斯特林發動機的原理---[請教]

ljh99011114

最近看到一些關于斯特林發動機的文章，里面所講的原理都太過于簡單。不知道哪位大俠懂這種發動機。請賜教！

fficeffice" />有興趣的可以一起討論一下啊！

無線風箏

        燃氣外燃機——熱氣機是一種外燃的閉式循環往復活塞式熱力發動機。因它是在1816年為蘇格蘭的R.斯特林所發明，故又稱斯特林發動機。熱氣機可用氫、氮、氦或空氣等作為工質，按斯特林循環工作。在熱氣機封閉的氣缸內充有一定容積的工質。氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫熱腔中迅速加熱，膨脹作功。燃料在氣缸外的燃燒室內連續燃燒，通過加熱器傳給工質，工質不直接參與燃燒，也不更換。已設計制造的熱氣機有多種結構，可利用各種能源，已在航天、陸上、水上和水下等各個領域進行應用試驗。熱氣機的功率傳遞機構分為曲柄連桿傳動、菱形傳動、斜盤或擺盤傳動、液壓傳動和自由活塞傳動等。按缸內循環的組成形式分，熱氣機主要有配氣活塞式和雙作用式兩類。配氣活塞式熱氣機 在一個氣缸內有兩個活塞作規律的相對運動，冷腔與熱腔之間用冷卻器、回熱器和加熱器連接，配氣活塞推動工質在冷熱腔之間往返流動。

         熱力循環可以分為4個過程:①定溫壓縮過程:配氣活塞停留在上止點附近，動力活塞從它的下止點向上壓縮工質，工質流經冷卻器時將壓縮產生的熱量散掉，當動力活塞到達它的上止點時壓縮過程結束。②定容回熱過程:動力活塞仍停留在它的上止點附近,配氣活塞下行，迫使冷腔內的工質經回熱器流入配氣活塞上方的熱腔，低溫工質流經回熱器時吸收熱量，使溫度升高。③定溫膨脹過程：配氣活塞繼續下行，工質經加熱器加熱，在熱腔中膨脹，推動動力活塞向下并對外作功。④定容儲熱過程：動力活塞保持在下止點附近，配氣活塞上行，工質從熱腔經回熱器返回冷腔，回熱器吸收工質的熱量，工質溫度下降至冷腔溫度。

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        在理論上，定容儲熱量等于回熱量，其循環效率等于卡諾循環效率。兩個活塞的運動規律是由菱形傳動機構來保證的。 雙作用式熱氣機 每個氣缸內只有一個活塞，兼起配氣活塞和動力活塞的作用。各缸的上部為熱腔，下部為冷腔。各熱腔經加熱器、回熱器和冷卻器與鄰缸的下部冷腔連接,組成一個動力單元。雙作用式熱氣機示意圖為四缸布置的雙作用熱氣機。各缸相位差為90°，能保證良好的熱力性能。雙作用式熱氣機的結構更為緊湊和輕巧。

http://col.njtu.edu.cn/zskj/4013/text/chapter6/therm6.4/index/indexmessage.htm有比較詳細的介紹，樓主可以去看看學習一下。

        熱氣機的主要優點是能用各種能源，無論是液態的、氣態的或固態的燃料，當采用載熱系統（如熱管）間接加熱時，幾乎可以使用任何高溫熱源（太陽能、放射性同位素和核反應等），而發動機本身（除加熱器外）不需要作任何更改。熱氣機實際循環效率較高，已接近柴油機，排氣中有害成分較少，噪聲較低。因燃料是在較多的過量空氣下連續燃燒的，熱氣機無需氣門機構，無爆炸燃燒，運行平穩振動小。

         熱氣機尚存在的主要問題和缺點是制造成本較高，工質密封技術較難，密封件的可靠性和壽命還存在問題，功率調節控制系統較復雜，機器較為笨重。

        熱氣機的發展趨勢是：應用新材料（如陶瓷）和新工藝，以降低造價；對實際循環進行理論研究，完善結構，提高性能指標；在應用方面研究汽車用的大功率燃煤熱氣機、太陽能熱氣機和特種用途熱氣機。

       斯特林循環：熱氣機（即斯特林發動機）的理想熱力循環，為19世紀蘇格蘭人R.斯特林所提出，因而得名。它是由兩個定容吸熱過程和兩個定溫膨脹過程組成的可逆循環，而且定容放熱過程放出的熱量恰好為定容吸熱過程所吸收。熱機在定溫(T1)膨脹過程中從高溫熱源吸熱，而在定溫(T2)壓縮過程中向低溫熱源放熱。斯特林循環的熱效率為公式（見最下圖）中W 為輸出的凈功；Q1為輸入的熱量。根據這個公式，只取決于T1和T2，T1越高、T2越低時，則越高，而且等于相同溫度范圍內的卡諾循環熱效率。因此，斯特林發動機是一種很有前途的熱力發動機。斯特林循環也可以反向操作，這時它就成為最有效的制冷機循環。

無線風箏

這種外燃機，現在多用在大型船機上，上面這些資料我也是在網上找到的，僅供參考。因為本人是搞車用發動機的，所以對船用和發電機組不是太了解，希望大家多多討論，以便豐富大家的知識面。

ljh99011114

那個網頁我已經看了，謝謝！
. D" p7 O* q, ~6 n4 K不過他上班的原理寫的太簡單，我還是不太明白。
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比喻：①定溫壓縮過程，是什么力量讓動力活塞從它的下止點向上壓縮工質？配氣活塞怎么會停住？
      ②定容回熱過程，兩個活塞為什么會動作？
! d5 z. \* D  W% a3 f4 k, j5 M* ^      ③定溫膨脹過程，配氣活塞為什么會下行？動力活塞怎么會停住？
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( N* Z/ v4 G) B$ P5 _0 p6 o活塞工作時它的動力到底是成那來的？

livecs68

瑞典的潛艇也用斯特林發動機。
1 I% E4 b# n" y8 ]/ d3 J. w) ^樓主，看來你的學習精神值得大家學習，要想完全學明白了，請看工程熱力學和熱氣機設計。有詳細的說明。

ljh99011114

過獎了！
看了一本熱氣機的書，也只是大概的看了一下！里面講的很專業，也都是一些原理的東西，我上面提到的問題，在那上面我沒找到答案。現在再讓我學工程熱力學，也太難為我了。所以想在這里和大家討論一下。不知道有沒有關于這方面的專業論壇？看了美國的STM公司研制出來一種斯特林發動機，就是搞不清楚它是怎么動作？我傳上來，有興趣的看一下啊！

livecs68

樓主說的是美國的STM公司研制出來的一種斯特林車用機嗎，樓主的資料怎么沒看到！

A209

可不可以把他看作冰箱或空調的壓縮機呢？作用相反

ljh99011114

其實我主要就是想知道，里面的氣體是怎樣流動的，它又是怎樣讓兩個活塞運動的？
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STM產品
燃料燃燒型——現場發電
STM低熱值專用燃燒器安裝在斯特林發動機上，能夠燃燒各種常規燃料，包括：柴油、煤油、酒精、天然氣、氫和丙烷等。也能利用各種資源回收燃料，諸如：人工煤氣、礦井瓦斯、煤層氣、石油伴生氣、煉廠伴生氣，以及來自垃圾填埋場或污水處理廠污泥和其他生物廢棄物發酵再生的沼氣燃料，甚至可以利用生物質熱解氣體和煤礦地下汽化氣資源。燃料熱值只要能夠達到2670大卡/Nm3 即可運行。
使用斯特林外燃結構時，燃燒物不與任何精確運動部件和潤滑劑接觸，PowerUnits能夠直接燃燒低熱值的含塵氣體，如果為減少維護費用和延長設備壽命，也可以將含塵氣體應另外燃燒和排放，是STM斯特林外燃機只利用其熱量。
" h4 ^, z% [7 _* Q連續的外燃燒過程允許對排放進行精確控制，這使得STM的PowerUnits不僅對燃料具有極為廣泛的適應性，而且對環境的污染極小。
4 ~% O8 h+ f! a  F/ }  2臺STM沼氣發電機組在運行
廢熱利用型
能夠將其他能產生不低于7600C熱煙氣的廢熱，諸如：焚化爐、干燥爐、熔爐、熱氧化器或其他過程的尾氣余熱，直接轉化為電能，而不產生任何額外的排放。
熱源還可以是一個與PowerUnit相分離的外部燃燒器，該燃燒器設計為可以燃燒更大范圍的燃料，用于向STM發動機供應熱量。當可作為再生資源的廢棄燃料品質太差可能不得不花費大量資金進行再處理時，這一選項將有很多好處。上述廢棄燃料包括固體廢棄物、有機廢物或各種液體可燃廢棄物。外熱還可以是來自其他發電裝置，諸如：往復式發動機、燃氣輪機或燃料電池的尾氣。
最后，外部熱源還可以是集中式太陽熱，將一排鏡子聚焦于STM發動機熱交換面，熱能也能夠驅動STM斯特林外燃機發電，并向向日葵一樣自動跟蹤太陽轉動。STM太陽熱發電裝置還可以安裝移動式燃燒器，以便在沒有陽光時也能保證電能的供應。

, v" D& C) O+ r+ r9 h) X/ Z" C( t安裝在美國五角大樓的STM太陽日—沼氣型機組
- E8 X2 E+ S) m# v1 x3 [技術
) r- T) E5 n% f5 {6 o' k斯特林循環技術——工作原理
STM的斯特林外燃發動機是一種熱發動機，高壓氫氣作為一種氣態工質，密封在機器中。發動機的熱腔通過燃燒器燃燒燃料或外部熱煙氣而維持在一個持續的高溫狀態下，冷腔提供持續流動的冷卻水則維持在較低的溫度狀態下。通過加溫工作氣體，驅動發動機活塞在機器的冷、熱腔之間前后移動。在熱端膨脹，推動各個活塞（共四個）的頂部做功，并對每個活塞下面的冷氫氣進行壓縮。活塞的往復運動通過一個旋轉斜盤被轉化為旋轉運動，為發電機提供動力。在熱端和冷端之間使用了一個回熱器以提高效率。

' ~6 w$ ~+ |/ C# i8 l6 q: n如果熱源包含足夠的能量（足夠高的溫度和足夠大的流量），STM發動機就可以利用這種熱源。這一熱量可以通過以下兩種方式得到：來自于STM發動機之外的熱源；各種燃料在STM設備的燃燒室內進行燃燒而產生的熱量，燃燒室可直接安裝在發動機上。

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請問風箏無線，國內有這種動力機生產廠家或銷售商么？
7 Q* i% U% c, E6 ^: M真想買個過來瞧瞧。