斯特林发动机原理图解
斯特林发动机原理图解(经典)
斯特林发动机原理图解2010-02-10 18:53如图1 把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。
A2移气器如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。
这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。
其原理如下：当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。
相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端為冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。
如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。
由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。
国立成功大学航太系郑金祥教授把Displacer 命名為”移气器”，实在更為贴切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以為它的作用跟输出功率的动力活塞一样。
A3 曲柄机构要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6) 。
当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。
将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。
A4 动力活塞橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换為动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。
我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换為曲轴的旋转运动。
连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。
斯特林发动机实验原理
斯特林发动机实验原理斯特林发动机是一种热机，它利用燃烧产生的热能来产生机械功，而不像内燃机那样利用高温与低温之间的热差来产生机械功。
和内燃机相比，斯特林发动机的热效率更高，因此在一些特殊应用，如低温环境或需要长时间运行的应用中得到了广泛的应用。
斯特林发动机的工作原理是通过一个循环过程将热能转化为机械能。
这个循环过程包括以下几个步骤：1. 加热气体：在发动机内部有一个热源（例如一个火炉），它加热气体（通常是氢气或氮气），使气体温度升高。
2. 膨胀气体：加热后的气体进入一个气缸，气缸外围有一个活塞，气体膨胀时会推动活塞向外运动。
3. 冷却气体：气缸的另一侧与一个冷源相连，使气体冷却并收缩。
4. 压缩气体：冷却并收缩后的气体由于压力下降而吸回活塞，回到第一步重新开始循环。
斯特林发动机的实验可以通过以下几个步骤进行：1. 组装：将实验所需的斯特林发动机装配起来，通常包括一个气缸、活塞、曲轴和连接杆。
2. 准备：在发动机中加入气体（如氢气或氮气），并将热源放置在适当位置，以便将气体加热。
3. 启动：点燃热源，加热气体，使气体膨胀并推动活塞运动，从而带动曲轴旋转。
4. 测试：测量发动机的性能参数，例如产生的功率和效率。
可以通过改变热源的位置、调整气缸的尺寸和形状来改变发动机的性能。
5. 分析：分析实验结果并推导出发动机的工作原理和性能规律。
可以通过理论分析和数值计算来验证实验结果，进一步深入理解斯特林发动机的工作原理。
斯特林发动机的优点在于高效、低污染和可靠性高，但也存在一些局限性，例如需要较长的启动时间、重量较大、体积较大等。
随着技术的不断发展，一些新型斯特林发动机已经解决了这些问题，并在特定领域得到了广泛应用。
为了进一步提高斯特林发动机的性能，研究人员开发了许多改进器件和技术，例如：1. 调节调速器：将变速器安装在斯特林发动机上，可以更好地控制发动机的转速，从而提高其效率和性能。
2. 节流阀：通过使用节流阀可以调节发动机的输出功率，从而在运行时节省燃料和能源，同时也能降低机械部件的磨损和维护成本。
斯特林发动机工作原理
斯特林发动机工作原理
斯特林发动机是一种外燃循环热力机。
下面将详细介绍斯特林发动机的工作原理。
斯特林发动机利用气体的膨胀和压缩来进行能量转换。
它由一个密封的气缸和一个活塞组成。
气缸内分为高温区和低温区，两个区域之间通过一个反射器连接。
在气缸的一端，有一个热源，例如燃烧炉或太阳能反射板，可以提供高温。
在另一端，则有一个冷源，例如水冷器或气体冷却器，可以提供低温。
工作循环如下：
1. 活塞向热源一侧移动，使气缸内的气体接触到高温区。
这时，气体受热膨胀，压力增加，推动活塞向另一侧移动。
2. 活塞移动到最左边时，与反射器接触，将气体排到低温区。
在低温区，气体被冷却，压力下降，活塞继续向右移动。
3. 活塞移动到最右边时，与反射器再次接触，将气体推回到高温区。
这个过程中，气体再次受热膨胀，压力再次增加，推动活塞返回起始位置。
4. 活塞返回起始位置后，循环开始新一轮的工作。
斯特林发动机的原理在于利用气体的热膨胀和压缩产生功。
通过不断循环的过程，发动机可以将热能转化为机械能。
由于气体在热膨胀和压缩过程中的温度差异较大，斯特林发动机的热效率相对较高。
斯特林发动机的优点包括低噪音、低振动、可使用多种燃料等。
然而，它的启动速度较慢，成本较高，并且对于重量和体积要求较高。
因此，目前斯特林发动机主要应用于一些需要高效率和可靠性的特定领域，如航天、海洋和军事等。
斯特林发动机原理
斯特林发动机原理
斯特林发动机是一种热力循环发动机，使用气体的等温和等容过程来实现能量转换。
其原理基于一种封闭循环的系统，通过燃烧和膨胀过程将热能转化为机械能。
斯特林发动机的核心是由两个不同温度的热源、两个可逆膨胀机（活塞式活塞和制冷剂）以及一个工作气体组成的封闭系统。
工作气体在两个活塞之间进行循环往复运动，而两个热源则以周期性地提供热能和吸热来驱动气体的运动。
具体来说，斯特林发动机的工作过程如下：
1. 热源1提供热能使气体加热，气体的温度和压力升高。
2. 气体被推入到活塞式活塞中，使其向外做功。
3. 活塞式活塞的运动使气体冷却，并被推入到制冷剂中。
4. 制冷剂吸收热能使气体冷却，气体的温度和压力降低。
5. 冷却后的气体被推回到活塞式活塞中，准备进行下一次循环。
通过这样的循环，斯特林发动机能够将热能转化为机械能，实现动力输出。
相比于传统的内燃机，斯特林发动机具有以下优点：
1. 高效率：斯特林发动机的热效率高，能够更充分地利用热能。
2. 清洁环保：斯特林发动机使用的是闭合的工作气体系统，与外界没有直接的接触，因此排放的废气相对较少，更环保。
3. 低噪音：斯特林发动机的工作过程相对平稳，噪音较低，适用于噪音敏感的应用场景。
尽管斯特林发动机在一些特定领域有应用，如太阳能发电和航空航天等，但由于其体积较大、重量较重，并且在高速运动条件下效率较低，限制了其在汽车等领域的广泛应用。
然而，随着技术的不断发展和改进，斯特林发动机仍有望在特定领域展现出更大的潜力。
斯特林发动机类型
三种基本类型
斯特林发动机主要由压缩腔、加热器、回热器、冷却器和膨胀腔组成,根据工作空间和回热器的配置方式上,可以分为,和三种基本类型,如图1所示[5]。
型斯特林发动机的结构最简单,加热器、回热器、冷却器两侧配备了热活塞和冷活塞,热活塞负责工质的膨胀,冷活塞负责工质的压缩,当工质全部进入其中一个汽缸时,一个活塞固定,另一个活塞压缩或膨胀工质。
型斯特林发动机在同一个汽缸中配备了配气活塞和动力活塞,配气活塞负责驱动工质在加热器、回热器和冷却器之间流通;动力活塞负责工质的压缩和膨胀,当工质在冷区时压缩工质,当工质在热区时让工质膨胀。
型斯特林发动机的动力活塞和配气活塞分别处于配气汽缸和动力汽缸内,配气活塞同样负责驱动工质流通,动力活塞单独完成工质的压缩和膨胀
工作。
理论上, 型双作用的斯特林发动机具有最高的机械效率,并且有很好的自增压效果
[5-6]。
(a)型斯特林发动机
(b)型斯特林发动机
(c)型斯特林发动机
图1斯特林发动机三种基本类型的结构图
3分析方法
在斯特林发动机中,工质被密封在一个闭合回路中,在活塞的作用下经历等温压缩、等容吸热、等温膨胀和等容冷却四个过程完成一个循环,这就是斯特林循环,理想斯特林循环的P V图和T S见图2和图3。
马提尼根据对问题分析的深度将文献中的斯特林发动机性能分析方法分为零级到四级5个级别[7-8]。
零级分析法不对斯特林循环进行分析,仅根据斯特林发动机的实验结果,归纳总结斯特林发动机性能的经验关系式,只能用于定性分析,不适合做。
STL-M史特林热机斯特林发动机工作原理
STL-M史特林热机(斯特林发动机)工作原理物理演示厅有一个奇怪的设备，下面是一个圆盘，上面是一个大轮子。
奇怪的是，当你在原盘下面放上一杯热水甚至有时候用手托着原盘，它上面的轮子就会呼呼的转，这是为什么呢？到底是什么东西给轮子提供了动力？？！想要了解它就请继续往下看吧，效率秒杀内燃机的发动机——斯特林发动机！物理背景卡诺循环(Carnot cycle) 是只有两个热源（一个高温热源温度T1和一个低温热源温度T2）的简单循环。
由于工作物质只能与两个热源交换热量，所以可逆的卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。
卡诺循环是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：可逆定温吸热，可逆绝热膨胀，可逆定温放热，可逆绝热压缩。
即理想气体从状态1（P1，V1，T1）定温吸热到状态2（P2，V2，T2），再从状态2绝热膨胀到状态3（P3，V3，T3），此后，从状态3定温放热到状态4（P4，V4，T4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。
这种由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。
通过热力学相关定理我们可以得出，卡诺循环的效率ηc=1-T2/T1，由此可以看出，卡诺循环卡诺循环的效率只与两个热源的热力学温度有关，如果高温热源的温度T1愈高，低温热源的温度T2愈低，则卡诺循环的效率愈高。
因为不能获得T1→∞的高温热源或T2=0K（-273℃）的低温热源，所以，卡诺循环的效率必定小于1。
正卡诺循环的热经济指标用卡诺循环热效率ηt表示：结构简介外燃机：斯特林发动机外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。
新型外燃机使用氢气作为工质，在四个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，膨胀做功。
斯特林发动机
制造材料与工艺
制造材料
斯特林发动机主要使用耐高温、耐腐 蚀、高强度的金属材料，如不锈钢、 钛合金等。
制造工艺
斯特林发动机的制造工艺主要包括精 密铸造、机械加工、焊接和装配等环 节，每个环节都对精度和质量要求极 高。
维护与保养
定期检查
定期对斯特林发动机进行检查，包括气缸、活塞、曲轴等关 键部件，确保其正常运转。
能源的高效转化。
移动设备
斯特林发动机可用于汽车、船。
分布式能源
斯特林发动机可作为分布式能 源系统的一部分，为偏远地区 或离网地区提供电力和热能。
制冷与空调
斯特林发动机可用于制冷、空 调等领域的热力循环，提高系
统效率和环保性能。
02 斯特林发动机的工作原理
热力学基础
1 2 3
热力学第一定律
能量守恒定律，表明能量不能从无中生出，也不 能消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第二定律
表明在封闭系统中，熵（无序程度）总是增加的， 即热量总是自发地从高温流向低温，而不是反过 来。
理想气体定律
描述了理想气体的状态如何随温度和压力变化。
斯特林循环
斯特林循环由四个主要 过程组成：压缩、加热、
移动能源应用
开发适用于交通工具的斯特林发动机，如电动汽 车、无人机等，提供清洁能源解决方案。
船舶与海洋工程
将斯特林发动机应用于船舶推进和海洋工程领域， 降低碳排放和噪音污染。
未来发展趋势与挑战
可持续发展需求
随着全球对可持续发展的关注度 提高，斯特林发动机作为清洁能 源解决方案之一，将面临更大的 市场需求和发展机遇。
清洁与润滑
保持斯特林发动机的清洁，定期更换润滑油，以减少磨损和 延长使用寿命。
AIP发动机原理图
AIP发动机原理图潜水艇对动力系统的要求,非常苛刻.即要有强大的动力.更要能非常的安安静静.尽量是无声.AIP 发动机就是这样的发动机.再加上燃料电池驱动.更是完美的搭配.因为到目前为止.除了声纳探测可发现水下潜艇.还未有真正的探测技术,能发现潜艇.所以中国潜艇在日本近海.能驶到美国航空母舰的身边浮出水面,才被老美发现.当然那是故意叫老美知道."请不要在我家门口耀武扬威"!AIP发动机原理图斯特林发动机系统斯特林发动机（SE/AIP）系统与闭式循环柴油机系统大致相同，最主要的不同就是发动机。
SE/AIP系统使用的是热气机，而CCD/AIP系统使用的是闭式循环柴油机。
热气机的构想是英国科学家罗伯特·斯特林于1816年率先提出来的，它是一种由外部热源加热，并将热能转换为机械能的热机，其循环是一种闭式、采用定容下回热的气体循环，简称斯特林循环，其具体工作原理是：斯特林发动机的活塞上室为热室，它与另一活塞的下室相连，四个缸相互连接在一起，具体的是1号缸上部的热室与2号缸下部的冷室相连，2号缸上部的热室与3号缸下部的冷室相连，3号缸上部的热室与4号缸下部的冷室相连，4号缸上部的热室与1号缸下部的冷室相连，互相差90°角。
它们使工作气体在热室和冷室之间来回移动，使活塞运动并带动曲柄转动。
斯特林发动机主要是在水下续航状态下工作，与蓄电池并联，向推进电机、全艇辅机及其他用电设备供电。
技术实现的难点和重点主要在于斯特林发动机的水下燃烧系统，因为该系统所使用的氧化剂是纯氧，燃烧方式为燃气再循环，并且是在高于周围海水压力的高压情况下进行燃烧。
主要技术优点机械噪声与振动较小。
因为斯特林发动机是一种从外部对内部气体工质连续加热使之做功的活塞式往复发动机，燃烧过程中没有柴油机的爆燃现象，燃烧过程平稳，因此发动机的噪声与振动较小，但是有些斯特林发动机的部件依然采用往复式运动机械，所以在装备潜艇时仍要加装双层隔振系统以减小水下噪声。
斯特林发动机原理图解(经典)
斯特林发动机原理图解2010-02-10 18:53如图1 把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。
A2移气器如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。
这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。
其原理如下：当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。
相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端為冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。
如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。
由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。
国立成功大学航太系郑金祥教授把Displacer 命名為”移气器”，实在更為贴切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以為它的作用跟输出功率的动力活塞一样。
A3 曲柄机构要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6) 。
当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。
将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。
A4 动力活塞橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换為动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。
我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换為曲轴的旋转运动。
连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。
斯特林发动机图纸
斯特林发动机图纸AKI_2.GIF (13.83 KB, 下载次数: 13) 2012-7-5 04:57 上传点击文件名下载附件斯特林发动机图纸AKI_3.GIF (12.04 KB, 下载次数: 10) 2012-7-5 04:57 上传点击文件名下载附件斯特林发动机图纸分享0 收藏0回复使用道具 举报提升卡 置顶卡沉默卡 喧嚣卡 变色卡 显身卡hopehope 当前离线2#发表于 2012-7-5 04:57:59 |只看该作者在线时间18 小时威望534金钱最后登录2012-7-5注册时间2010-8-4帖子286精华积分1218UID32537IP卡狗仔卡65主题好友1218积分金牌会员金牌会员, 积分1218, 距离下一级还需1782 积分发消息2012-7-5 04:57 上传下载附件(17.24 KB)斯特林发动机图纸AKI_5.GIF (13.12 KB, 下载次数: 5)2012-7-5 04:57 上传点击文件名下载附件斯特林发动机图纸AKI_6.GIF (12.49 KB, 下载次数: 5)2012-7-5 04:57 上传点击文件名下载附件hopehope 当前离线3#发表于 2012-7-5 04:58:26 |只看该作者在线时间18 小时威望534金钱最后登录2012-7-5注册时间2010-8-4帖子286精华积分1218UID32537IP卡狗仔卡65主题好友1218积分金牌会员金牌会员, 积分1218,距离下一级还需1782积分发消息2012-7-5 04:58 上传下载附件(9.79 KB)斯特林发动机图纸AKI_8.GIF (12.01 KB, 下载次数: 5)2012-7-5 04:58 上传点击文件名下载附件斯特林发动机图纸AKI_9.GIF (16.42 KB, 下载次数: 7)2012-7-5 04:58 上传点击文件名下载附件-hopehope 当前离线在线时间18 小时威望534金钱最后登录2012-7-5注册时间2010-8-4帖子286精华积分1218UID32537IP卡狗仔卡65主题好友1218积分金牌会员金牌会员, 积分1218,距离下一级还需1782积分发消息4#发表于2012-7-5 05:00:43 |只看该作者第二款斯特林发动机图纸Let's Build a Can Stirling EngineThe Can Stirling engine can rotate using a candle as the heat source.This engine is constructed with very simple materials. There are acan, a balloon, a wood board and others.2012-7-5 05:00 上传下载附件(42.93 KB)斯特林发动机图纸A Can Stirling Engine(This engine was proposed by Mr.Saburo Tsucchida.He is teacher of Kasukabe technical high scool.)Step 1 - Material Preparation and StructureTo make the Can Stirling engine you require these materials: woodboard 10mm thick; balsa wood 10mm thick; wire 1.5mm diameter;fishing thread; a balloon; square lumber 5mm square; twothumbtacks; a paper clip; clay; a 200ml steel can; cardboard; acandle; nails (or wood screws); and rubber bands.These tools are required: cutting pliers; scissors: a saw: wood glue:some quick-drying glue: and machine oil.This engine has a very simple structure as illustrated. It makes use ofwood frames, a wire crank shaft, a can cylinder, a rubber balloondiaphragam. You can get these materials easily. The wood piston isconnected to the crankshaft with fishing thread.下载附件(13.94 KB)斯特林发动机图纸View of a Can Stirling EngineStep 2 - Cut a Wood BoardAs illustrated in the following figure, you must make two side boards, two boards to fix to the can, and a bottom board, all of 10mm thickness.You must make the holes for the crank somewhat bigger to reducefriction.2012-7-5 05:00 上传下载附件(12.76 KB)斯特林发动机图纸回复hopehope 当前离线在线时间18 小时威望534金钱最后登录2012-7-5注册时间2010-8-4帖子286精华积分1218UID32537IP卡狗仔卡65主题好友1218积分金牌会员5#发表于2012-7-5 05:01:28 |只看该作者Cut a Wood BoardStep 3 - Make a Wood PistonFit the pieces of cut balsa together with wood glue. Attach a length offishing line to the center of the piston with quick-drying glue.CAUTION: The diameter of the can which I used is about 50mm. Theheight of the can is about 100mm. If you use an other-sized can thediameter and the height of the wood piston must be fitted to the can.Clearance should be 2 or 3mm.2012-7-5 05:01 上传下载附件(9.62 KB)Make a Wood PistonStep 4 - Make a DiaphragmYou will make a diaphragm using a rubber balloon. As shown in thefollowing figure, cut the balloon and reinforce it by pasting thecardboards. Make a hole in the center of the diaphgram and pass througha fishing thread. Be careful to make a close-fitting hole - not a big hole.金牌会员, 积分1218, 距离下一级还需1782 积分发消息2012-7-5 05:01 上传下载附件(11.53 KB)Make a DiaphgramStep 5 - Make Connecting Rods and a Crank ShaftAs illustrated in the following figure, make two connecting rods usinglumber that is 5 mm square. Make the holes for the crank shaftsomewhat bigger to reduce friction. Bend a wire of1.5 mm. diameter. Puton the connecting rods before bending the wire.2012-7-5 05:01 上传下载附件(12.37 KB)回复使用道具举报显身卡hopehope 当前离线在线时间18 小时威望534金钱最后登录2012-7-5注册时间2010-8-4帖子286精华积分1218UID32537IP卡狗仔卡65主题好友1218积分金牌会员金牌会员, 积分1218, 距离下一级还需1782 积分发消息6#发表于2012-7-5 05:02:13 |只看该作者Connecting Rods and Crank ShaftStep 6 - Construct a Diaphragm and Crank MechanismAs illustrated in the following figure, attach the diaphgram and theconnecting rods with two thumbtacks.2012-7-5 05:02 上传下载附件(9.63 KB)斯特林发动机图纸Construct a Diaphgram and Crank MechanismStep 7 - Construct the FrameYou will construct the wood frame (See the Step 2). When youconstruct the frame, you must make sure that the crank shaft canrotate with a very small friction loss.2012-7-5 05:02 上传下载附件(9.34 KB)斯特林发动机图纸hopehope 当前离线在线时间18 小时威望534金钱最后登录 7# 发表于 2012-7-5 05:02:40 |只看该作者 Construct a Wood Piston and Crank Mechanism Step 9 - Fit Up a Can Cut off the top face of a can and fix the can to the frame securely. Place the diaphram over the can with some rubber bands. Adjust a length of the fishing thread so the piston moves without touching the can. And for the final measure, put on a drop of machine oil in the hole of the diaphram. The Can Stirling Engine is completed.2012-7-5注册时间2010-8-4帖子286精华积分1218UID32537IP卡狗仔卡65主题好友1218积分金牌会员金牌会员, 积分1218,距离下一级还需1782积分发消息2012-7-5 05:02 上传下载附件(11.07 KB)斯特林发动机图纸Fit Up a CanStep 10 - Let's Try to MoveWhen the engine is completed, Please heat a bottom face of the cancylinder with a candol. When the face is fully heated, rotate the crankshaft with your hand. Does the engine start to move?There are two important points to move model Stirling engines. Oneis a perfect seal of the air in the engine. Another is low friction of themechanical parts. If your engine does not move, check these points.Does the air leak from the hole of the diaflam ? Does the woodpiston touch the cylinder?。
斯特林发动机原理
斯特林发动机原理斯特林发动机是19th世纪末由英国发明家吉米斯特林发明的，它是一种发动机，用来将化学能转化成机械能。
它的正确运作取决于结构，工作流程和一些其他参数的完美协调。
斯特林发动机通过一种叫做热压缩流程的热机运动来转化能量。
它是一种典型的热机械设备，具有传动、转轴、轨道等传动元件，其中包含四个基本过程，即燃烧，推动，压缩和扩散。
斯特林发动机主要由活塞、连杆、燃烧室等组件组成，它的工作既可以是气体燃烧，也可以是液体燃烧，可以被分为四个阶段：燃烧、排放、压缩和展开。
首先，活塞在燃烧室中移动，混合空气和燃料，使其在高温下燃烧，产生大量的热能。
随后，通常这些热能会被排放出来，然后将活塞拉回去，并且把进入燃烧室的空气和燃料压缩到一定的高压，使其燃烧出更多的热能。
当活塞移动到最高的位置之后，像气体一样，压缩的空气和燃料被强制扩散出去，向外围传播，从而推动活塞前进，产生机械能量。
斯特林发动机的主要优点是体积小，重量轻，动力较大，低排放，结构简单，可靠性高。
另外，斯特林发动机不依赖于燃料类型，燃料短缺时可用增压或喷气式发动机替代，无需任何改装。
它还可以应用于高负载工作。
由于其易于制造、操作和维护，斯特林发动机在汽车、拖拉机、摩托车和飞机中都得到了广泛的应用。
它已经在航空发动机中普及，甚至在宇宙飞行器上也有应用，是目前世界上最流行的发动机之一。
虽然斯特林发动机的效率非常高，但是它也有一些缺点。
其中最大的一个缺点是发动机会产生大量的噪声，而且汽车的排放总量较大，燃油的消耗较高。
另外，在斯特林发动机的某些工作条件下，会出现爆震现象，从而影响发动机的性能。
总之，斯特林发动机是一种具有传统价值和现代技术特征的发动机。
它具有结构紧凑、重量轻、动力强、排放低、可靠性高等优点，是一种被广泛应用的发动机。
斯特林发动机 ppt课件
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图2 冷热电联产系统简图
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• 在农村, 斯特林发动机可以燃烧各种物质, 如木屑、米糠、棉秆、椰子皮壳和谷壳等进 行工作。以空气为工质运转时, 噪音低、振 动小无污染。不用润滑,既可取暖, 又可发电, 非熟练工人也能操作, 如图所示。
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图3 燃用固体燃料斯特林发动机系统简图
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• 1. 用于热电联产型 充分利用它环境污染小的特点, 在大城市
里可以以天然气作燃料, 通过斯特林发动机 内部的冷却装置, 加热冷却水并回收烟气, 即可采暖。1 台25 kW的外燃机完全可以满 足500～1 500 m2建筑采暖建筑采暖
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图1 城市家用热电联产型
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• 这种使用斯特林发动机的热电联产装置实 际上相当于一台副产电力的供热锅炉, 一般 情况下根据供热需求确定其运行状态, 其电 力系统可与电网连接, 多余的电力通过配电
盘向外界供电。如果配备相应的热水型吸 收式制冷机, 如图2 所示, 夏季就可以利用 热能制取空调所需的冷却水, 从而部分地取
代目前广泛使用的耗电量可观的蒸汽压缩 式空调制冷装置。显然, 不仅在冬季的供暖 期, 而且在夏天的供冷期, 热电联产装置都 能发挥重要的作用。
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• 长型斯特林机剖面图
• 粉红 - 高温汽缸壁 • 深灰- 低温汽缸壁（透
过黄色通道注入和排 出冷却液）
• 深绿 - 温度隔离壁 • 浅绿 - 配气活塞 • 深蓝 - 活塞 • 浅蓝 - 曲柄和齿轮 。
• 不在图上的：热源和 冷源。
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• 斯特林发动机的用途非常广, 特别适合应用在小型 的低品位能源资源发电项目中。例如在太阳能热 发电项目中, 斯特林发动机可以把集热器中的热能 直接转化成动能驱动发电机发电, 在美国和澳大利 等国家已经取得了实质性的突破, 很多实验电站已 经运行多年, 大规模的商业运行电站也正在建立。 2005 年8 月SCE 公司( Southern California Edison) 和SES 公司( Stirling Energy Systems,Inc. ) 宣布签订20 年采购协议, 由SES 公司在美国洛杉矶东北莫哈韦沙漠地区采用碟式 斯特林发电系统建造一座500 MW太阳能热发电 站, 以后并逐步扩大到850 MW。2005 年10 月, SES 公司宣布与SDG&E 公司( San Diego Gas & Electric) 签订了提供300~ 900 MW 太阳能电力合 同; 这大约是圣地亚哥地区现在太阳能发电能力的 30 倍。
18个汽车机械原理GIF图，第一张就看醉了……
18个汽车机械原理GIF图，第一张就看醉了……汽车作为我们每天出行的交通工具，你知道它都是怎样运转的吗？它的机械原理你又了解多少呢？下面这组动态图或许能带你走进机械的世界，一起去看看吧。
1、斯特林发动机原理斯特林发动机（Stirling engine）是英国伦敦的牧师罗巴特·斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，并以此命名。
斯特林发动机是一种独特的热机，因为它理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为“卡诺循环效率”。
斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。
它是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀后的气体又在冷气室里被冷却，反复地进行这样的循环过程。
2、下面这个也是斯特林发动机，左面在加热，右面在冷却3、下面的动画也是斯特林发动机原理4、下面这个是二冲程内燃发动机5、这个也是二冲程内燃发动机6、这台大家伙还是二冲程内燃发动机7、下面的内燃机就是四冲程内燃发动机了，看看它与二冲程内燃机有什么不同8、又是一台四冲程内燃发动机，数字显示四个冲程：1吸气，2压缩，3作功，4排气9、下面也是四冲程内燃发动机，清晰显示了控制气门的凸轮结构10、已经很常见的“三角转子发动机”，在小型汽车中有的采用这种类型的动力装置11、下面也是三角转子发动机，细节看得更清楚12、下面是所谓“马耳他十字机芯”，它不是发动机，但属于经典的机械传动结构13、下面画的是工业革命的鼻祖——瓦特的蒸气机，蒸汽机属于“外燃式”发动机，这张动画是典型的蒸汽机车偏心连杆传动结构14、下面是蒸汽活塞泵（旋转运动）的工作原理，二冲程内燃机的汽缸就是模仿它而发明出来的15、汽车手动变档器，标准的一停四进一倒16、汽车悬挂的工作图17、变速箱工作原理18、差速器工作原理。
斯特林发动机模型制作教程
自制简易斯特林发动机吉林省松原市前郭县教师进修学校刘文白斯特林发动机，又称作外燃式发动机。
与传统的蒸汽机和内燃机相比，它没有复杂的配气系统，能使用各种能源。
它的工作介质（一般就是空气）在封闭的气缸内往复流动，既不象蒸汽机那样需要高压水蒸汽和消耗水，也不象内燃机那样爆炸燃烧，因此制作容易，成本低廉，安全环保，作为热机教学的辅助教具是很合适的。
制成的简易斯特林发动机实物图如图一，工作原理请参看图二和图三。
图1 实物图图2 斯特林发动机剖面图①热置换气缸②热置换活塞③动力气缸④动力活塞⑤支架⑥曲轴⑦飞轮图3 斯特林发动机工作过程材料和工具：铁制八宝粥易拉罐3个。
自行车辐条3根，要求辐条帽能在辐条杆上自由滑动。
空牙膏管一个。
废旧的光盘3张。
气球一个。
有韧性的泡沫塑料一块（如拖鞋底）。
大头针一个，直径2毫米铁丝20厘米。
透明胶布。
废圆珠笔管。
使用的工具为钳子，剪刀，电烙铁和焊锡（也可以使用二合一强力胶），锥子或钻，直尺，圆规。
制作方法：本设计使用的是八宝粥罐易拉罐，因为它的开口是一个大圆形，而饮料易拉罐的开口较小，需要扩口。
文中所给尺寸没有严格要求，并尽量说明设计原理，以便读者可以用其它容器自行设计制作。
一、加工支架易拉罐取一个易拉罐，在距罐口2厘米处左右对称地钻两个孔，孔的直径略大于自行车辐条的直径。
这两个孔是曲轴主轴（参见图1图2图5）运转孔。
在此易拉罐的底部正中钻一个孔，插入自行车辐条帽。
为了保证辐条帽的螺孔和易拉罐的轴心同心，在易拉罐塑料盖的中心扎一个小孔，盖在罐口。
用一根辐条穿过辐条帽，再从塑料盖的小孔伸出，用电烙铁将辐条帽和罐底焊在一起。
见图4。
此孔是热置换活塞杆滑道。
图4 支架易拉罐底部图二、制作热置换气缸和动力气缸1.作热置换气缸。
在另一个易拉罐壁距罐口4厘米处扎一个直径4毫米左右的孔。
此孔最好用钳子夹住短锥子从罐内向罐外钻，钻好后毛刺朝处，不必处理。
如果从罐内向罐外钻，钻好后毛刺朝内，就要进一步处理，直至罐内壁平整光滑。
配气活塞式斯特林发动机
下图是配气活塞式斯特林发动机（β式）的原理示意图。
工作原理工作原理气缸内部充满了气体（即工作介质，简称工质。
）上面的活塞称为“活塞”或“动力活塞”：上移使得工质“膨胀”，下移使得工质被“压缩”；下面的活塞称为“配气活塞”。
上移使得工质被“加热”，下移使得工质“冷却”。
观察曲轴排布，可知配气活塞领先动力活塞90°，得到的结果是：1.“动力”下移，工质被压缩-->2.“配气”下移，工质放热冷却--->3.“动力”上移，工质膨胀-->4..“配气”上移，工质被加热--->1.简单来说就是冷却》压缩》吸热》膨胀》冷却组成的一个循环，即“斯特林循环”细节来说就是工质膨胀释放出来的功大于压缩工质消耗的功。
热的工质膨胀功比冷的工质膨胀功大，冷的工质比热的工质压缩功小。
那么如果使工质在冷时压缩，压缩功就小，在热时膨胀，膨胀功就大。
得到的结果就是输出功=（膨胀功-压缩功）为正，也就是开始运作。
斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。
斯特林发动机是伦敦的牧师罗巴特斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。
斯特林发动机是独特的热机，因为他们实际上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。
斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。
这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。
外燃机：外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。
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。
优缺点：由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。
外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。
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斯特林发动机原理图解
如图1 把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。
A2移气器
如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。
这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。
其原理如下：
当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。
相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端為冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。
如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。
由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。
国立成功大学航太系郑金祥教授把 Displacer 命名為”移气器”，实在更為贴切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以為它的作用跟输出功率的动力活塞一样。
A3 曲柄机构
要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6) 。
当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。
将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。
A4 动力活塞
橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换為动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。
我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换為曲轴的旋转运动。
连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。
橡皮的膨胀及缩收所產生的曲轴的旋转运动提供了移气器上下移动的力量，多餘的力量则可以输出。
必须注意的是，移气器本身不会动，而是被曲轴带动，动力来源是动力活塞。
為何相位角是 90 度?
如图 9 当移气器移到最顶点的位置时，底部加热空间最大，此时所產生的压力也最大，当移气器移到最底点的位置时，顶部冷却空间最大，此时所產生的压力也最小，如把动力活塞的曲柄连接到曲轴水平位置最远的地方时可產生最大的扭力，此时可看到连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位呈90度的角度差，该角度称為相位角。
曲柄连接到曲轴水平的位置也决定了引擎旋转方向。
上述的条件為静态环境的结果，当随著引擎的转速、负载、温度及使用气体的不同则会有不同的最佳相位角，一般以 90度作為通用的相位角。
A5 飞轮
如果只有上述的零件，引擎还是不能运转。
因為利用橡皮的膨胀或收缩 (图
8,9)，并无法让曲轴旋转一整圈。
因此，必须加上一个有旋转惯性的设备，即“飞轮”，才能达成连续的运转。
一般採用的飞轮，最常见的是圆形飞轮，如图10所示。
如果除了惯性需求外，还要考虑平衡问题，则在曲轴旋转面的另一端加一配重物充当飞轮，便可解决平衡问题(图11)。
B. 进阶篇
史特灵引擎是一种高效率的能量转换装置，系採用封闭气体循环（Closed gas cycle）及再生器（Regenerator）设计。
理论上，理想史特灵引擎的热效率(Thermal efficiency)与卡诺引擎(Carnot engine)相当，二者皆属可逆热机（Reversible cycle），具最高热力循环转换效率。
史特灵引擎的使用的工作气体可為高压之空气、氮气、氦气、或氢气。
一般而言，大致分為两种可能的配置：第一种配置利用一个动力活塞（Piston）压缩或膨胀气体，另利用一个移气器（Displacer）使工作气体在气缸内来回流动；第二种配置则不用移气器，完全利用两个活塞来达到压缩膨胀气体与来回驱赶气体的目的。
当气缸内部气体被驱赶至加热部而受热时，即因膨胀推动动力活塞而对外作功。