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标题:斯特林发动机的原理---[请教] [打印本页]
作者:ljh99011114 时间:2006-11-1 13:50
标题:斯特林发动机的原理---[请教]

最近看到一些关于斯特林发动机的文章，里面所讲的原理都太过于简单。不知道哪位大侠懂这种发动机。请赐教！

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ffice ffice" /> 有兴趣的可以一起讨论一下啊！

作者:无线风筝 时间:2006-11-1 17:33
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]

燃气外燃机——热气机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机。因它是在1816年为苏格兰的R.斯特林所发明，故又称斯特林发动机。热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，按斯特林循环工作。在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀作功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。已设计制造的热气机有多种结构，可利用各种能源，已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用试验。热气机的功率传递机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、液压传动和自由活塞传动等。按缸内循环的组成形式分，热气机主要有配气活塞式和双作用式两类。配气活塞式热气机 在一个气缸内有两个活塞作规律的相对运动，冷腔与热腔之间用冷却器、回热器和加热器连接，配气活塞推动工质在冷热腔之间往返流动。

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热力循环可以分为4个过程:①定温压缩过程:配气活塞停留在上止点附近，动力活塞从它的下止点向上压缩工质，工质流经冷却器时将压缩产生的热量散掉，当动力活塞到达它的上止点时压缩过程结束。②定容回热过程:动力活塞仍停留在它的上止点附近,配气活塞下行，迫使冷腔内的工质经回热器流入配气活塞上方的热腔，低温工质流经回热器时吸收热量，使温度升高。③定温膨胀过程：配气活塞继续下行，工质经加热器加热，在热腔中膨胀，推动动力活塞向下并对外作功。④定容储热过程：动力活塞保持在下止点附近，配气活塞上行，工质从热腔经回热器返回冷腔，回热器吸收工质的热量，工质温度下降至冷腔温度。

1 r* F$ T, m6 z5 G4 ]8 ]

在理论上，定容储热量等于回热量，其循环效率等于卡诺循环效率。两个活塞的运动规律是由菱形传动机构来保证的。 双作用式热气机 每个气缸内只有一个活塞，兼起配气活塞和动力活塞的作用。各缸的上部为热腔，下部为冷腔。各热腔经加热器、回热器和冷却器与邻缸的下部冷腔连接,组成一个动力单元。双作用式热气机示意图为四缸布置的双作用热气机。各缸相位差为90°，能保证良好的热力性能。双作用式热气机的结构更为紧凑和轻巧。

' j. m, g2 s7 z; B. C. ]

http://col.njtu.edu.cn/zskj/4013/text/chapter6/therm6.4/index/indexmessage.htm有比较详细的介绍，楼主可以去看看学习一下。

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热气机的主要优点是能用各种能源，无论是液态的、气态的或固态的燃料，当采用载热系统（如热管）间接加热时，几乎可以使用任何高温热源（太阳能、放射性同位素和核反应等），而发动机本身（除加热器外）不需要作任何更改。热气机实际循环效率较高，已接近柴油机，排气中有害成分较少，噪声较低。因燃料是在较多的过量空气下连续燃烧的，热气机无需气门机构，无爆炸燃烧，运行平稳振动小。

) P) K5 y. n* D9 E, ^7 u

热气机尚存在的主要问题和缺点是制造成本较高，工质密封技术较难，密封件的可靠性和寿命还存在问题，功率调节控制系统较复杂，机器较为笨重。

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热气机的发展趋势是：应用新材料（如陶瓷）和新工艺，以降低造价；对实际循环进行理论研究，完善结构，提高性能指标；在应用方面研究汽车用的大功率燃煤热气机、太阳能热气机和特种用途热气机。

4 g+ i' {3 Z; Y" \5 x1 P. E

斯特林循环：热气机（即斯特林发动机）的理想热力循环，为19世纪苏格兰人R.斯特林所提出，因而得名。它是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环，而且定容放热过程放出的热量恰好为定容吸热过程所吸收。热机在定温(T1)膨胀过程中从高温热源吸热，而在定温(T2)压缩过程中向低温热源放热。斯特林循环的热效率为公式（见最下图）中W 为输出的净功；Q1为输入的热量。根据这个公式，只取决于T1和T2，T1越高、T2越低时，则越高，而且等于相同温度范围内的卡诺循环热效率。因此，斯特林发动机是一种很有前途的热力发动机。斯特林循环也可以反向操作，这时它就成为最有效的制冷机循环。

作者:无线风筝 时间:2006-11-1 18:03
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]
这种外燃机，现在多用在大型船机上，上面这些资料我也是在网上找到的，仅供参考。因为本人是搞车用发动机的，所以对船用和发电机组不是太了解，希望大家多多讨论，以便丰富大家的知识面。
作者:ljh99011114 时间:2006-11-2 10:03
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]
那个网页我已经看了，谢谢！ % ]) L9 n1 }" v8 b) S
不过他上班的原理写的太简单，我还是不太明白。 / F0 n4 w2 Y. J* G9 ]
) u, J# _5 {5 r' @& |4 z$ B: _
比喻：①定温压缩过程，是什么力量让动力活塞从它的下止点向上压缩工质？配气活塞怎么会停住？
3 w+ S, |0 l! |! R$ M5 M, V; t2 v②定容回热过程，两个活塞为什么会动作？ ( ~ H% h; Z+ o5 @0 W( Y
③定温膨胀过程，配气活塞为什么会下行？动力活塞怎么会停住？ 1 s. a7 m, C4 A% ^: y$ u- ~
5 T+ t: H$ ^$ P0 y+ }& p8 C* Q
活塞工作时它的动力到底是成那来的？
作者:livecs68 时间:2006-11-2 10:21
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]
瑞典的潜艇也用斯特林发动机。
& p' c' V. L0 \楼主，看来你的学习精神值得大家学习，要想完全学明白了，请看工程热力学和热气机设计。有详细的说明。
作者:ljh99011114 时间:2006-11-2 10:37
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]
过奖了！
2 L8 _4 m2 y' |, g2 \& j0 o% [看了一本热气机的书，也只是大概的看了一下！里面讲的很专业，也都是一些原理的东西，我上面提到的问题，在那上面我没找到答案。现在再让我学工程热力学，也太难为我了。所以想在这里和大家讨论一下。不知道有没有关于这方面的专业必威APP精装版下载？看了美国的STM公司研制出来一种斯特林发动机，就是搞不清楚它是怎么动作？我传上来，有兴趣的看一下啊！
作者:livecs68 时间:2006-11-2 11:17
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]
楼主说的是美国的STM公司研制出来的一种斯特林车用机吗，楼主的资料怎么没看到！
作者:A209 时间:2006-11-2 12:11
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]
可不可以把他看作冰箱或空调的压缩机呢？作用相反
作者:ljh99011114 时间:2006-11-2 14:01
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]
其实我主要就是想知道，里面的气体是怎样流动的，它又是怎样让两个活塞运动的？ * _. r; W) u- J0 l
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STM产品 . Q7 Y5 R" D% I) M
燃料燃烧型——现场发电 & P0 A/ s j3 S/ z- O- ], l0 x
STM低热值专用燃烧器安装在斯特林发动机上，能够燃烧各种常规燃料，包括：柴油、煤油、酒精、天然气、氢和丙烷等。也能利用各种资源回收燃料，诸如：人工煤气、矿井瓦斯、煤层气、石油伴生气、炼厂伴生气，以及来自垃圾填埋场或污水处理厂污泥和其他生物废弃物发酵再生的沼气燃料，甚至可以利用生物质热解气体和煤矿地下汽化气资源。燃料热值只要能够达到2670大卡/Nm3 即可运行。 4 c) ~# l! Q& m. ^) D% S) c
使用斯特林外燃结构时，燃烧物不与任何精确运动部件和润滑剂接触，PowerUnits能够直接燃烧低热值的含尘气体，如果为减少维护费用和延长设备寿命，也可以将含尘气体应另外燃烧和排放，是STM斯特林外燃机只利用其热量。
3 U7 k0 f( A9 Y5 u连续的外燃烧过程允许对排放进行精确控制，这使得STM的PowerUnits不仅对燃料具有极为广泛的适应性，而且对环境的污染极小。 ! x% g1 l" |. m8 U7 \
2台STM沼气发电机组在运行 $ {8 K+ L. I1 ~0 Q9 t
废热利用型
/ O! }- m1 u# I4 x) Q9 Y; Y- ^' ?能够将其他能产生不低于7600C热烟气的废热，诸如：焚化炉、干燥炉、熔炉、热氧化器或其他过程的尾气余热，直接转化为电能，而不产生任何额外的排放。
, u* h) M* g; C6 v! q5 P$ o热源还可以是一个与PowerUnit相分离的外部燃烧器，该燃烧器设计为可以燃烧更大范围的燃料，用于向STM发动机供应热量。当可作为再生资源的废弃燃料品质太差可能不得不花费大量资金进行再处理时，这一选项将有很多好处。上述废弃燃料包括固体废弃物、有机废物或各种液体可燃废弃物。外热还可以是来自其他发电装置，诸如：往复式发动机、燃气轮机或燃料电池的尾气。 5 a( ~& r3 F- T; _0 q
最后，外部热源还可以是集中式太阳热，将一排镜子聚焦于STM发动机热交换面，热能也能够驱动STM斯特林外燃机发电，并向向日葵一样自动跟踪太阳转动。STM太阳热发电装置还可以安装移动式燃烧器，以便在没有阳光时也能保证电能的供应。 + _0 l! ~8 q8 a" ^
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安装在美国五角大楼的STM太阳日—沼气型机组
; S& T. q1 t! l8 {: k技术 ! a' [0 s% ?. ?, R+ ]6 C0 `$ P, o
斯特林循环技术——工作原理
) y t3 [7 r" Y PSTM的斯特林外燃发动机是一种热发动机，高压氢气作为一种气态工质，密封在机器中。发动机的热腔通过燃烧器燃烧燃料或外部热烟气而维持在一个持续的高温状态下，冷腔提供持续流动的冷却水则维持在较低的温度状态下。通过加温工作气体，驱动发动机活塞在机器的冷、热腔之间前后移动。在热端膨胀，推动各个活塞（共四个）的顶部做功，并对每个活塞下面的冷氢气进行压缩。活塞的往复运动通过一个旋转斜盘被转化为旋转运动，为发电机提供动力。在热端和冷端之间使用了一个回热器以提高效率。
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如果热源包含足够的能量（足够高的温度和足够大的流量），STM发动机就可以利用这种热源。这一热量可以通过以下两种方式得到：来自于STM发动机之外的热源；各种燃料在STM设备的燃烧室内进行燃烧而产生的热量，燃烧室可直接安装在发动机上。 - T5 e9 E# f3 V- ?9 T# {! D, y
作者:zxw157502 时间:2007-8-21 11:45
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]
请问风筝无线，国内有这种动力机生产厂家或销售商么？ , h2 Y$ }! }% K
真想买个过来瞧瞧。
作者:无线风筝 时间:2007-8-22 22:12
标题:Re: 斯特林发动机的原理---[请教]
楼上的，不好意思，因为本人并不搞船用及发电用机组，所以并不是太清楚
3 @: n( S8 |' e# Q( J' q ~可以问下相关的企业，估计国内不会有生产的，该形式应该效率不是太高的
作者:yangchenopq 时间:2007-10-16 19:29
标题:斯特林相关
小弟本科是学车用发动机的，现在在读研究生。我现在搞的就是斯特林发动机的相关问题，可小弟现在还没完全整明白！不知道谁能找到热源数目与斯特林发动机效率关系的资料！
作者:yangchenopq 时间:2007-10-16 19:31
标题:斯特林相关
小弟本科是学车用发动机的，现在在读研究生。我现在搞的就是斯特林发动机的相关问题，可小弟现在还没完全整明白！不知道谁能找到热源数目与斯特林发动机效率关系的资料！先谢谢！
作者:ljh99011114 时间:2007-11-16 15:08
楼上的，你是那里人？我现在也在研究斯特林发动机，有空交流一下啊！QQ：463153692
作者:zxw157502 时间:2007-11-18 10:39
请问斯特林发动机用于发电方面效率怎么样？还有目前高压力设计有无突破？谢谢！
作者:AIP560 时间:2007-12-6 14:49
斯特林发动机中心理论就是同一曲轴两个活塞，一汽体活塞，另一是液体活塞，两个缸体通过加热器，配气阀门，冷凝器，管道，互连，内冲氮气，当电加热器使液氮汽化推动气体活塞下行配气阀关闭，另一活塞上行，其动能带动飞轮。气体活塞到达下死点上行通过冷凝器进入液体活塞压缩还原液氮，几个单元组合一起形成类似四冲程汽油机。
作者:温州商人139 时间:2008-7-19 02:25
我们正在做斯特林发电机的研发，做了六年 。
作者:atomnucleus 时间:2008-7-25 21:17
其实高效燃气轮机好 & J Z9 X# F3 O$ n

: ~) z; v$ f/ O+ G8 B" E9 e[ 本帖最后由 atomnucleus 于 2008-7-25 21:19 编辑]
作者:轮机长 时间:2008-7-29 12:04
几个易拉罐和一张CD做出来的斯特林引擎。
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只需要一根蜡烛就能轻松跑到800RPM
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z! s4 A" D8 c% a" X: ]当小风扇用还凑合。
作者:轮机长 时间:2008-7-29 12:08
原帖由 AIP560于 2007-12-6 14:49 发表 5 ?. t s7 j& D2 C
斯特林发动机中心理论就是同一曲轴两个活塞，一汽体活塞，另一是液体活塞，两个缸体通过加热器，配气阀门，冷凝器，管道，互连，内冲氮气，当电加热器使液氮汽化推动气体活塞下行配气阀关闭，另一活塞上行，其动能带 ...
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热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，
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3 l. V& N* U0 S2 r2 t. F 按斯特林循环工作。在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀作功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。
作者:轮机长 时间:2008-7-29 12:16
台湾著名主板生产商微星在3月4号开幕的
' m7 d7 W+ T0 I3 g* l, U3 }+ z+ l7 X CeBIT 2008 展出 Air Power Cooler 散热器，
' p6 r6 \9 Y5 D7 i2 \% y 有一个无需电源驱动的风扇，
2 z. H$ n/ v( a5 ]) M 因为它采用斯特林发动机驱动。
作者:A209 时间:2008-7-29 15:57
原帖由 轮机长于 2008-7-29 12:04 发表
$ A+ T" d& k$ V# }. F几个易拉罐和一张CD做出来的斯特林引擎。
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只需要一根蜡烛就能轻松跑到800RPM 9 \/ H; F( {" e9 T4 G- J

( A! L% w! ~$ V5 u6 n当小风扇用还凑合。
让斯特林发动机运转起来是很简单的，但要让它长时间可靠运转并不容易，密封是个问题，长时间在高温‘无油润滑’高压的状态下工作，材料是非常关键的
作者:动静之机 时间:2008-8-27 20:27
标题:转贴
呵呵，这里有个玩具。 ) J/ R9 F- }! q9 w! `* G

. R: f u* b5 e% [! |一杯咖啡不能化身为一杯汽油，但是它一样可以用来驱动一个发动机，只不过这个发动机有点特别，
6 C9 [ M: K; d' @是用硬纸板做成的小型发动机，当然也不是全部用硬纸板做成，还包括黄金冲件，激光切割的铝片， - O' |, z0 ~& H+ U
低摩擦的塑料轴承以及弹性钢丝。来自德国一家叫作Astromedia，以生产硬纸板小发明和小玩意为 1 |3 n, V% d- A" K3 t
主的公司。
9 E e" j! Q Y% z9 p+ [
' W S* a6 S. Y2 N) l; r; ~由于必威APP精装版下载不支持WMV格式，请将PDF文件下载后更名或者用视频播放器强行打开即可。
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[ 本帖最后由 dongjingzhij 于 2008-8-27 20:28 编辑]
作者:A209 时间:2008-8-30 20:51
前一段时间看新闻，美国的一所大学利用核聚变加热了一杯咖啡！以后人类如果能控制核聚变的话 能源的问题可能彻底解决！
作者:wua 时间:2008-10-27 13:53
家庭用太阳能热管加热，水塔冷却，不知能每天提供10千瓦的电力不？ / W* A* r p1 Y/ f3 V
温差在120---50度之间，是个难题
作者:wxd080607 时间:2009-5-15 14:19
有意思 得好好学学
作者:wxd080607 时间:2009-5-19 15:24
有没有跟详细的讲解啊
作者:求知01 时间:2009-5-20 09:56
本帖最后由 求知01 于 2009-5-20 10:01 编辑 3 K) O/ n# `. p( ? p3 ~

7 `( t- p6 _9 A) \+ D4 V5 r711所金东寒是这方面的权威，他们在2002年已经制成工程样机，现在国内新型潜艇好像已使用他们的热气机！目前报导船用的热气机能够实际使用的只有瑞典的考库姆公司！
作者:单热源 时间:2009-10-30 22:46
斯特林发动机最大的缺点是活塞上止点到下止点没有多大的压差。所以斯特林发动机的力不大。
作者:shiyiw001 时间:2009-12-15 16:34
好东西呀，学习学习
作者:zhangyingcquedu 时间:2012-6-9 20:14
请持续更新有关斯特林的最新资料，感谢
作者:wxwrn385 时间:2012-6-13 12:30
好帖,鉴定完毕，谢谢您了 * ~$ {2 c+ q' D( S8 c
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3 m0 v: i' X+ X6 `/ R! V+ I: E$ L% K / p4 m J: F4 u r- s* c6 O! z6 ?
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