自制简易斯特林发动机
自制斯特林发动机diy图解
自制斯特林发动机diy图解
结构图
所需材料和工具
用钢丝球做移气活塞，长度为易拉罐的一半
将气球剪掉一半
然后用双面胶粘在瓶盖上并钻一个小孔（不能太大也不能太小，大太大会漏气，太小摩擦力就大了）
把移气活塞放入易拉罐，然后将气球套在上而面，用胶粘好
再做个一个用来冷却的水箱。
先将大易拉罐底下钻一圈孔
然后就能轻松把易拉罐底部开一个大圆出来
制作曲轴：用钳子加工铜丝，曲轴那里要有90度的相位角。
制作飞轮：用502胶将四片光盘和砂轮片粘起来然然后再粘个轮子
之后组装
大功告成了，只是由于手机没多少流量了不能发视频，真不好意思。
斯特林发动机模型制作大全
制作热声效应斯特林引擎十九世纪的吹玻璃工人，偶尔会听到被加热的玻璃管自然发出神秘的单音，这令人费解的声音其实是热机的另一种输出形式。
一般的引擎以转动的形式输出能量;声音也具有能量，只不过以空气作为传递的媒介。
热声效应的原理空气振动形成声音，声音发生时，为方便讨论，将传播声音的空气分成无数小块空气，应用牛顿力学来分析空气振动的情形，会得到声音的波动方程式，此方程式的解显示：声音传播时，各个小块空气都会发生膨胀收缩和位移。
如果小块空气被压缩后，再被加热膨胀，对周围空气作较大的正功;之后这小块空气又先被冷却，再被压缩，作较小的负功 (周围空气对这小块空气作较小的功) 。
虽然这小块空气并非对活塞或涡轮作功，而是对周围空气作功，事实上也完成了工作流体加热后膨胀，冷却后被压缩的热机循环，把热能转换成声音振动的能量，增加声音的强度，此即所谓“热声效应”。
凡是利用工作流体在冷、热区间移动，执行压缩的工作流体经加热而膨胀作正功，膨胀后先冷却再压缩作负功的热机循环，这样的机构都被归类为斯特林引擎。
利用热声效应把热能转换成机械能的装置，也就称为热声效应斯特林引擎(thermoacoustics stirling heat engine) ，热声效应斯特林引擎大致可分为驻波(standing wave)和行波(traveling wave)两种。
驻波型斯特林引擎的作功原理驻波型斯特林引擎，基本上是一端闭口，一端开口的管状共振腔，在共振腔内近闭口端装有热片堆(stack)，热片堆中有许多平行共振腔轴向的密集穿孔。
热片堆在靠近闭端温度较高，另一端温度较低，于是延共振腔轴向的温度梯度(temperature gradient)相当大。
当驻波发生时，热堆片穿孔中的各小块空气(工作流体)向闭口端位移，而被压缩，同时移向热片堆较高温处，该小块空气在热穿透深度(thermal penetration depth)以内的部分，会被热片堆加热，使得温度升高，随即膨胀对周围空气做较大的正功，驻波的能量于是加大，小块空气也随着膨胀，同时移至热片堆的冷端，当能量增加的驻波再度压缩这小块空气时，此小块空气已先被较低温的热片堆冷却，只消耗较少的声波能量即可被压缩。
DIY斯特林发动机设计制作原理
动手制做动手制做------斯特林发动机模型斯特林发动机模型什么是斯特林热机？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(T (T1)1)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。
斯特林循环可以分为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。
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。
—1878）斯特林（Robert Stirling，17901790—英国物理学家，热力学研究专家。
斯特林对于热力学的发展有很大贡献。
他的科学研究工作主要是热机。
热机的研制工作，是18世纪物理学和机械学的中心课题，各种各样的热机殊涌而出，不断互相借鉴，取长补短，热机制造业兴旺起来，工业革命处于高潮时期。
随着热机发展，热力学理论研究提到了重要位置，不少科学家致力于热机理论的研究工作，斯特林便是其中著名的一位。
简易斯特林发动机制作原理
简易斯特林发动机制作原理史特灵引擎属於外燃引擎，只要高温热源温度够高，无论是使用太阳能、废热、核原料、牛粪、丙烷、天然气、沼气（甲烷）、丁烷与石油在内的任何燃料，皆可使之运转，不同於必须使用特定燃料的汽油引擎、柴油引擎等内燃引擎。
A.基础篇A1气体的特性如图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，此时由於容器上端为冷却区，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命名为”移气器”，实在更为贴切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以为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，可以转换为动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。
易拉罐制作斯特林发动机[精选.]
![易拉罐制作斯特林发动机[精选.]](https://img.taocdn.com/s3/m/1f10414b49649b6649d74734.png)
易拉罐制作斯特林发动机斯特林发动机大致分为四类，α，β，γ，和自由活塞四种，今天要做的是γ型。
具体工作方式可以在网上自己查一下。
α型β型γ型自由活塞材料准备：工具准备：零件制作：1.支架制作：1.1在易拉罐的侧面开一个大孔1.2在上端两侧各开一个小孔，孔径根据铁丝直径确定。
1.3在下端中心点开一个小孔，孔径略大于钢丝直径。
1.4在下端小孔侧面开一个孔，孔径根据笔筒而定。
1.5再在侧面开一个孔，保证带气管可以穿出。
2.活塞缸制作：2.1将易拉罐上部剪掉，剪口尽量平滑，保证密封3.曲轴制作：3.1如图折弯铁丝，两个折弯之间的夹角为90°。
4.曲柄制作：4.1曲柄根据两端的两个孔刚好能穿过铁丝为最佳，在曲柄中间制作一个闪电形折弯方便装配时调整曲柄长度。
5.导气管制作：5.1用火烤一下根据开孔情况折弯成一个Z字形。
6.冷却活塞缸制作：6.1在瓶盖下方钻一个孔，孔径、位置根据笔筒而定。
7.换气活塞制作：7.1将气球嘴剪掉在顶端打个孔，用螺丝和垫片加紧，同时将换气活塞曲柄加紧。
注意垫片尺寸小于饮料瓶盖尺寸。
8.飞轮制作：8.1将螺柱均匀安装在面包板上，光盘的话可以省略。
然后再中间打一个孔可以刚好穿过铁丝。
9.活塞杆的制作：9.1将铁丝这完成一个L形。
插入易拉罐后基本与易拉罐平齐，或者略高于易拉罐。
10.挡片制作：10.1剪两个圆形贴片，在中心打孔，孔径却大于铁丝直径。
垫片外径小于易拉罐直径。
11.活塞制作：11.1将钢丝棉卷成一个圈，尽量紧密适中，外径略大于易拉罐直径。
宽度=易拉罐内孔深度—10mm—10mm。
12.挡圈制作：12.1将油笔芯剪成2mm长小段。
组装零件：1.支架组装1.1用AB胶粘接导气管、瓶盖。
1.2将曲轴转过支架上端小孔，同时将曲柄及垫片穿过，将曲柄调整到正确位置。
1.3将飞轮用AB胶粘在曲轴上1.4将垫片用AB胶水粘在活塞杆上，钢丝棉放在两垫片之间。
1.5将活塞杆穿过支架下端小孔，与曲轴连接，然后放入活塞缸，将气球套在瓶盖上。
自制斯特林发动机制作教程及斯特林发动机原理、图纸
⾃制斯特林发动机制作教程及斯特林发动机原理、图纸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，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，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主的公司。
这个能在⼀杯热咖啡上就能转起来的发动机，正是斯特林发动机（Stirling engine），由于能源，环境和可持续发展等⼈类问题的影响，⼈们开始热衷发展斯特林发动机，由Robert Stirling（罗伯特斯特林）在1816年发明的外燃发动机。
前不久我们⽹络⽂摘收过⼀篇⽂章，讲著名的发明家Dean Kamen（Segway的发明者）也在挪威成⽴⼀个公司，投⾝于他的下⼀个⼤项⽬，就是使⽤斯特林发动机的交通⼯具的计划。
斯特林发动机是活塞式热⽓发动机，在外部加热密封⽓室，⾥⾯的⽓体（氢⽓或氦⽓）膨胀推动活塞做功，膨胀后的⽓体在冷⽓室冷却，然后进⼊下⼀个流程。
同样只要有⼀定值的温度差存在，都可以形成斯特林发动机，⽐如上⾯这个咖啡杯上的斯特林发动机，如果下⾯是冰块，它也能转起来，⽽且⽐⾥⾯是热咖啡（或热⽔）还要持久，⼀个⼩时左右。
斯特林发动机可以使⽤多种的燃料，各种可燃⽓体估计是最佳材料，Dean Kamen还⽤⽜粪来作过燃料。
⽽且排⽓洁净，还有⼀个优势相对于内燃机来说，因为没有⽓体爆炸，所以⼤⼤降低了噪⾳污染。
这个“玩意”是不是设计也没什么值得讨论的，以前⼈们总是很难分辨设计师或者发明家，但现在来说好像⾜够分明了，设计师是明星，艺术家……，⽽在国内发明家基本都是农民。
如果你既是设计师，⼜是发明家，那么肯定会得到更多⼈的敬佩(⼈⼈喜欢hardcore)，如果你还有商业头脑，那你就是下⼀个Dyson了。
虽然说学科细分很难让普通⼈精通⼏般武艺，但这不是100%的，因为⼀⽅⾯设计本来就是知识⾯⼴泛的学科，有深⼊钻研的机会，另外还有想成为⾮普通⼈的普通⼈呢。
自制饮料罐斯特林发动机详细教程
自制饮料罐斯特林发动机详细教程这里要介绍的是用饮料罐自制的方法，供大家参考。
用饮料罐做的斯特林发动机使用蜡烛作为热源，就能转动得很好。
这种发动机可以由非常简单的材料制成，包括1个饮料罐，1个气球，一些木板等。
第1步，材料的准备和加工要制作一个饮料罐斯特林发动机，你需要如下材料：10毫米厚的木板;10毫米厚的巴尔沙(轻木，做航模用的);1.5毫米直径的金属丝;钓鱼线;1个气球;5毫米边长的正方形木条;2个图钉;1个曲别针;粘土;1个200毫升的铁罐;硬纸板;蜡烛;钉子(或木螺钉);橡皮筋。
需要如下工具：钳子、剪子、锯、木胶、快干胶，润滑油。
如下图所示，这种发动机结构非常简单。
它主要由木头框架，金属丝做的曲轴，铁罐做的气缸体，气球做的隔膜几部分组成。
你可以很容易得到这些材料。
木制的活塞通过鱼线与曲轴联接。
第2步，切割木板如下图，你必须切割两块侧板，2块安装铁罐的木板和1块底板，都要厚10毫米。
你必须在侧板打孔，使曲轴的金属丝能够穿过，且顺滑转动。
第3步，制作木制活塞把几块轻木做的活塞用木胶粘在一起。
用快干胶把一段鱼线粘在活塞的正中。
注意：我用的铁罐的直径大约是50毫米，高度大约100毫米。
如果你使用其它尺寸的罐子，当然活塞的尺寸也要随着改动，活塞与罐子之间留2到3毫米的缝隙就可以了。
第4步，制作隔膜你可以用气球来做隔膜。
如下图所示，剪切气球，并在上面粘贴纸板增加强度。
在正中剪一个小孔，用来穿过鱼线。
注意小孔不可过大，鱼线刚好能穿过即可。
第5步，制作连接木条和曲轴如下图所示，制作2根边长5毫米的方木条，上面穿过曲轴的小孔要比曲轴略粗，保证摩擦力足够小。
用直径1.5毫米的金属丝弯曲成曲轴，可以直接比着木条来弯曲，保证尺寸一致。
第6步，组装隔膜和曲轴系统如下图所示，把隔膜用2个图钉钉在木方底部第7步，组装框架按图示组装框架，要保证曲轴能够非常顺滑地转动。
第8步，组装木活塞和曲轴系统把粘贴在活塞上的鱼线穿过隔膜，系在固定在曲轴上的曲别针上。
奇特的斯特林发动机
奇特的斯特林发动机1. 在橡胶塞的正中钻一个小孔，穿一根细铜管，铜管尾端向下弯曲。
2. 用一小段气门芯将铜管尾端与注射器连接在一起，注射器要用活塞运动阻力很小的玻璃注射器。
连接完成后，检查注射器的气密性。
3. 试管内装入几颗玻璃球，塞上橡胶塞，斯特林发动机的主体就完成了！4. 用一根橡皮筋从中间位置将试管套在支架上，并用双面胶把玻璃注射器的活塞底面粘在木板上，完成安装工作。
5. 用试管、玻璃球和注射器制作的斯特林发动机，制作过程简单，难点在于调试。
初始状态要让试管保持水平，并略微向橡胶塞一侧倾斜。
拔出橡胶塞，调节注射器活塞伸出的长度，然后再塞紧橡胶塞，反复调节，直到试管保持很小的倾角。
6. 初始状态调节完毕后如图6，试管以支架为轴，略微向橡胶塞一侧倾斜，因此玻璃球都滚动到了橡胶塞一侧。
这时用酒精灯加热试管的另一端，试管内的空气受热后体积膨胀，通过细铜管，推动注射器。
注射器的套筒被推动向上运动，改变试管的倾角，超过平衡位置以后，玻璃球就会向试管的另一端滚动。
（注意：用酒精灯加热试管要符合实验室操作规范，先用酒精灯外焰均匀预热试管，防止炸裂，再把酒精灯放在固定位置加热试管。
）7. 图7是玻璃球都滚动到试管另一端的情形。
如果经过较长时间的加热，试管的倾角仍然没有改变，说明空气膨胀所产生的推动力不足以推动橡胶塞一侧向上运动。
这时可以在注射器的活塞下面垫一些硬纸板，让试管水平倾角更小一些，这样需要的推动力也就更小。
反复调整，直到注射器开始向上运动。
在玻璃球滚动到酒精灯一侧时，情况就变得很有意思。
因为玻璃球把试管内的空气都“挤”到另一侧了，此时虽然酒精灯仍然在加热试管，但是无法加热空气。
试管内的空气会散热降温，体积收缩，压力降低，导致注射器套筒向下运动，试管重新向橡胶塞一侧倾斜，玻璃球重新滚动回来，整个装置重新回到步骤6的状态。
重新进入步骤6的状态以后，酒精灯能够再次加热空气，于是空气体积膨胀、压力增加，推动注射器，装置第二次回到步骤7的状态。
用易拉罐自制简易斯特林发动机
用易拉罐自制简易斯特林发动机本人以前写的一篇文章，很多网友根据此文制作成功。
斯特林发动机，又称外燃式发动机。
它依靠封闭在气缸内的气体热胀冷缩产生的力工作。
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(一般情况下用空气即可)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，作为热机教学内容的知识拓展和辅助教具是很合适的，职业学校的机械班学生自己制作实验，也是很好的项目。
图1 实物图制成的简易斯特林发动机实物图如图1。
工作原理请参看图2和图3：发动机在受到热源加热时，封闭在热置换气缸和动力气缸内的空气，受热膨胀推动动力活塞上升，动力活塞运动时带动曲轴旋转，曲轴带动热置换活塞向上运动，空气穿过热置换活塞流向热置换气缸的热端，继续膨胀推动动力活塞上升;动力活塞上升到上止点时被飞轮的惯性带动通过上止点，此时在冷端经过冷却的热置换活塞已开始向下运动，空气流经低温的热置换活塞到达冷端受冷收缩，拉动力动力活塞下降。
热置换活塞和动力活塞相互配合，使发动机持续运转下去。
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：铁质八宝粥易拉罐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(没有电烙铁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。
斯特林发动机模型制作大全
制作热声效应斯特林引擎十九世纪的吹玻璃工人，偶尔会听到被加热的玻璃管自然发出神秘的单音，这令人费解的声音其实是热机的另一种输出形式。
一般的引擎以转动的形式输出能量;声音也具有能量，只不过以空气作为传递的媒介。
热声效应的原理空气振动形成声音，声音发生时，为方便讨论，将传播声音的空气分成无数小块空气，应用牛顿力学来分析空气振动的情形，会得到声音的波动方程式，此方程式的解显示：声音传播时，各个小块空气都会发生膨胀收缩和位移。
如果小块空气被压缩后，再被加热膨胀，对周围空气作较大的正功;之后这小块空气又先被冷却，再被压缩，作较小的负功 (周围空气对这小块空气作较小的功) 。
虽然这小块空气并非对活塞或涡轮作功，而是对周围空气作功，事实上也完成了工作流体加热后膨胀，冷却后被压缩的热机循环，把热能转换成声音振动的能量，增加声音的强度，此即所谓“热声效应”。
凡是利用工作流体在冷、热区间移动，执行压缩的工作流体经加热而膨胀作正功，膨胀后先冷却再压缩作负功的热机循环，这样的机构都被归类为斯特林引擎。
利用热声效应把热能转换成机械能的装置，也就称为热声效应斯特林引擎(thermoacoustics stirling heat engine) ，热声效应斯特林引擎大致可分为驻波(standing wave)和行波(traveling wave)两种。
驻波型斯特林引擎的作功原理驻波型斯特林引擎，基本上是一端闭口，一端开口的管状共振腔，在共振腔内近闭口端装有热片堆(stack)，热片堆中有许多平行共振腔轴向的密集穿孔。
热片堆在靠近闭端温度较高，另一端温度较低，于是延共振腔轴向的温度梯度(temperature gradient)相当大。
当驻波发生时，热堆片穿孔中的各小块空气(工作流体)向闭口端位移，而被压缩，同时移向热片堆较高温处，该小块空气在热穿透深度(thermal penetration depth)以内的部分，会被热片堆加热，使得温度升高，随即膨胀对周围空气做较大的正功，驻波的能量于是加大，小块空气也随着膨胀，同时移至热片堆的冷端，当能量增加的驻波再度压缩这小块空气时，此小块空气已先被较低温的热片堆冷却，只消耗较少的声波能量即可被压缩。
自制斯特林发动机模型
下面有我说制作斯特林的方法和材料。
一、需准备易拉罐、光盘若干、收音机天线、手套或气球、PVC管或是铜铁铝管都行、密度高的泡沫或耐高温轻便材料等、A B胶哥俩好。
二、制作热置换活塞和热置换汽缸
首先测量你准备易拉罐的大小，在确定热置换活塞大小（我用的是普通泡沫做活塞在上下都加有铁皮)，总而言之热置换活塞的直径比汽缸直径小几毫米只要两着不接触就行。
制作热置换汽缸，我建议易拉罐越大或越小为好，露露八宝粥都不好弄。
我是以比八宝粥略大的制作的。
三、天线是干啥的呢聪明人一想便知，是制作热置换活塞引导杆的。
只用顶端第一和第二节，把里面的小通片去掉。
第二节只要上部两厘米左
右做引导管。
四、制作动力活塞
我还是建议有朋友会车床的话，撤一个动力活塞。
因为除了注射器好像没有什麽更合适的了，我使用手套和一节PVC管制做的。
五、制作连杆和飞轮
这些应该都和简单我就不说了，可根据自己现有的东西制作。
透明斯特林发动机模型的制作方法
透明斯特林发动机模型的制作方法作者：陈鹏辉来源：《神州·上旬刊》2013年第05期这个透明斯特林发动机是本人参加石家庄市第十六届自制教、玩具评选活动所制作使用的教具，并获得石家庄市市级一等奖。
现将教具的特点、用途以及制作过程介绍如下：低温差斯特林发动机一、装置图和各部件名称二、特点与用途：1、这台斯特林发动机模型是“低温差外热式斯特林发动机”采用透明塑料杯做为热置换气缸。
透明的结构，便于观察，一目了然，结实耐用，安全可靠。
它依靠封闭在气缸内的气体热胀冷缩产生的力工作。
这种利用气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的发动机，是伦敦的牧师罗伯特斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。
与蒸汽机相比，蒸汽机工作时的工作介质是水，而它不需要高压水蒸汽和消耗水，它的工作介质就是空气，并且是密封在机体内的，没有任何消耗。
与内燃机相比，它不产生爆燃，不象内燃机那样爆炸燃烧，对机体的损害小，噪音低，没有吸排气装置，因此制作容易，成本低廉，安全环保，结构简单也便于维护。
由于采用外热式工作，可以使用各种能源，比如太阳能，地热能等清洁能源。
2、本教具适合用于热机教学，作为热机教学内容的知识拓展和辅助教具是很合适的，具有活塞、曲轴、连杆、热源等热机的基本要素，为学生学习课本中的内燃机知识提供了可以真实工作的教学实物。
非常适合课堂教学和作为学生课外活动科技制作项目。
三、使用的主要材料及估计：塑料杯矿泉水瓶盖铁皮泡沫塑料气球自行车辐条细钢丝空芯螺丝等材料40元价值200元外协项目及估价：空芯螺丝 10元四、制作方法：热置换气缸和热置换活塞的制作。
超市购买600毫升直筒形耐高温透明塑料作为热置换气缸缸体。
用电脑包装箱内的有弹性的泡沫塑料制作热置换活塞，使用电热切割器把泡沫塑料切割成一个圆柱体，直径比所选塑料杯内径小5毫米，长度是塑料杯内部高度的三分之二。
制作热声效应斯特林引擎
制作热声效应斯特林引擎——极客迷（）十九世纪的吹玻璃工人，偶尔会听到被加热的玻璃管自然发出神秘的单音，这令人费解的声音其实是热机的另一种输出形式。
一般的引擎以转动的形式输出能量;声音也具有能量，只不过以空气作为传递的媒介。
热声效应的原理空气振动形成声音，声音发生时，为方便讨论，将传播声音的空气分成无数小块空气，应用牛顿力学来分析空气振动的情形，会得到声音的波动方程式，此方程式的解显示：声音传播时，各个小块空气都会发生膨胀收缩和位移。
如果小块空气被压缩后，再被加热膨胀，对周围空气作较大的正功;之后这小块空气又先被冷却，再被压缩，作较小的负功 (周围空气对这小块空气作较小的功) 。
虽然这小块空气并非对活塞或涡轮作功，而是对周围空气作功，事实上也完成了工作流体加热后膨胀，冷却后被压缩的热机循环，把热能转换成声音振动的能量，增加声音的强度，此即所谓“热声效应”。
凡是利用工作流体在冷、热区间移动，执行压缩的工作流体经加热而膨胀作正功，膨胀后先冷却再压缩作负功的热机循环，这样的机构都被归类为斯特林引擎。
利用热声效应把热能转换成机械能的装置，也就称为热声效应斯特林引擎(thermoacoustics stirling heat engine) ，热声效应斯特林引擎大致可分为驻波(standing wave)和行波(traveling wave)两种。
驻波型斯特林引擎的作功原理驻波型斯特林引擎，基本上是一端闭口，一端开口的管状共振腔，在共振腔内近闭口端装有热片堆(stack)，热片堆中有许多平行共振腔轴向的密集穿孔。
热片堆在靠近闭端温度较高，另一端温度较低，于是延共振腔轴向的温度梯度(temperature gradient)相当大。
当驻波发生时，热堆片穿孔中的各小块空气(工作流体)向闭口端位移，而被压缩，同时移向热片堆较高温处，该小块空气在热穿透深度(thermal penetration depth)以内的部分，会被热片堆加热，使得温度升高，随即膨胀对周围空气做较大的正功，驻波的能量于是加大，小块空气也随着膨胀，同时移至热片堆的冷端，当能量增加的驻波再度压缩这小块空气时，此小块空气已先被较低温的热片堆冷却，只消耗较少的声波能量即可被压缩。
diy自制斯特林引擎发电机
自制斯特林引擎发电机在偏远地区，收听广播可能是唯一的娱乐，也是与文明世界沟通的管道，但偏远地区常无电力供应，甚至连电池都难以取得。
虽收音机本身轻巧耐用，因缺乏适当的电力，收听广播变得十分麻烦，于是有人就想到利用发条经变速齿轮驱动微型发电机，提供收音机所需微不足道的电力。
斯特林引擎在某些场合也具有类似的功能，尽管至今为止小型轻巧的斯特林引擎之输出功率，仍无法与尺寸相仿的内燃机匹敌（极其微小的斯特林引擎与同尺寸内燃机之比较，又另当别论），就收音机或小型照明设备而言，斯特林引擎之输出功率却恰到好处，并且具有燃料多元化、安静、污染少、构造简单耐用、保养方便等优点。
玻璃制的透明斯特林引擎作为教具，固然可以寓教于乐，令学生印象深刻，但如果能进一步利用斯特林引擎作为动力，制作相关的动力机械，例如，装配一辆汽车模型（注一），或驱动发电机发电，并以此电力驱动小功率电器，除了完整介绍引擎之原理、构造和用途，更能演示热学原理、能量守恒原理、发电机负载原理，使斯特林引擎教具不但在高中、大学之物理学教学有用，也能应用在技职课程之教学和科普教育。
本文介绍这一部双缸水平并卧透明试管引擎发电设备，由两具特别设计的斯特林引擎（注二）组合而成，其内部构造和运转情形一目了然。
尽管乍见其外观（图一），构造似乎有些复杂，装配过程好像颇棘手，但其独特的设计已降低了精度的要求，不难成功自制，正适合有兴趣的读者大显身手。
图一：试管引擎的实物照片，摄于2004年4 月14 日。
一、自制这款引擎所需的材料：1. 外径1.85 cm、内径1.7 cm 的试管二个，外径1.63 cm，内径1.45 cm 的试管二个（化学实验室或玻璃仪器行一定有，价格各约二、三十元台币）；2. 粗约0.4 mm（0.016 号）的吉他钢弦（乐器行有售，35 元一条）；3. 长约16 cm，横截面2×3 mm2 的铝杆二支；4. 玻璃毛细管（外径5.8 mm，内径0. 45mm，学校实验室找得到）；5. 直径1.5 mm，长10 cm 的钢棒两根（就是尚未攻牙的钻头，钻头工厂有卖）；6. 内径1.3 cm，长约7cm 的玻璃管二个；7. 内径8 mm 的玻璃管；8. 内径2.2 mm，长约20 cm 的橡皮管；9. 内径15 mm，长约20 cm 的铝棒一根；10. 直径20 mm，长约20 cm 的PE 棒（以上五项，台北市太原路都找得到）；11. 白杨木条若干（五金行有售）。
斯特林发动机设计说明书[1]
![斯特林发动机设计说明书[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/1078260c0740be1e650e9a82.png)
斯特林发动机设计说明书机电工程系1101班指导老师：***小组成员：马宏帅2011090116张超2011090140张晓东2011090129李敏2011090127李程青2011090123目录一、设计题目二、自制斯特林发动机的目的和意义三、斯特林发动机的工作原理四、斯特林发动机的设计过程五、斯特林发动机的优点六、斯特林发动机的发展前景七、设计总结一、设计题目：自制简易斯特林发动机斯特林发动机是一种外燃的闭式循环往复活式热力发动机,1816年由苏格兰的R.斯特林发明。
斯特林发动机气缸一端为热腔,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膨胀做功。
燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧,通加热器传给工质,工质不直接参与燃烧，也不更换。
斯特林发动机结构见图如下：图一：自制斯特林发动机结构图二、自制斯特林发动机的目的和意义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。
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。
只要热腔达到700℃，设备即可做功运行，环境温度越低，发电效率越高。
外燃机最大的优点是出力和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。
但是斯特林发动机还有许多问题要解决，例如膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高，热量损失是内燃发动机的2-3倍等。
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自制简易斯特林发动机
刘文白吉林省松原市前郭县教师进修学校 138000
斯特林发动机，又称外燃式发动机。
它依靠封闭在气缸内的气体热胀冷缩产生的力工作。
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（一般情况下用空气即可）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，作为小学科学课程中热机和能源教学内容的知识拓展和辅助教具是很合
适的，学生在二课活动中自己制作实验，也是很好的项目。
制成的简易斯特林发动机实物图如图1。
工作原理请参看图2和图3：发动机在受到热源加热时，封闭在热置换气缸和动力气缸内的空气，受热膨胀推动动力活塞上升，动力活塞运动时带动曲轴旋转，曲轴带动热置换活塞向上运动，空气穿过热置换活塞流向热置换气缸的热端，继续膨胀推动动力活塞上升；动力活塞上升到上止点时被飞轮的惯性带动通过上止点，此时在冷端经过冷却的热置换活塞已开始向下运动，空气流经低温的热置换活塞到达冷端受冷收缩，拉动力动力活塞下降。
热置换活塞和动力活塞相互配合，使发动机持续运转下去。
图1位置
图2、图3位置
材料和工具：
铁质八宝粥易拉罐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代替），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钻一个小孔，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位置
二、制作热置换气缸和动力气缸
1.制作热置换气缸。
在一个易拉罐壁距罐口4厘米处钻一个直径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。
如果从罐外向罐内钻，钻好后毛刺朝内，就要进一步处理，直至罐内壁平整光滑。
把罐外侧此孔周围半径6毫米范围内的油漆刮掉，以便连接动力气缸。
2.制作动力气缸。
另取一个易拉罐，横向截断，保留带底的一半作为动力气缸。
另一半剪掉罐口不平整的部分，纵向剖开，展开成一平整的铁皮备用。
在距罐底1.5厘米的罐壁上钻一个直径4毫米左右的孔，并刮去周围6毫米半径范围的油漆，用于连接热置换气缸。
3.连接热置换气缸和动力气缸。
用铁皮卷一个直径1厘米、长2厘米的圆筒，卷时侧面可以重叠一部分，把接缝焊牢。
把热置换气缸、圆筒和动力气缸焊接在一起。
这样两气缸通过壁上的孔和圆筒，形成了一个空气流通的通道。
热置换气缸和动力气缸之间的连接筒做得较粗，是为了增加强度。
三、制作曲轴和热置换活塞系统
1.制作曲轴。
用自行车辐条按图5形状和尺寸弯制曲轴，转角处顺滑一些，尺寸差不多就行，要求不严格。
弯制前在车辐条上套上一段圆珠笔管，要紧
一些，以防止曲轴在支架上串动。
顺着曲轴主轴方向观察时，动力活塞曲柄与热置换活塞曲柄之间成90度角。
并且两曲柄之间的位置关系决定了发动机工作时的运转方向。
判断发动机运转方向的方法是：顺着曲轴主轴方向，动力活塞曲柄靠近自己，方向向上，此时如果热置换活塞曲柄在动力活塞曲柄的左侧，那么发动机工作时将顺时针旋转。
了解了这一点，你就不必完全按照此图，可以根据你需要的发动机运转方向弯制曲轴。
图5位置
2.制作热置换活塞上的挡片。
用铁皮剪两个直径4厘米的圆片，圆心处钻孔，孔的直径与自行车辐条直径相同。
再用宽1厘米的铁皮在车辐条上卷两个小圆筒。
把小圆筒垂直焊在圆片的圆心，然后把小圆筒稍微捏扁，使车辐条穿过小圆筒时很紧不能自由滑动。
见图6。
图6位置
3.制作连杆和热置换活塞杆接头。
用一块长5厘米，宽16毫米的铁皮，对折成长5厘米，宽8毫米的铁皮，这样做是为了增加强度。
在此铁皮两端各钻一个孔，一个孔的直径略大于自行车辐条的直径，另一个孔的直径略大于大头针的直径。
连杆就制作完成了。
再制作热置换活塞杆连接头。
取一块3厘米长8毫米宽的铁皮，中心钻孔插入辐条帽，焊牢，在辐条帽顶端也焊一点焊锡，使辐条能够拧紧到辐条帽上而不能穿过它。
在铁皮两端各钻一个与大头针粗细相当的孔，把铁皮两端向上折成U形。
用大头针把这个连接头和连杆连接起来。
见图7。
图7位置
四、组装支架易拉罐、曲轴和热置换活塞系统
1.把曲轴飞轮端穿过支架易拉罐的一个孔，把连杆放到罐内穿到曲轴上，向各个方向试着旋转曲轴，直到连杆穿到热置换活塞连杆轴上，曲轴飞轮端从支架易拉罐的另一个孔穿出。
在曲轴飞轮端穿上一段圆珠笔管固定曲轴，使它能够自由转动而不左右串动。
把一根自行车辐条从支架易拉罐底部的车辐条帽中拧过，再拧紧到热置换活塞杆接头的车辐条帽
上。
用两段C型圆珠笔管夹在曲轴上连杆两侧，左右调节连杆位置，使曲轴转动灵活。
2.确定热置换活塞杆长度。
转动曲轴，使热置换活塞连杆轴降到最低点（离支架易拉罐罐口最远处），因八宝粥易拉罐做的热置换气缸的深度为118毫米，留出5毫米的间隙，从支架易拉罐罐底算起，保留113毫米长的车辐条，多余部分截断。
3.把一个热置换活塞档片穿入活塞杆，小圆筒方向向下。
转动曲轴，使热置换活塞连杆轴升到最高点。
移动档片，使它到达距支架易拉罐罐底5毫米处。
把钢丝清洁球穿在活塞杆上，再把另一个档片穿到活塞杆上，档片上的小圆筒方向向上。
拉伸揉捏钢丝清洁球，使它布满两档片之间，并略粗于易拉罐内径。
参见图6。
五、整体组装与制作动力橡皮膜组件
1.把热置换活塞装入热置换气缸，热置换气缸口与支架易拉罐底对齐，曲轴主轴线与热置换气缸和动力气缸的连接筒平行。
用手把住两个易拉罐，摇动曲轴，如果曲轴转动灵活，就用透明胶布缠绕接缝处，否则查明故障原因，排除故障。
缠绕时拉紧透明胶布，使罐口与罐底之间接合牢固不透气。
2.制作动力活塞橡皮膜组件。
把气球横向剪开，取碗形部分，碗底正中间剪一个小洞。
按照图8把一段铁丝与螺丝杆连接起来，铁丝就是动力活塞连杆。
制作两个泡沫塑料圆片，圆片中心钻孔。
在螺杆上依次穿上圆片、气球、圆片，拧紧螺母。
3.在动力气缸口处缠绕两层透明胶布，胶布边缘比气缸口略高，以防止气缸口割破气球。
把气球套在动力气缸口上，不要把气球拉得太紧，在包住气缸的气球外部缠绕透明胶布，使气球不能从气缸口脱落。
铁丝靠近曲轴动力活塞连杆轴，此时由于热置换活塞的重力作用，动力活塞曲柄处于水平状态。
把铁丝在轴上绕一圈，多余部分剪断。
找一只旧棉线袜子，剪去脚尖部分，剩下的部分卷成宽4厘米的圆环套在罐口与罐底的接缝处，做为散热器。
图8位置
六、制作飞轮
用一个大号的牙膏管，拧下管帽，把光盘套在牙膏管上，再拧紧管帽，剪去多余的牙膏管，飞轮就制作完成了。
用一小段竹筷子把飞轮固
定到曲轴上。
也可以用其它圆形材料制作飞轮，但用光盘和牙膏管制作的好处是能方便地增减光盘数量，研究飞轮质量对发动机工作的影响。
至此发动机机身全部制作完成。
当然为了让它工作，还要给它制作一个支架，并提供热源，最方便的热源就是家用的燃气灶，要使用中心的小火部分。
支架部分读者可根据手头有的材料自己设计。
使用方法
把散热器用水浸湿，燃气灶打到小火状态，然后把发动机架在燃气灶上，热置换气缸底部正对火焰，用手转动曲轴，过一会感到发动机有动力输出后松开手，发动机就自己转动起来了。
发动机工作时的照片见图9。
拍照时采用室内自然光照明，快门速度1/15秒，自动光圈。
由于使用了较低的快门速度，可以看见飞轮和动力活塞因运动而形成的虚影。
在实验室或课堂上使用时可以使用酒精灯作为热源，但最好的办法是使用吃火锅用的固体酒精膏，它比液体酒精要安全很多。
图9位置
刘文白，中教一级，信息技术教研员。
通讯地址：吉林省松原市前郭县教师进修学校邮编：138000
Email: liuwenbai@。