斯特林发动机 研究 发展
斯特林发动机的工作原理及应用前景
５ 斯 特 林 发 动 机 的应 用 形 式
（ １ ） 分布式能源 系统的利用 ①热 电联产 燃料来 源广 ． 环境污染小 。 非常适用于家庭 热电联 产 在大城市里可以以天然气作燃料 。 在农村可 以燃烧如木屑 、 米糠 、 棉秆等各种农林废弃物 ． 斯特林发动机和发 电机组合 ， 即可发电 ， 又可 利用冷却水系统供应热水和采暖 美 国 Ｓ Ｔ Ｍ 公司和 日本各 自开发成 功了家用热电联产 系统用 于民用 。 ②远距离发电 、 备用 电力 、 电网支持等。在偏远地区 ， 直接使用斯 特林发动机发 电。 可 以大大 降低架 设网线 的成本 ； 在医院 、 机场 、 电信 等． 作 为备用 电力应 急使用 ： 电力系统在负荷高峰时 ， 使用斯特林发动 机发电作 为电力补充 ． 可以降低运行成本。 （ ２ 斯特林 太阳能发 电装置 斯特林发动机另一个 重要 的应用领域是 作为太 阳能热 发电的动 力转换装 置 太 阳能是可再生能源 ． 又是免费能源 ， 是斯特林发动机的 最佳动力 源泉 太 阳能碟式发 电系统利用斯特林发动机 外燃 的特性 ， 使用抛物面碟式 聚光器将太 阳光汇聚在斯特林发动机的热腔 。 加热工 质． 使 斯特林发 动机工作 ， 将太 阳热转化为机械能 ， 再经过 发电机将机 械能转化 为电能 斯特林发动机作 为碟式太 阳能热发 电系统的核心组 件． 既适 合分 布式应用 ． 又适合大规模兆瓦级并网。 目 前碟式系统太阳 能转化电能效率达到 了 ３ ３ ％． 高于光伏 电池 的 １ ８ — ２ ０ ％的水平 。相较 太阳能光伏 发电板 占用空 间大 。 它更适合大型电力事业。采用太 阳能 光热发电技术 ． 避免 了昂贵 的硅晶光电转换工 艺 ． 可 以大大 降低 太阳 能发 电的成本 ． 是新能源利用 的一个重要方 向。
斯特林发动机模型制作与研究
毕业设计(论文) 题目斯特林发动机模型制作与研究系别动力工程系专业班级热能与动力工程08k3班学生姓名指导教师王庆五二○一二年六月斯特林发动机模型制作与研究摘要随着石油资源的日益短缺，石油价格逐渐上涨，传统的内燃机使用石油资源而引起的环境污染、能源使用极不平衡等社会问题日见突出。
研究能以天然气、沼气、生物质等作为燃料的发动机有关技术，对于促进能源的综合利用、改善当前使用单一石油资源的状况并减少环境污染，创造节约型社会，具有重要的意义。
斯特林发动机作为外燃机具有的燃料多样化、效率高、噪音和污染小等特点，适于利用农村薪材、桔杆和太阳能进行发电。
斯特林发动机得天独厚的优势，以及各种新材料新技术的出现，斯特林发动机必将代替内燃机为21世纪提供主要动力。
斯特林发动机的广泛应用，必将使我国的能源利用效率得到大幅度提高，无沦是对环境保护还是节能减排，都有着非常重要的积极意义，也将会为我国的经济又好义快的发展提供充足动力。
本文通过研究斯特林发动机的性能特性，讲述了斯特林发动机的结构类型与主要分析方法，总结了斯特林发动机的关键技术，阐述了斯特林发动机的特点及主要应用，设计制造了斯特林发动机模型，并对该模型进行了实验分析，得出的结论和模拟性能基本一致。
关键词:斯特林发动机；性能模拟；设计实验Stirling engine model production and studyAbstractThe oil energy is reducing and its price is increasing day by day,theinternal-combustion engine has brought environment pollution and broken zoology balance，the problems are standing out．Researching engine that can combust gas，marsh gas，biology is very signification that it can promote the compositive utilization of energy，change the use of only one oil energy，reduce environment pollution，create the economy society．The Stirling engine as outboard engines with fuel diversification, high efficiency, noise and pollution and other characteristics, suitable for rural fuelwood, straw and solar power generation. The unique advantage of the Stirling engine, as well as a variety of new materials, new technologies emerge, the Stirling engine will replace the internal combustion engine to provide the main driving force for the 21st century. Wide range of applications of the Stirling engine, will make China's energy use efficiency has been greatly improved, no occupied by the enemy of environmental protection or energy saving, have very important positive significance, will also be good for China's economic justice the fast pace of development to provide adequate power.According to the requirements on the development of energy and basing on the theory of stifling engine，the software the simulate stirling engine character is developed,then the configuration-type and analytical method of Stirling cycle were elaborated in the following parts.The key technology that affect the performance was also summarized.Through its character,the stifling engine model is designed and manufactured，and it is tested，the conclusion consistent with the simulation character．Key Words:stirling engine，simulation eharaeter`designing experiment目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 斯特林发动机的背景及意义 (1)1.2 斯特林发动机国内外研究动态 (2)1.2.1 国内发展状况 (2)1.2.2 国外发展状况 (2)1.3 本文的主要研究内容 (4)2 斯特林发动机组成及理论分析 (5)2.1 斯特林发动机的组成 (5)2.2 斯特林发动机的工作原理 (6)2.3 斯特林发动机热效率分析 (8)2.4 小结 (8)3 斯特林发动机性能分析 (10)3.1 斯特林发动机实际循环性能分析计算 (10)3.1.1 数学模型的建立 (10)3.2 斯特林发动机性能模拟及影响性能因素 (13)3.2.1 膨胀腔、压缩腔示功图和总示功图 (13)3.2.2温度、压力、转速等因素对斯特林发动机性能影响 (14)3.3 结论 (15)4 斯特林发动机模型设计制作 (16)4.1 斯特林发动机的设计类型 (16)4.2 斯特林发动机设计参数的选择及确定 (16)4.3 斯特林发动机的具体尺寸及制作 (17)4.3.1 斯特林发动机模型外型 (17)4.3.2 制作方法及制作工序 (18)4.3.3 组装次序及注意事项 (22)4.3.4 试运行 (23)4.4 小结 (23)5 斯特林发动机在联合循环及余热利用中的研究 (24)5.1 朗肯—斯特林联合循环 (24)5.2 燃气轮机—斯特林联合循环 (26)5.3 小结 (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论在当今世界科学技术的迅速发展，人们在不断完善现有动力机的同时，还在努力探索开发新型的动力机，外燃机就是在这样的背景下设计成功的，随着石油资源的日益短缺，石油价格逐渐上涨，传统的内燃机使用石油资源而引起的环境污染、能源使用极不平衡等社会问题日见突出。
行业技术简介
行业技术简介一、斯特林发动机简介1、斯特林发动机的原理与基本结构斯特林发动机又称为热气机，是一种外燃机，即依靠外部的热源对其密封在机器中的工质进行加热，进行闭式循环。
斯特林发动机对外燃方法无特殊要求，只要外部热源的温度高于机器中工质的温度即可，因此加热方式灵活：既可以使用传统的化学燃料，又可以使用太阳能、生物质能，地热或者利用工业余热作为热源。
根据斯特林发动机的设计要求，热源可高可低，几十度的温差即可使其运转起来。
斯特林发动机在运转的过程中，预充于机器内部的工质通过不断的吸热膨胀、冷却收缩的循环过程实现连续的做功。
斯特林发动机与内燃机最大的区别是：它在做功时，不是通过燃料在气缸内部瞬间升到很高的温度和压力进行爆震去推动活塞，而是依靠外部的热源对其热膨胀气缸持续传热，由机器内部不断升温升压的工质去推动活塞做功，因此在工作时较内燃机要平稳，而且噪音要小很多。
从工程热力学的理论上，斯特林发动机利用的是斯特林循环原理（如上图示意）。
理论上，发动机中的工质遵循斯特林循环，即在一个循环过程中依次经过等温压缩（1-2），等容吸热（2-3），等温膨胀（3-4），等容放热（4-1）的过程。
理想状态下，其循环的效率等于同温限下的卡诺循环效率。
但实际上，由于机器在不同结构下的传热损失，机械损失，工质泄露等原因，斯特林发动机的实际热效率远低于卡诺循环。
设计成熟的斯特林发动机的热效率一般为35%~45%。
常见的斯特林发动机按基本单元的结构形式可分为双活塞式（α型）和置换式（也称配气式，按照置换活塞（displacer piston）和动力活塞（power piston）的布置形式又可分为β型和γ型），其中双活塞式的机器按照其作用形式又可分为单作用式和双作用式。
以下图中的一台α型斯特林发动机为例，其循环系统的基本单元组成如下图所示，依次包括压缩活塞、压缩腔（冷缸）、冷却器、回热器、吸热器、膨胀腔（热缸）、膨胀活塞，工质被封于之间的腔室及换热器中，进行闭式循环。
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。
太阳能斯特林发动机调研报告
一．太阳能斯特林发动机的研究意义进入21世纪，人类社会面临着严重的能源紧缺和环境污染。
传统能源中的石油和天然气将在未来几十年内耗尽,煤尽管还能用一二百年，但它会对生态和环境带来很多的副作用。
在世界范围内的能源危机中，中国更是首当其冲。
因此研究开发无污染、可再生的新能源与能源转换技术是科技界的当务之急[1]。
从能源管理角度来讲,太阳能是产生动力的可再生和不可耗尽的重要能源之一。
把太阳能转换成机械能的有几种方法。
其中理论上可达到最大效率的是斯特林发动机(或热气机)。
斯特林发动机是一种简单的外燃机。
这是罗伯特·史特灵在1816年（英国、专利号4081)就提出的概念。
和内燃机相比，这种发动机效率高、污染小、噪音低等优点。
可以应用在许多领域内中作为清洁高效的动力机, 对节能减排、保护环境有重要意义。
二．斯特林发动机的原理斯特林发动机是利用高温高压的氢气或氦气作为工质, 通过2个等容过程和2个等温过程可逆循环( 图1) 。
气缸中装有2个对置的活塞, 中间设置1个回热器用于交替的吸热和放热, 活塞和回热器之间为膨胀腔和压缩腔。
膨胀腔始终保持高T max, 压缩腔则始终保持低温T min。
由图1可见, 斯特林循环由以下4个换热过程组成: 1- 2为等温压缩, 热量从工质传递给外部低温热源; 2-3 为等容过程, 热量从回热器传给工质; 3-4为等温膨胀,热量从外部高温热源传递给工质; 4-1 为等容过程, 热量由工质传递给回热器。
斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。
斯特灵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。
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。
图1.斯特林循环下面是一台斯特林发动机示意图：发动机内的气体是循环加热的（通过酒精灯）并且膨胀推动动力活塞（图中蓝色）向上运动,同时黄色活塞也向上运动。
斯特林发动机与碟式太阳能热发电技术的研究进展
斯特林发动机与碟式太阳能热发电技术的研究进展作者：唐大伟李铁桂小红来源：《新材料产业》 2012年第7期文/唐大伟李铁桂小红中国科学院工程热物理研究所目前，太阳能发电技术主要分为太阳能光伏发电和太阳能热发电2种形式，其中，太阳能热发电具体又分为槽式、塔式和碟式3种形式。
在碟式太阳能热发电系统中，将光能转换成电能的核心装置就是斯特林发动机，可以说，斯特林发动机的工作特性决定了碟式太阳能热发电系统的工作特性，其技术的发展程度也决定了碟式太阳能热发电技术的成熟程度。
一、斯特林发动机与碟式太阳能热发电系统的工作原理及特点1.斯特林发动机简介斯特林发动机，又称热气机，是一种外燃机，即依靠外部热源对密封在机器中的气体工质加热，使其不断热胀冷缩，进行闭式循环，推动活塞做功。
斯特林发动机最早由英国的罗伯特.斯特林于1816年发明，用于矿井取水。
目前，用于斯特林发动机的常见气体工质有空气、氦气、氢气。
斯特林发动机对外燃方式无特殊要求，只要外部热源的温度高于机器中工质的温度即可，加热方式灵活，既可以使用传统的化石燃料，又可以使用太阳能、生物质能，以及具有一定温度的工业废热作为热源。
根据斯特林发动机的设计要求，热源温度可高可低，几十摄氏度的温差即可使其运转起来。
斯特林发动机的热效率很高，在热力学理论上等于同温限下的概括性卡诺循环效率。
斯特林发动机与内燃机最大的区别在于：在做功时，内燃机是通过燃料在气缸内部瞬间气化，上升到很高的温度和压力，然后以爆震的方式推动活塞；而斯特林发动机是依靠外部的热源对热膨胀气缸中的工质持续传热，使其不断升温升压，然后推动活塞做功。
因此，斯特林发动机在工作时较内燃机平稳，而且噪声也小很多。
在石化能源危机越来越严重的今天，斯特林发动机由于具有不受热源形式限制、运行噪声低、热效率高等突出优点，在几十、几百甚至几千瓦的小功率级别分布式供能领域里，日益受到重视，并有望发展成为一种用于微小型分布式供能系统的成熟可靠的动力设备。
斯特林发动机
斯特林发动机斯特林发动机的发展史,以及斯特林在各个方面的应用。
斯特林发动机一热机领域里的竞争者王景枯上海汽车发动机厂上海船用柴油机研究所徐宁义! #,自从概念以后年法国卡诺提出热机的循环和可逆的,同时向外放热0,保证过程等温,做负功。
人们认识到实际热机的效率不可能高于理想可逆的热机理想效率与工质无关只与冷热源的,动力活塞在上止点不动配气活塞由上止点向下点运动经压缩后的工质流经回热等温吸热―,,,谧差有关多年以来汽轮机、,并据此设想出高压缩型自燃式热机、、。
一百器,并从中吸收热量使温度和压力都升高到最大值,。
与内燃机同时发展或新近在发展中的有燃气轮机以及利用太阳能氢能核聚变能,、由于动力活塞不动行,总工作容积不变,过程在等容进不做功。
等各种能源的高效低公害新型动力机、、。
属于热机范、畴的则有蒸汽机内燃机汽轮机燃气轮机斯/ )特林% ( +发动机朗肯, .发动机和氢发、、膨胀麟动机低、除蒸汽机已接近淘汰以外汽轮机由于效率太装置笨重而只用于电站和大型船舶,斯特林朗。
、,厂〕〕二厂二二〕州肯和氮发动机目前均尚不够成熟因此作为主要发动机的仅有内燃机和燃气轮机,而燃气轮机的经济性还比不上内燃机,。
,1 2一1加热器’… 曰3回热器配气活塞冷却器压缩腔所以内燃机仍然是目前经济性最好“”动力活塞的发动机。
内燃机的工作依赖于一次能源中的石油和天然气而世界上石油和天然气的储藏量是有限但是,。
它的用最却不断增长解决这个危机的手段不外平两方面一是开发新能源使内嫩机不再使用石油的,,。
与天然气用,”而以其他合成燃料或别的燃料供内燃机使另一方面便是内燃机本身的改进尽量少用一,,斯特林机的工作原理图30“次能源同时研制不使用机以逐步取代内嫩机,,。
“一次能源,”的新型热另一个重大问题是、,工业不断发展环境污染其中包括大气污染噪声和振动严重,对人类的威胁也越加―从加热器获得大量热量在等温膨胀做正功活塞不配等容放热―动力在下止点动气活塞从下止点向上止点运动经等温膨胀后的高温工,等温膨胀两个活塞同时向下运动,,工质。
斯特林发动机的工作原理及应用前景
1斯特林发动机闭式循环系统的组件简介(1)冷腔处于循环的低温部分,和冷却器联接,压缩热量由冷却器导至外界,在压缩过程中有相当一部分工质居于冷腔。
(2)冷却器位于回热器和冷腔之间,功能是将压缩热传到外界,保证工质在较低的温度下进行压缩。
(3)回热器串联在加热器和冷却器之间,是循环系统的一个内部换热器,它交替从工质吸热和向工质放热,使工质反复地受到冷却和加热。
回热器并不是必需装置,但它对发动机的效率影响极大。
在往复式斯特林发动机中,回热器的使用既使斯特林循环的热效率明显提高,但又增加了工质的阻力和压力损失,工质吸热、散热交替进行,限制了斯特林发动机的转速,影响了功率的输出。
因此,优化回热器的设计是斯特林发动机的核心技术问题。
(4)加热器加热器是将外部热源的热能传给工质,使其受热膨胀。
加热器的一端与热腔联接,另一端与回热器联接。
(5)热腔始终处于循环的高温部分,连续地将外部热源传给工质,在膨胀时相当部分的工质居于热腔。
因此其必须能承受高温和高压,大量的热损失是由热腔散失的。
2斯特林发动机的基本结构根据工作空间和回热器的布置方式,斯特林发动机可以分为α、β和γ三种基本类型。
α型斯特林发动机的结构最简单,具有两个汽缸,两个汽缸中间通过加热器、回热器、冷却器连通,热活塞和冷活塞分别位于各自的汽缸内,热活塞负责工质的膨胀,冷活塞负责工质的压缩,两个活塞连接在同一曲轴上,往复运动遵循一定的规律。
α型斯特林发动机的优点是能实现较大的功率。
β型斯特林发动机只有一个汽缸,同时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,输出动力。
β型斯特林发动机的特点是能在小温差下工作。
γ型斯特林发动机配置有两个汽缸,配气活塞和动力活塞分别处于配气汽缸和动力汽缸内,配气活塞负责驱动工质流通,动力活塞单独完成工质的压缩和膨胀工作。
3斯特林发动机的工作原理斯特林循环包括2个等温过程和2个等容过程。
斯特林发动机发展史
斯特林发动机发展史
斯特林发动机是一种热力循环发动机，与内燃机不同，它的工作循环是由外部燃料燃烧产生的热能引起的气体膨胀和收缩来完成的。
该发动机具有高效率、低噪音、低振动、长寿命等优点，因此在航空、船舶、陆地交通等领域得到了广泛应用。
斯特林发动机的发展历程可以追溯到1816年，英国神学家罗伯特·斯特林发明了一种基于气体膨胀和收缩原理的发动机原型。
随着科学技术的发展和应用需求的不断增加，斯特林发动机得到了广泛关注和研究。
20世纪初期，斯特林发动机在航空领域得到了迅速发展。
1915年，英国的诺曼·德·布鲁姆菲尔德成功地应用斯特林发动机于一架飞机上进行试飞，并且获得了成功。
此后，斯特林发动机在航空领域的应用不断扩大，成为了当时的主流发动机之一。
随着技术的不断进步，斯特林发动机的性能也得到了不断提高。
20世纪50年代，美国国家航空和宇宙航行局（NASA）开始研究斯特林发动机，旨在开发出一种高效率、低噪音的航空发动机。
经过多年的研究和实验，NASA于1971年成功地研制出了一种新型斯特林发动机。
该发动机的效率高达40%，远远高于传统发动机，标志着斯特林发动机在技术上取得了重大突破。
近年来，斯特林发动机在能源领域的应用也越来越广泛。
由于其高效率、低噪音、低振动等优点，它被广泛应用于太阳能、生物质、地热能等清洁能源的开发和利用中，成为了一种重要的能源转换技术。
斯特林发动机基础研究与优化设计
斯特林发动机基础研究与优化设计斯特林发动机是一种热机，利用外部热源和内部工作物质的循环变化完成能量转换，实现动力输出。
与内燃机相比，斯特林发动机具有结构简单、噪音低、排放少、维护成本低等优点，而且可以使用多种燃料，因此备受研究者和工程师的关注。
本文将介绍斯特林发动机的基础原理和优化设计方法。
一、斯特林发动机的基础原理斯特林发动机的工作原理基于一个简单的热力学循环，称为斯特林循环。
这个循环包括四个处理过程：加热、等容膨胀、冷却和等容压缩。
斯特林发动机的关键组成部分包括热源、工作物质、热交换器、活塞、缸筒和阀门。
斯特林发动机的热源可以是任何方便的燃料，例如天然气、液化石油气和生物质。
燃料在热源中燃烧，产生高温高压的气体。
这些气体通过热交换器传递给工作物质，使工作物质的温度升高。
工作物质是斯特林发动机的动力源，通常是氢气、氦气或空气。
当工作物质从温度低的热交换器进入温度高的热交换器时，它会被加热并膨胀。
此时，压力在活塞的作用下推动活塞向外运动，这就是等容膨胀过程。
等容膨胀完成后，工作物质从热交换器中流出，进入温度低的热交换器，被冷却并压缩。
这就是等容压缩过程。
最后，工作物质从压缩器流回膨胀室，完成一个斯特林循环，可以输出动力。
二、斯特林发动机的优化设计虽然斯特林发动机具有许多优点，但是它也存在一些缺陷。
例如，斯特林发动机的功率密度通常低于内燃机，而且在实际应用中具有较低的效率。
因此，研究人员一直在进行斯特林发动机的优化设计，以提高功率密度和效率。
1. 优化工作物质为了提高斯特林发动机的功率密度和效率，研究人员通常会优化工作物质的选择和属性。
例如，在高温下，氢气比空气更适合用作工作物质，因为它具有更高的热导率和更低的分子量。
此外，添加适量的抑制剂可以减少工作物质的分子大小和热传导率，有助于提高发动机的效率。
2. 优化热交换器热交换器是斯特林发动机中的一个重要组成部分，其性能对发动机的效率和功率密度有较大影响。
一亿美元投资研究的 10千瓦斯特林发动机
一亿美元投资研究的10千瓦斯特林发动机本机是丙烷气为燃料的10千瓦林邦-斯特林发动机驱动发电机。
第一林邦-斯特林发动机最早是由奥西恩林邦专利于1908年。
配置基本上是一个斯特林发动机，有一个自由活塞位移活塞和动力活塞运动。
本机是一种原始理念的现代体现。
它的设计，建造和测试了我的帮助和其他几个老练，经验丰富的同事，包括出版斯特林博士詹姆斯Senft，大卫Gedeon直流，大卫Berchowitz，乔恩斯卡尔和Souran Monechehri支持下，在1988-1989美元的985K DARPA的合同与美国的海军。
这是不是一个玩具。
它是由美国政府资助的发动机发展计划，以及一个值得注意的斯特林发动机的历史片交付硬件。
它的许多创新设计的特点之一是置换控制模块（DCM），配置要通过一个单一的7“膨胀锁紧环（包括止动环的工具！）的去除率从发动机迅速移动。
这提供了进入该服务或完全与整个DCM的快速更换的停机时间最小化过程中的所有组件上端DCM的服务。
另一种设计新颖的特点在于它新颖的控制设计，使发动机的自我调整，应对电力负荷要求其被要求电力输出系统。
这是通过步进电机驱动针阀显着变化的响应速度引起的曲轴电力负荷的变化改变了置换活塞阻尼特性。
设计细节载和出版，在1988年和1989年Intersociety能源转换工程会议提交的两份技术文件解释。
开发计划的部分还包括设计和固体润滑混合陶瓷轴承的发展。
较低的驱动装置，电力活塞组成，四连杆，曲轴及电动发电机的设计，最终在一个轻量级的复合气瓶压力容器，但目前住在高强度钢瓶内。
截至1989年2年发展计划并没有完全完成机器测试，结束（这是常有的案例）。
该引擎被送到海军，随后在1992年购买，以期完成其发展的意图。
在资金枯竭的时间和交付给海军的机器，它已成功地运行在反向模式，作为低温冷却器（驾驶与电动马达作为发电机运转的发动机）。
这是证明了斯特林发动机的热力学，气体动力学运动学和常规手段。
斯特林发动机 研究 发展
关于斯特林发动机的研究与发展学号：13015218姓名：彭俊图摘要:简述了斯特林发动机的发展历史及研究现状，介绍了斯特林循环并归纳了斯特林循环的分析方法，阐述了斯特林发动机的特点和应用，并展望了斯特林发动机的发展前景。
关键词:斯特林发动机;斯特林循环;碟式太阳能热发电系统随着社会的不断发展，化石燃料的消耗量日益增大，传统燃料的内燃机将面临着严重的能源危机，而积极解决这个问题的有效途径之一是开发一种可以使用与传统内燃机不同的燃料的动力装置，斯特林发动机则是目前可行的最佳途径之一。
斯特林发动机(Stirling engine) 又叫热气机，是一种封闭式外燃机，具有燃料来源广，热效率高，排气污染少，噪音低，运转特性好，结构简单，维修方便等优点，并且在太阳能碟式发电系统中有着重要的应用，越来越受到人们的关注。
国外一些专家预言，21 世纪将是斯特林发动机的世纪。
1 斯特林发动机的发展1816 年，罗伯特·斯特林(Robe Stirling) 发明了闭式循环的热气机一一斯特林发动机。
在当年的第4081 号专利中，罗伯特·斯特林在历史上第一次描述了回热器的结构和应用，并对第一台闭式循环热气机的构造进行了描述斯特林发动机是一种外部燃烧(加热)的封闭式活塞发动机。
自罗伯特·斯特林于1816 年发明斯特林循环以来，限于当时条件，大部分发动机的功率和效率都很低，逐渐被比其发明晚半个多世纪的内燃机所替代。
1916 年最后一台老式斯特林发动机出厂，斯特林发动机的发展告一段落[1 3J 近几十年来，随着能源问题和污染问题日益突出，以及斯特林发动机的一些关键技术问题的解决和它所特有的优点，因而受到了国内外的广泛关注。
20 世纪30 年代到60代，现代斯特林发动机的鼻祖一一荷兰的菲利普公司开创了现代斯特林发动机发展的新阶段。
之后经过通用发动机公司、福特汽车公司、瑞典联合热气机公司的不断发展，在包括美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本等主要工业国家政府的资助下，在碟式太阳能热发电、制冷和热泵等领域取得重要进展。
斯特林发动机研究发展
鼓励企业加大技术投入，提高自主创新能力，推 动斯特林发动机技术的持续发展。
推动产业升级，提高产业竞争力
制定优惠政策，引导企业加大斯特林发动机产业投资， 推动产业集聚和升级。
鼓励企业加强品牌建设，提高产品质量和服务水平，增 强市场竞争力。
详细描述
斯特林发动机的材料选择需要考虑耐高温、耐腐蚀、抗疲劳 等性能，通常采用高强度不锈钢和钛合金等材料。在加工过 程中，需要精确控制材料的厚度、尺寸和形状，以确保发动 机的精度和性能。
精密铸造与机械加工
总结词
精密铸造和机械加工是斯特林发动机制造过程中最为核心的环节。
详细描述
精密铸造涉及制造斯特林发动机中的复杂零件和部件，需要精确控制模具的 制造和浇注过程，以确保零件的精度和质量。机械加工则涉及对零件进行进 一步的加工和精修，以确保发动机的精度和性能。
3
随着环保和能源问题的日益突出，斯特林发动 机作为一种清洁能源发动机，再次受到关注和 研究。
斯特林发动机的优势与局限
优势
斯特林发动机具有高效、可靠、清洁等优点，可以在不同环境下使用，如高 温、低温、高海拔等。此外，斯特林发动机的维护成本较低，寿命长。
局限
斯特林发动机的局限在于其输出功率相对较低，同时其燃料消耗量相对较大 ，这限制了其在某些领域的应用。此外，斯特林发动机的噪音和振动问题也 需要得到进一步解决。
多元化能源利用
斯特林发动机可以充分利用各种可再生能源和余热能源，未来将研究如何将其应用于多元 化的能源利用领域。
智能化控制
随着物联网、人工智能等技术的发展，未来将实现斯特林发动机的智能化控制，提高其自 动化和智能化水平。
世界领先，国产320kw斯特林发动机研制成功，到底有多先进
世界领先，国产320kw斯特林发动机研制成功，到底有多先进根据《中国船舶报》12月21日消息，我国研制成功大功率的斯特林发动机，功率达到320千瓦，热效率40%，属于国际领先水平。
斯特林发动机是1816年由英国物理学家斯特林发明的，从原理和结构上来说，这个机器是一个非常简单的机器，但是要做好很难。
▍斯特林发动机是一种外燃机。
所谓的外燃机就是说它的气缸里面只有工质，被外部的热量加热以后会膨胀，推动一个活塞做功。
普通用的柴油机、汽油机，它的气缸里面是要喷进去油，然后点着火，推动活塞。
这种属于内燃机。
那么外燃机跟内燃机有什么区别呢？主要是内燃机的功率容易做的比较大，机器做的比较紧凑。
而且内燃机功率调节比较容易，因为我们只要通过调节喷入气缸里面的燃油的数量，可以瞬间完成功率调节。
但是外燃机调节功率比较麻烦，因为要通过火焰的大小来改变热量，然后再改变气缸的温度，然后才能改变气缸内部工作工质的温度，再影响活塞的推进。
这个响应过程稍微要长一点。
而且在气缸外面加热，相当于要额外多了一套部件，所以外燃机的体积比较大。
蒸汽机也是一种外燃机，所以蒸汽机的体积也是非常庞大的。
▍斯特林发动机的结构、工作原理。
内燃机的工作气缸只有一个，但是斯特林发动机的气缸有两个，一个是热端气缸，一个是冷端气缸。
热端气缸，顾名思义就是要用火焰来加热的气缸。
而且热端气缸和冷端气缸都可以推动活塞，气缸之间是联通的。
火焰加热热端气缸以后，气缸中的气体膨胀，既推动活塞，又把一部分气体推进冷端气缸。
冷端气缸中的气体受冷，带动活塞收缩，又把冷端气缸中的一部分气体推入了热端气缸。
两个活塞之间用曲轴连接，夹角是90度。
因为活塞需要越过死点，所以一般会用曲轴连接飞轮。
依靠飞轮的惯性使整个运动过程变得平稳。
▍看起来这么容易的斯特林发动机，为什么做起来这么难呢？网购平台上的玩具斯特林发动机很多。
但是一旦需要它有一定的功率输出，那么这个问题就来了。
因为热量是从外面透过气缸加热里面的气体，这就要求气缸热惯性非常小。
斯特林发动机的发展与应用 (1)
清洁能源与新能源斯特林发动机的发展与应用李海伟,石林锁,李亚奇(第二炮兵工程学院502教研室,西安710025)摘 要:回顾了斯特林发动机的发展历史,讲述了斯特林发动机的结构类型与主要分析方法,总结了斯特林发动机的关键技术,阐述了斯特林发动机的特点及主要应用,最后展望了斯特林发动机的发展前景。
关键词:斯特林发动机;斯特林循环;蝶式太阳能热发电系统中图分类号:T K 1 文献标志码:A 文章编号:1005 7439(2010)04 0228 04The Development and Application of Stirling EngineLI Hai wei,SHI Lin suo,LI Ya qi(No.502F aculty o f T he Seco nd A rtillery Eng ineer ing Co lleg e,X i an 710025,China)Abstract:T he phy lo geny o f St irling eng ine was firstly r eview ed in this paper,then the co nfigurat ion type and analytical method o f Stirling cycle w ere elabo rated in the follo wing par ts.T he key technolo gy that affect the per formance was also summar ized.T hen the ex cellence and applicat ion of Stir ling eng ine w as depicted.In addition,Its future development w as also ex pected in this paper.Keywords:stirling engine;stir ling cy cle;dish stir ling so lar po wer generation system斯特林发动机(Stir ling engine)又叫热气机,是一种外部燃烧(加热)的封闭式活塞发动机,具有燃料来源广、效率高、污染小、噪音低和维修方便等优点,可以应用在许多领域内中作为清洁高效的动力机,对节能减排、保护环境有重要意义。
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关于斯特林发动机的研究与发展学号：13015218姓名：彭俊图摘要:简述了斯特林发动机的发展历史及研究现状，介绍了斯特林循环并归纳了斯特林循环的分析方法，阐述了斯特林发动机的特点和应用，并展望了斯特林发动机的发展前景。
关键词:斯特林发动机;斯特林循环;碟式太阳能热发电系统随着社会的不断发展，化石燃料的消耗量日益增大，传统燃料的内燃机将面临着严重的能源危机，而积极解决这个问题的有效途径之一是开发一种可以使用与传统内燃机不同的燃料的动力装置，斯特林发动机则是目前可行的最佳途径之一。
斯特林发动机(Stirling engine) 又叫热气机，是一种封闭式外燃机，具有燃料来源广，热效率高，排气污染少，噪音低，运转特性好，结构简单，维修方便等优点，并且在太阳能碟式发电系统中有着重要的应用，越来越受到人们的关注。
国外一些专家预言，21 世纪将是斯特林发动机的世纪。
1 斯特林发动机的发展1816 年，罗伯特·斯特林(Robe Stirling) 发明了闭式循环的热气机一一斯特林发动机。
在当年的第4081 号专利中，罗伯特·斯特林在历史上第一次描述了回热器的结构和应用，并对第一台闭式循环热气机的构造进行了描述斯特林发动机是一种外部燃烧(加热)的封闭式活塞发动机。
自罗伯特·斯特林于1816 年发明斯特林循环以来，限于当时条件，大部分发动机的功率和效率都很低，逐渐被比其发明晚半个多世纪的内燃机所替代。
1916 年最后一台老式斯特林发动机出厂，斯特林发动机的发展告一段落[1 3J 近几十年来，随着能源问题和污染问题日益突出，以及斯特林发动机的一些关键技术问题的解决和它所特有的优点，因而受到了国内外的广泛关注。
20 世纪30 年代到60代，现代斯特林发动机的鼻祖一一荷兰的菲利普公司开创了现代斯特林发动机发展的新阶段。
之后经过通用发动机公司、福特汽车公司、瑞典联合热气机公司的不断发展，在包括美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本等主要工业国家政府的资助下，在碟式太阳能热发电、制冷和热泵等领域取得重要进展。
我国的某些研究机构也在20 世纪70 年代中期开始研究斯特林发动机，并在碟式太阳能热发电领域取得一定成果2 斯特林的国内外研究现状Kaushik对不可逆斯特林发动机进行了有限时间热力学分析。
分析指出，在不考虑各种损失和回热器效率为1条件下种循环的效率等于卡诺循环的效率，同时还指出了回热器的效率不会影响发动机的输出功率。
Halit 指出工质的泄露对斯特林发动机的性能有着重要的影响。
Koi-chi建立以一个斯特林发动机原型为基础，在标准状态和无负载的情况下，用空气作为工质进行试验，最后得出：提高换热器性能、降低机械损失对提高斯特林发动机的性能是十分有效的。
Nezaket基于UrieliandBerchowitz’s规则，用热力学原理中稳流分析法分析了γ型斯特林发动机的运行特性。
Bancha和Thombare 分别研究了低温差的斯特林发动机在太阳能热发电中应用的可行性方法，并指出立式双作用往复式γ型斯特林发动机在未来的太阳能热发电中有巨大潜力。
Tlili采用平均温差的斯特林发动机模型，研究了基于碟式系统用斯特林技术的太阳能热发电系统，该系统假设接收器的温度为20℃，温差为300℃。
在初始设计阶段，根据完整模型换热器中能量损失和压降损失的最优状态确定临界参数，并根据最优化原理指出了在给定的温差、运行频率和死区容积下，功率最大时有确定的最佳扫气容积。
William证明了斯特林发动机比火花塞发动机可节约燃料10%～30%。
USPS（unitedstatespostalservice）测试LLV（long-lifevehicle）的数据表明斯特林发动机的理想节能空间可达30%。
JGaryWood用完整的线性变换方法设计了应用于空间供能的改进型35W自由活塞式斯特林发动机，特别指出了它有很高的热电转换效率（卡诺效率的50%）和功率系数（100W/kg）。
我国对斯特林发动机的研究起步较晚，但发展速度比较快，特别是1984年6月，在上海举行了“第二届国际斯特林发动机会议”之后，我国的斯特林发动机的研究工作出现了新的局面。
吴沛宜提出了五部件绝热气缸模型，考虑热交换器的效率及其死区容积的影响，运用变质量系统热力学理论和数值方法，分析了实用的斯特林循环，并求出循环内各热参数的瞬时变化和一个循环的平均参数。
李修宝建立了以一维不定常可压缩气体流动理论为基础的斯特林发动机工作循环数学模型。
严子浚研究了受热阻、热漏和回热损失3种主要不可逆因素影响的斯特林热机的优化性能，导出了热机的基本优化关系及功率和效率界限。
杨征分析了四缸双作用斯特林发动机工作过程中存在的各种流动阻力损失和热量损失，建立了适用于模拟四缸双作用斯特林发动机性能的模型，并应用拟牛顿法和惩罚函数法实现了对最优化模型的求解，设计了输出功率从5kW到25kW的四缸双作用斯特林发动机，对斯特林发动机的结构参数进行优化。
朱榜荣建立了考虑热漏、回热损失等不可逆因素的循环平均传热模型，并用功率优化法和生态学优化法进行系统优化，得到了不同优化目标下的最佳工质温度比与最佳换热面积比。
同时对斯特林机进行仿真研究，采用C++Bulider编写算法程序对斯特林机进行仿真试验。
高瑶采用接近实际应用的等温模型对斯特林发动机进行建模，分别考虑了斯特林发动机中存在的3种流动阻力引起的功率损失和8种热损失引起的效率损失，并对5kW点聚焦太阳能斯特林发电系统进行了性能分析。
3斯特林发动机的循环斯特林发动机通常分为5个部分：热腔（膨胀腔）、加热器、回热器、冷却器和冷腔（压缩腔）。
热腔和加热器处于循环的高温部分，通常称它们为热区。
冷腔和冷却器处于循环的低温部分，称为冷区。
斯特林循环的工作过程是：工质被密封在一个闭合回路中，依靠活塞的协调运动从而实现在回路中流动。
其理想循环为：压缩腔中的等温压缩过程，回热器中的等容加热过程，膨胀腔中的等温膨胀过程以及回热器中的等容冷却过程。
图2、3分别是理想斯特林循环4个过程的P－V图和T－S图。
4斯特林循环的分析方法特林发动机的结构形式多种多样，但在理论上都是按斯特林循环进行工作的。
根据马提尼的命名规则，斯特林循环的分析法可以分为零级分析法、一级分析法、二级分析法、三级分析法和四级分析法5类。
零级分析法。
零级分析法并没有对斯特林循环进行分析，而是根据斯特林发动机的实验结果引入经验因子，归纳出斯特林发动机实际功率与效率的经验关系式。
该方法简单实用，一般可用于定性分析，不合做斯特林发动机的优化设计。
Carlquist和Beale对零级分析法的应用与发展做出了重要贡献2）一级分析法。
一级分析法又称等温分析法，是最基本的斯特林循环分析方法。
该方法主要假设热腔和冷腔工质的循环温度恒定，通过理论分析可以推导出斯特林发动机功率和效率的解析解。
Schmidt首先应用一级分析法，以α斯特林发动机为模型，根据质量、能量守恒定律和理想气体状态方程对斯特林发动机进行了理论研究。
但由于一级分析法的等温假设过于理想，不符合实际情况，因而存在较大的理论误差，一般只用于定性分析。
3）二级分析法。
二级分析法假设热腔和冷腔内的工质温度在循环的过程中是变化的。
因此基于二级分析法所建的数学模型一般为常微分方程组，结合理想气体状态方程以及边界条件可进行数值求解。
最常用的二级分析法是绝热分析法。
相对一级分析法而言，二级分析法更接近实际，具有更为重要的应用价值。
4）三级分析法。
三级分析法又称为节点分析法，由Finkelstein首先完成。
Urieli、Gedeon、Martini等对其进行了深入补充，并编成了软件进行模拟。
三级分析法是对工质作一维流动假设，在每个节点处对工质的传热和气体动力学过程用质量、动量和能量守恒的偏微分方程进行描述。
三级分析法解决了一级分析法和二级分析法的空间误差问题，得到了广泛的应用和发展5）四级分析法。
四级分析法又称为多维CFD分析法，是在三级分析法的基础上将维数增加到二维甚至是三维，其计算过程极其复杂，往往需求于商业化的CFD软件。
多维CFD分析法已成功应用于内燃机和燃气轮机的设计，但在斯特林发动机上的应用还很不完善，因为到目前为止，多维CFD在两相流上的应用还很困难。
尽管如此，由于四级分析法的精度比较高，作为研发的重点，随着各种辅助工具的不断改善，四级分析法终将成为斯特林循环的主要分析法。
5斯特林发动机的特点及应用斯特林发动机是外燃机，与传统的内燃机相比主要有以下几个方面的优点：1）燃料来源广。
斯特林发动机对燃料的适应性很强，可用燃料除了煤、石油、天然气、化石燃料外，还包括太阳能、原子能、化学能，以及木材、秸秆等农林废弃物燃烧所放出来的能量。
此外，斯特林发动机还可以用来回收各种分散或低品位的热能。
2）热效率高。
理想斯特林循环由两个等温过程和2个等容过程组成，其理论循环效率等于相同状态下的卡诺效率。
实验表明，斯特林发动机的实际有效效率能达到32%～40%，最高可达47%。
3）排气污染小。
由于斯特林发动机的燃烧过程是连续的，空气燃烧比的变化对效率和功率的影响都很小，所以斯特林发动机可以在足够的空气下运转，燃料的燃烧值比较高，和内燃机相比，大大降低了废气中CO、HC等有害气体的含量。
4）噪音低。
斯特林发动机没有气阀机构且工质在汽缸内的压力变化类似于正弦，并且没有燃烧产生的爆震和排气波，因而斯特林发动机运转比较平稳，噪音比较小。
如STM生产的50kW的斯特林发动机，其裸机工作时在1m处的噪音低于75dB。
5）运转特性好。
由于斯特林发动机中最大压力与最小压力之比一般小于2，因此，其扭矩比较均匀、运转比较平稳。
此外，斯特林发动机的超负荷能力强，在超负荷50%的情况下仍然能正常运转，相对于内燃机5%～15%的超负荷能力具有更好的运转特性。
6）结构简单，维修方便。
斯特林发动机的结构简单，比内燃机少40%的零部件。
例如，自由活塞式斯特林发动机只有三大部件：密封的汽缸和2个活塞，没有容易出故障的气阀机构、高压喷油系统和需要良好润滑的活塞环，便于保养维修。
文献着重介绍了斯特林发动机在我国民用特别是农村的应用潜力。
文献详细介绍了斯特林发动机在低品味能源中的应用，其理论价值和实际意义都值得我们做进一步的研究。
斯特林发动机在太阳能热发电领域有着重要的应用。
用斯特林发动机作为动力系统的太阳能热发电技术，在美国和澳大利亚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11日，SCE公司（SouthernCaliforniaEdison）司和SES公司（StirlingEnergySystems，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500MW并逐步扩大到850MW的太阳能热发电站。