservation of energy
\frac{d\mathbf{Q}}{dt} + \frac{d\mathbf{W}}{dt} = \frac{d}{dt} \left(\int_{CV} e\mathbf{\rho} \right) + \int_{CS} e\mathbf{\rho} \left( \mathbf{V}\cdot\mathbf{n}  \right)dA
where ”e” is the energy per unit mass.

Conservation equations of Mass, Momentum and Energy
Equation of Continuity
\frac{\partial\rho}{\partial t} + \nabla\cdot \left(\rho \mathbf{V} \right) = 0

For incompressible fluids, the equation of continuity reduces to:
\rho \left(\nabla \cdot \mathbf{V} \right) = 0

Euler’s Equation
It applies conservation of momentum to inviscid, incompressible flow.
\rho \mathbf{g} - \nabla p = \rho\frac{d\mathbf{V}}{dt}

Stokes’ Equation
It applies conservation of momentum in creeping flow limit (low Reynold’s Number)
\nabla p = \mu \nabla^2 \mathbf{V}


Tags: , , , , , , ,

Related posts:

เด็กประถมในอังกฤษ กับ การตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ January 14, 2011

Posted by viboon in : Science and engineering , add a comment

เด็กประถม 25 คน อายุ 8 ถึง 10 ปี ในประเทศอังกฤษได้ตั้งคำถามและทำการทดลองเกี่ยวกับพฤติกรรมของผึ้งซึ่งคงไม่แปลกอะไร หากแต่เด็กๆ ได้ช่วยกันเขียนเป็นบทความวิชาการซึ่งก็ได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Biology Letters

วิธีเขียนที่เล่าเหมือนนิทานและรูปประกอบที่เด็กๆ ช่วยกันวาดขึ้นมาเอง กลายเป็นการทดลองวิทยาศาสตร์ของเด็กประถมที่ไม่ธรรมดา

อ่านบทความได้ที่:
http://rsbl.royalsocietypublishing.org/content/early/2010/12/18/rsbl.2010.1056


Tags: , , ,

Related posts: