斯特林發(fā)動機采用外部加熱方式,以氣體為工質實現(xiàn)閉式循環(huán),具有熱源適應性強、效率高、污染小等優(yōu)點。隨著節(jié)能環(huán)保需求的提升,斯特林發(fā)動機在民用領域逐漸取得推廣發(fā)展,千瓦級斯特林發(fā)動機表現(xiàn)出巨大的市場需求。同時,現(xiàn)有的斯特林發(fā)動機幾乎均采用成本較高的He或危險性較大的H2,并且依靠單一熱源加熱,這對斯特林機民用領域的推廣應用是不利的。因此為了加強斯特林發(fā)動機在民用領域的適用性,本文探究了以CO2等廉價氣體作為循環(huán)工質的可行性,分析了千瓦級斯特林的運行特性,并對發(fā)動機加熱系統(tǒng)進行多能互補設計優(yōu)化。針對工質的單一性問題,基于一臺自主設計的100 W級β型斯特林發(fā)動機,實驗研究了CO2、N2、He三種工質下斯特林發(fā)動機的密封性能與運行特性。動態(tài)測試結果表明,CO2在6 min的動態(tài)測試后剩余量97.31%,可密封性能良好。改變轉速、壓強后的循環(huán)特性結果表明,同一壓力（2.84 MPa）、轉速（800 rpm）時,He工質循環(huán)輸出功為116.3 W,CO2工質循環(huán)輸出功為124.8 W,循環(huán)效率均為12.15%,轉速降低兩種工質的循環(huán)輸出功接近。因此,CO2在低轉速（<800rpm）下作為循環(huán)... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)

[5]。圖1.2 自由活塞熱電聯(lián)供系統(tǒng)此外，斯特林發(fā)動機體積小，排熱量低，噪音小等特點使其在水下動力、航空領域發(fā)揮著越來越重要的作用�，F(xiàn)代新型常規(guī)潛艇常采用不依賴外界空氣提供動力的推進系統(tǒng)（AIP 系統(tǒng)），由于斯特林發(fā)動機的外部熱源特點，其作為潛艇動力設備隱蔽性高，國內外多種潛艇機型成功使用斯特林發(fā)動機作為 AIP 潛艇動力設施。依靠斯特林循環(huán)的空間熱動力發(fā)電裝置不受空間微重力甚至零重力條件的影響，隨著空間站電力需求的增長，熱效率高、質量輕、使用壽命長的優(yōu)點將更加突出。伴隨著斯特林發(fā)動機技術的興起，國內科研機構也對其表現(xiàn)出濃厚的興趣。中國科學院工程熱物理研究所對 10 kW 級碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)中，斯特林發(fā)動機的關鍵技術進行研究[6]。天津大學在利用斯特林發(fā)動機回收內燃機及柴油機尾氣余熱方面進行了一定的研究[7]。華中科技大學對斯特林機回熱器進行優(yōu)化設計，并對強化加熱器熱管換熱進行了部分研究。浙江大學清潔能源利用國家重點實驗室也于長期致力于斯特林機的研制和開發(fā)工作，且于 2017 年試制出 1 kW 和 2 kW 級樣機。

并在工質由冷卻器流向加熱器時，回熱器向工質放出熱量，減小加熱器和冷卻器之間的工作負荷。圖1.5 斯特林發(fā)動機工作原理示意圖理想斯特林循環(huán)由兩個等溫過程及兩個定容過程組成，其可以分為如圖 1.6 所示的 4 個階段，分別為：1-2 為等溫壓縮過程，2-3 為等容加熱過程，3-4 為等溫膨脹過程，4-1 為等容冷卻過程。但實際斯特林循環(huán)過程中，由于傳動結構的限制，活塞的運動是連續(xù)的，此外還伴隨傳熱系數(shù)等因素限制，在循環(huán)過程中存在各種損失，工作過程不存在完全的等溫與等容過程

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]斯特林發(fā)動機性能分析和優(yōu)化模型的研究[D]. Umair Sultan.浙江大學 2017
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碩士論文
[1]38kW碟式太陽能斯特林熱機腔式吸熱器參數(shù)設計及熱損失模擬[D]. 肖蓉.湖南科技大學 2016
[2]斯特林發(fā)動機循環(huán)分析方法、內部振蕩流換熱和整機試驗的研究[D]. 時冰偉.浙江大學 2016
[3]自由活塞斯特林發(fā)動機熱交換器的性能研究[D]. 亓宗磊.南京航空航天大學 2014
[4]1KW斯特林發(fā)動機加熱器的設計及研究[D]. 黃曼.華中科技大學 2014
[5]碟式太陽能斯特林發(fā)動機熱交換系統(tǒng)及工質流場分析[D]. 黃軍衛(wèi).湖南科技大學 2013
[6]一種碟式太陽能斯特林發(fā)動機腔式吸熱器熱性能分析[D]. 陳慧.南京航空航天大學 2012
[7]小型斯特林發(fā)動機加熱器的設計研究[D]. 李佳星.大連理工大學 2012
[8]碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中腔式吸熱器光熱性能的數(shù)值研究及優(yōu)化[D]. 毛青松.華南理工大學 2012
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本文編號：3321693