本文關(guān)鍵詞：小型斯特林發(fā)動機加熱器的設(shè)計研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學(xué)》 2012年

小型斯特林發(fā)動機加熱器的設(shè)計研究

李佳星  

【摘要】：斯特林發(fā)動機憑借其熱效率高、排放污染小、可用能源多樣性等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于太陽能發(fā)電、船舶用主機及輔機、垃圾場填埋氣發(fā)電技術(shù)及中小型熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)等領(lǐng)域。小型斯特林發(fā)動機主要應(yīng)用于微型熱電聯(lián)供系統(tǒng)中,其輸出功率的高低直接影響整個系統(tǒng)的效率。斯特林發(fā)動機的加熱器,也叫吸熱器,主要作用是將外燃室中的燃料燃燒后所釋放出的熱量傳遞給在加熱器內(nèi)部流動的工質(zhì),在斯特林發(fā)動機中起到至關(guān)重要的作用。一個高效的加熱器可以將外部熱量快速有效的傳遞給內(nèi)部的工質(zhì),使工質(zhì)溫度迅速升高,獲得做功的能力,有助于提高發(fā)動機輸出功率及發(fā)動機的穩(wěn)定性。小型斯特林發(fā)動機中大多采用結(jié)構(gòu)簡單緊湊的肋片式加熱器,但是其換熱效果不易提高,為了改善小型斯特林發(fā)動機加熱器的換熱效果,本文設(shè)計了換熱能力更強的管式加熱器,以此研究管式加熱器應(yīng)用于某小型斯特林發(fā)動機的可能性和換熱效果。 為了達到可以替換原肋片式加熱器的目的,本文主要做了以下幾個方面的研究： (1)在最大程度保留原來加熱器尺寸參數(shù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)有型號斯特林發(fā)動機相關(guān)尺寸參數(shù),設(shè)計了應(yīng)用于小型斯特林發(fā)動機的管式加熱器的基本結(jié)構(gòu)。根據(jù)傳熱學(xué)及流體力學(xué)相關(guān)知識,對所設(shè)計的管式加熱器和原肋片式加熱器進行了初步的換熱計算,得到了所要設(shè)計的管式加熱器的相關(guān)基本尺寸,確定了管式加熱器最佳的管數(shù)、管外徑、內(nèi)徑和管長等相關(guān)尺寸參數(shù)。并對比了兩種加熱器的無益容積、換熱面積、換熱總量及熱流密度。對比結(jié)果表明,所設(shè)計的管式加熱器在無益容積、換熱總量和熱流密度等方面要比原肋片式加熱器要好。因此可以得出新的管式加熱器基本可以代替原肋片式加熱器。 (2)先后設(shè)計了三種方案的管式加熱器并應(yīng)用三維建模軟件對所設(shè)計的三種方案的管式加熱器和原肋片式加熱器進行了三維建模,采用網(wǎng)格劃分軟件對所建立的加熱器三維模型進行了網(wǎng)格劃分,應(yīng)用流體力學(xué)計算軟件對三種管式加熱器和原肋片式加熱器與外部煙氣的換熱情況進行模擬計算。對比了三種方案的管式加熱器與肋片式加熱器外部煙氣的流動情況,溫度分布情況及換熱情況,根據(jù)所得的計算結(jié)果分析了所設(shè)計的管式加熱器的優(yōu)缺點,最后確定了可以代替原肋片式加熱器的管式加熱器方案。 (3)應(yīng)用靜力學(xué)分析軟件對所設(shè)計的管式加熱器進行了熱力耦合分析,校核了所設(shè)計的管式加熱器的結(jié)構(gòu)強度及熱應(yīng)力強度,計算結(jié)果表明,最終的管式加熱器方案的結(jié)構(gòu)強度符合設(shè)計要求。 本文所進行的研究確定了與原肋片式加熱器換熱效果相近的管式加熱器的基本結(jié)構(gòu),為以后替換肋片式加熱器提供了一定的技術(shù)支持,同時對管式加熱器應(yīng)用于小型斯特林發(fā)動機做了一定的探索。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TK05
【目錄】：

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