本文關(guān)鍵詞：斯特林發(fā)動機(jī)循環(huán)分析方法、內(nèi)部振蕩流換熱和整機(jī)試驗(yàn)的研究

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【摘要】：斯特林發(fā)動機(jī)由于具有熱效率高、熱源適應(yīng)性好、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn),在水下動力、熱電聯(lián)供技術(shù)、太陽能熱發(fā)電等領(lǐng)域有非常好的應(yīng)用前景。本文提出了一種改進(jìn)型Simple分析模型,該模型以理想絕熱分析為基礎(chǔ),充分考慮各個部件的功損/熱損情況(導(dǎo)熱損失、回?zé)釗p失、穿梭熱損、流阻損失、氣流滯后損失、泄漏損失),模型在2500r/min以內(nèi),誤差小于20%。但由于斯特林發(fā)動機(jī)管內(nèi)特殊的振蕩流換熱和流動影響,其誤差會隨著轉(zhuǎn)速升高而變大。通過對斯特林發(fā)動機(jī)管內(nèi)振蕩流換熱特性的初步實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),其內(nèi)部振蕩流換熱性能與穩(wěn)態(tài)流相比有明顯提高,實(shí)驗(yàn)所得斯特林發(fā)動機(jī)管內(nèi)振蕩流換熱經(jīng)驗(yàn)公式如下：結(jié)合改進(jìn)型Simple模型分析結(jié)果,我們自主設(shè)計(jì)并制造了一臺100W級β型斯特林發(fā)動機(jī),并對其進(jìn)行系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)研究,進(jìn)一步證明改進(jìn)型Simple模型的可靠性和精度：氮?dú)夤べ|(zhì)下模型誤差約為1%-7.1%,氦氣約為4.3%-13.4%。結(jié)合發(fā)動機(jī)功損/熱損分析,我們進(jìn)一步探究了轉(zhuǎn)速、壓強(qiáng)和工質(zhì)對斯特林發(fā)動機(jī)內(nèi)部循環(huán)做功(PV圖)的影響及內(nèi)在機(jī)理。轉(zhuǎn)速的增大會導(dǎo)致壓縮和膨脹過程中氣體無法及時進(jìn)行熱量交換,導(dǎo)致循環(huán)PV圖變“瘦”,指示功逐漸減�。汉夤r下,當(dāng)轉(zhuǎn)速從260r/min升至1380r/min,其指示功從6.6J降至5.2J,循環(huán)輸出功從28.8W升至120W。隨著壓強(qiáng)增大,循環(huán)工質(zhì)量不斷增多,其指示功、循環(huán)輸出功、循環(huán)效率、軸功率及電功率均隨之增大。結(jié)合改進(jìn)型Simple模型的功損/熱損分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)發(fā)動機(jī)工作壓強(qiáng)和轉(zhuǎn)速升高時,流阻損失、回?zé)釗p失和泄漏損失會急劇增大并占據(jù)主導(dǎo)地位,由于氦氣的流阻損失和回?zé)釗p失較氮?dú)庑?且換熱性能較好,在高工況下氦氣工質(zhì)性能優(yōu)勢會愈加明顯：在2.9MPa和1120r/min工況下,氦氣的循環(huán)輸出功和循環(huán)效率分別為165 W和16.5%,而氮?dú)鈨H為139 W和12.2%。工質(zhì)物性參數(shù)的差異及各功損/熱損隨轉(zhuǎn)速/壓強(qiáng)的變化速率的不同,最終導(dǎo)致不同工質(zhì)斯特林發(fā)動機(jī)性能的差異。
【關(guān)鍵詞】：斯特林發(fā)動機(jī) 改進(jìn)型Simple模型 循環(huán)PV圖 功損/熱損分析 工質(zhì) 管內(nèi)振蕩流換熱
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK407
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 術(shù)語表11-13
• 1. 緒論13-31
• 1.1 斯特林發(fā)動機(jī)概述13-20
• 1.1.1 斯特林發(fā)動機(jī)的類型及特點(diǎn)14-15
• 1.1.2 斯特林發(fā)動機(jī)的發(fā)展概況15-20
• 1.2 斯特林發(fā)動機(jī)循環(huán)分析方法20-27
• 1.2.1 一級分析法20-22
• 1.2.2 二級分析法22-26
• 1.2.3 三級分析法26-27
• 1.2.4 四級分析法27
• 1.3 斯特林發(fā)動機(jī)內(nèi)部振蕩流換熱27-29
• 1.4 本文研究目的及主要工作29-31
• 2. 改進(jìn)型Simple模型31-39
• 2.1 模型簡介31-32
• 2.2 熱損/功損校核及換熱校核模塊32-34
• 2.3 模型的初步驗(yàn)證及比較——GPU-3斯特林發(fā)動機(jī)34-38
• 2.4 小結(jié)38-39
• 3. 斯特林發(fā)動機(jī)加熱器管內(nèi)振蕩流換熱性能的實(shí)驗(yàn)研究39-47
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置及方法39-43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論43-47
• 3.3 小結(jié)47
• 4. β型斯特林發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究47-70
• 4.1 實(shí)驗(yàn)裝置及方法47-53
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論53-69
• 4.2.1 轉(zhuǎn)速的影響54-62
• 4.2.2 壓強(qiáng)及工質(zhì)的影響62-69
• 4.3 小結(jié)69-70
• 5. 結(jié)論與展望70-76
• 5.1 主要內(nèi)容及總結(jié)70-73
• 5.2 本文主要創(chuàng)新點(diǎn)73-74
• 5.3 展望74-76
• 6. 參考文獻(xiàn)76-79
• 作者簡介79

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1 俞接成,李志信;平板通道振蕩流動強(qiáng)化軸向?qū)岬臄?shù)值研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2005年01期

2 陳佐一,李宇紅,錢忷章,凌君e，

本文編號：738541