本文關(guān)鍵詞：斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在低品位能源利用中的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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HongweiKEY WORDS: stirling engine, simulation character, designing bine circulation, Combined cooling Heating and power聲明本人鄭重聲明:此處所提交的碩士學(xué)位論文《斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在低品位能源利用中的研究》,是本人在華北電力大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間,在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果。據(jù)本人所知,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得華北電力大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名:'i豐日期:曰. 3.仔關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說明本人完全了解華北電力大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:①學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件;②學(xué)�？梢圆捎糜坝　⒖s印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文;③學(xué)�？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱;④學(xué)校可以學(xué)術(shù)交流為目的,復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位論文:⑤同意學(xué)�？梢杂貌煌绞皆诓煌襟w上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。(涉密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定)作者簽名:盜導(dǎo)師簽名:.' Y日期:a〕. 3, 16日期健二呈主牟華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章引言在當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,人們?cè)诓粩嗤晟片F(xiàn)有動(dòng)力機(jī)的同時(shí),還在努力探索開發(fā)新型的動(dòng)力機(jī),外燃機(jī)就是在這樣的背景下設(shè)計(jì)成功的,隨著石油資源的日益短缺,石油價(jià)格逐漸上漲,傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)使用石油資源而引起的環(huán)境污染、能源使用極不平衡等社會(huì)問題日見突出。研究能以天然氣、沼氣、生物質(zhì)等作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)技術(shù),對(duì)于促進(jìn)能源的綜合利用、改善當(dāng)前使用單一的石油資源的狀況并減少環(huán)境污染,創(chuàng)造節(jié)約型社會(huì),從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步,具有重要的意義。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(Stirling engine,又名熱氣機(jī))是一種外燃的閉式循環(huán)往復(fù)活塞式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)〔u,它理想的熱力循環(huán)稱作斯特林循環(huán)(即:概括性卡諾循環(huán))。因此,同溫度下其理論效率最高,更吸引人的是它具有兩個(gè)明顯優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn):一是能利用各種能源,無(wú)論是常用的液體燃料,還是氣體燃料或固體燃料,甚至太陽(yáng)能、化學(xué)反應(yīng)能和放射性同位素能源,只要是能產(chǎn)生一定溫度的熱量,斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)就可以工作;二是振動(dòng)噪音低、排放污染小,具有良好的環(huán)境特性。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用燃料的熱能來(lái)工作的動(dòng)力機(jī),因?yàn)槿剂显诟淄馊紵砸步型馊紮C(jī)。外燃機(jī)采用往復(fù)活塞式,燃料燃燒對(duì)加熱裝置內(nèi)的氣體釋放熱能,被壓縮的氣體接受熱能后進(jìn)入缸內(nèi)膨脹,推動(dòng)活塞式曲軸帶動(dòng)外界負(fù)荷而旋轉(zhuǎn)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),里面有氣體工質(zhì)作功,用于作功的氣體可采用具有比功率高,流阻損失小的特種氣體,其質(zhì)量可以靈活調(diào)動(dòng),一般比內(nèi)燃機(jī)吸入缸內(nèi)的氣體質(zhì)量大的多;做功氣體溫度一般在700℃以下,比內(nèi)燃機(jī)爆發(fā)時(shí)2000℃以上低的多,因此作功氣體傳給冷卻介質(zhì)被帶出機(jī)外的熱能相對(duì)很少。它是二行程發(fā)動(dòng)機(jī),工作時(shí),將導(dǎo)熱率高的氣體(如:氦氣、氫氣、蒸汽、復(fù)合氣、空氣等)密封,由活塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體的流動(dòng),使氣體在高溫條件下膨脹,在較低溫度下壓縮,膨脹后的氣體被重新壓回加熱腔,使氣體在氣缸和加熱裝置內(nèi)實(shí)施熱力循環(huán),不需換氣,達(dá)到熱能對(duì)機(jī)械能的連續(xù)轉(zhuǎn)換。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是由多種不同功能的配件系統(tǒng)組成(如:外部供熱系統(tǒng)、熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、氣體控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)體等)涉及到多方面的技術(shù),但這些技術(shù)又基本上屬于己知的內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)范疇,是我們己經(jīng)掌握的相對(duì)成熟的技術(shù)w1. 1斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的背景及意義1816年由蘇格蘭牧師雷伯爾特·斯特林發(fā)明,又稱“熱空氣發(fā)動(dòng)機(jī)”,當(dāng)時(shí)已華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文生產(chǎn)出數(shù)千臺(tái)。后由于蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)而被冷落,到二十世紀(jì)初已基本消失,主要由于封入的工質(zhì)為空氣,加熱溫度僅幾百度,致使機(jī)構(gòu)龐大使用不便。1930年荷蘭菲利蒲公司欣賞它外燃式靜止發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn),做為無(wú)線電用發(fā)電機(jī)的動(dòng)力而重新開發(fā),但不久由于電子器件的晶體管化而停頓。以后又做為汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)重新開發(fā),采取700℃以上的加熱5^-20MPa的氫氣和氮?dú)鉃楣べ|(zhì),試制了換置式和斜板回轉(zhuǎn)式雙向型發(fā)動(dòng)機(jī),并做了裝車試驗(yàn)。由于高溫、高壓產(chǎn)生的高效率和高轉(zhuǎn)矩,在以氫氣為工質(zhì)時(shí)達(dá)到了高速度,初步顯示有可能成為比內(nèi)燃機(jī)效率高的外燃式汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。該公司將液氨用發(fā)動(dòng)機(jī)商品化,將其余的發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)于1957-1967年陸續(xù)轉(zhuǎn)讓給西德和瑞典的有關(guān)公司〔2,.1973年世界性石油危機(jī)后,節(jié)油和油的替代提上重要議事日程。菲利蒲公司重新和美國(guó)福特公司合作共同開發(fā)了127kW的回轉(zhuǎn)斜板式雙向型4-2150A發(fā)動(dòng)機(jī)。進(jìn)入八十年代以來(lái),第二次石油危機(jī)又引起各國(guó)對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)心,后來(lái)石油供應(yīng)雖有緩和,但從環(huán)保和能源角度出發(fā)各國(guó)又競(jìng)相進(jìn)行斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)工作「幻。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是可以利用多種分散的能源。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。我國(guó)農(nóng)村有豐富的生物質(zhì)能資源,但品種、分布不均,具有季節(jié)性、間歇性分散性的特點(diǎn)。用舊式爐灶直接燃燒,熱效率很低,一般為10^-15%。如果用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)將農(nóng)村燒掉的生物質(zhì)能(按1987年的328Mtce計(jì)算),以同樣的效率(10%^-15%)轉(zhuǎn)換為電能,則可為農(nóng)村提供260-400KW/h電,相當(dāng)于同年農(nóng)村用電量的2^-3倍[’]。我國(guó)太陽(yáng)能資源比較豐富。目前我國(guó)太陽(yáng)能熱水器和太陽(yáng)灶使用較普遍,但光電池應(yīng)用很少。在太陽(yáng)能資源豐富的地區(qū),可通過斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能或機(jī)械能。美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的15KW太陽(yáng)能自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組,已投入運(yùn)行,美國(guó)斯特林熱力發(fā)動(dòng)機(jī)公司(Stirling)開發(fā)的STMO-120型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(功率為25kW,采用直徑llm的拋物面聚光器)即將商品化:美國(guó)太陽(yáng)動(dòng)力公司制成一種自由氣缸式太陽(yáng)能水泵,功率僅150W,聚光器直徑為1. 7m,與同樣功率的其他類型太陽(yáng)能水泵相比,效率高5^-10倍‘4-7]中國(guó)還有350)萬(wàn)人口完全沒有電力供應(yīng),更多的人口沒有持續(xù)可靠的電力供應(yīng)。這些地區(qū)多在邊遠(yuǎn)的地區(qū)、山區(qū)和荒漠,以及海島等地區(qū),架設(shè)電網(wǎng)的投資太大,采用柴油發(fā)電成本太高,而斯特林外燃機(jī)可以利用太陽(yáng)能、沼氣、植物垃圾熱解氣體的特性,可以較好的解決這一難題.1.2斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)從七十年代末即開始斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研究開發(fā)工作,已設(shè)計(jì)出功率華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文150W-lOkW發(fā)動(dòng)機(jī)11種,多數(shù)己在實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)轉(zhuǎn)�，F(xiàn)從事此項(xiàng)工作的約300人,并正籌建中國(guó)熱氣機(jī)研究會(huì)。北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)凌澤芝同志在能源政策研究通訊1991年第一期“發(fā)展熱氣機(jī)、促進(jìn)農(nóng)村電氣化”一文中介紹國(guó)內(nèi)外斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展概況及其特點(diǎn)后建議:“充分利用我國(guó)農(nóng)村豐富的生物質(zhì)能源和部分地區(qū)豐富的太陽(yáng)能資源以解決農(nóng)業(yè)用電問題”。并希望納入國(guó)家“八五”科技規(guī)劃和組織有關(guān)單位聯(lián)合攻關(guān)。上海711研究所研制出熱氣 內(nèi)容來(lái)自轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明出處.

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