斯特林发动机的原理请教斯特林发动
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。 ,KG[GD
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。 "l)fN
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...全部
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。 ,KG[GD
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。
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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。
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类型 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。 VPfuO
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。
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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。 V}Bv
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。
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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。 ykw3
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。mbt
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。
图2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。 WMy|F
特点 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。
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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
热气机在很宽的速度范围内具有良好的扭矩特性,适于车辆使用,曲轴每转的扭矩不均匀度小,润滑油消耗量也少。
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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。 发展趋势 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。
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斯特林循环$8:F
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 j"p&xa
公式中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。#
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