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《斯特林發(fā)動機原理簡介》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、講座斯特林發(fā)動機原理簡介.1從卡諾循環(huán)說起,它是由卜諾循環(huán)是大家早已熟知的熱力學(xué)中的理想循環(huán)四個相繼發(fā)生的熱力過程組成,、、。,,的即等溫放熱絕熱壓縮等溫吸熱和絕熱膨脹由理論分析得知在相同的溫度界限內(nèi)采用卡諾循環(huán)。,。的熱機具有最高的熱效率但是很遺憾至今人們尚不能造出一臺卡諾機然j而,一百多年來,,成卡諾定理卻給人們指明了改進熱機的方向為提離一切熱和熱效率的準繩,其意義早已。超出了卡諾機本身的是否存在,則由此得如果用二個等容過程代替二個絕熱過程’r到的新循環(huán)由等溫壓縮、等容加熱、等溫膨脹、等容放,如圖112
2、341所熱四個過程組成中的一一一一示。該循環(huán)在相同溫限內(nèi)可以得到比卡諾循環(huán)大得多的!生巨功量,但熱,“效率卻比卡諾循環(huán)低和汽油機采用的奧V5托循環(huán)”相近。有鑒于此,蘇格蘭人羅伯特、斯特林想,。到了采用回?zé)崞饕蕴岣叽搜h(huán)的熱效率采用回?zé)崞?,,,時在理想的情況下把4一1定容放熱過程放出的熱能按不同溫度儲存起來而在2一3定容吸熱過程中讓工質(zhì)依次吸收。于是在整個循環(huán)中,只有3一4等溫吸熱、1一2等溫,,則這種有回?zé)岽胧┑睦硐胙h(huán),便和卡諾放熱過程和外界有熱交換若回?zé)嵬耆晒Φ脑捬h(huán)有同樣的熱效率,這就是熱力學(xué)中闡
3、述的概括性卡諾循環(huán)。這種有定客回?zé)岬母爬ㄐ钥ㄖZ循環(huán),因為是斯特林首,。先提出的所以也常稱為斯特林循環(huán)采用正向斯特林循環(huán)工,;作的機器叫做斯特林發(fā)動機或稱為熱氣機采用逆向斯特林循環(huán)工作的機器叫做斯特林制冷機或斯特林熱泵。無論斯特林是正循環(huán)還是逆循環(huán)均可采用氫、、、空、。,氦氮氣甘油等作為工質(zhì)由于斯特林發(fā)動機是外部燃燒閉式循環(huán)熱機理論熱,,它。、效率高所以一百多年來始終吸引著廣大熱機工作者在新材料新技術(shù)不斷發(fā)展而石,油資源日益短缺的今日能燃用多種類型燃燒的斯特林發(fā)動機又被各國政府及一些公司重新重視。顯然,在斯特
4、林循環(huán),,,中的等容回?zé)徇^程也可由其它回?zé)徇^程所代替織成新的循環(huán)如用二個等壓回?zé)徇^程組成等等,在此不一一闡述。2.實現(xiàn)斯特林循環(huán)的理想方法,、,實現(xiàn)斯特林循環(huán)的發(fā)動機有較多的結(jié)構(gòu)型式常見的有配氣活塞式雙活塞式自由活塞式。,等類型現(xiàn)以雙活塞式發(fā)動機為例提供一簡化物理模型說明實現(xiàn)斯特林循環(huán)的理想方法。,,。參見圖2在一個裝有對置活塞的氣缸中設(shè)置有回?zé)崞靼褮飧追殖啥€空間其一稱,,,。、、;為熱缸也叫膨脹缸氣缸中的活塞稱為熱缸活塞熱缸始終保持高溫T另一缸稱為,也叫壓,冷缸縮缸氣缸中的活塞稱為冷缸居,。。二。塞冷缸
5、始終保持低溫T回?zé)崞饕话闶怯刹?、一一銹鋼絲網(wǎng)片,幾仁構(gòu)成的多孔基體此處可抽象地認為團熬濡幣白它是一塊“熱力海棉”,它交替地吸熱或放熱,(l)‘‘l-~?工。,下一質(zhì)進行周期往復(fù)流動時進行熱交換同時為臀事,,分析問題方便起見假設(shè)回?zé)崞鳠o軸向?qū)崴流?衛(wèi)、.~以兩端總維持溫度梯度。~?,一區(qū)}宜冷缸活塞處于外止點,循環(huán)開始時熱缸活鞭,廷二二〔3,,2塞處于內(nèi)止點緊靠回?zé)崞魅鐖D中的1位置。,,粼獷二石一所示此時可認為工質(zhì)全部集中在冷缸中工質(zhì)的壓力、溫度均為最小值。_等溫壓縮過程i一2熱缸活塞在內(nèi)止點廠習(xí)ji預(yù)
6、,冷缸活塞由外止點向內(nèi)止點移動,}}不動熱缸活,;=二。二塞和冷缸活塞之間形成的上作腔由VV{/‘一Z二。、。。,,門/一一減小到VV此時工質(zhì)被壓縮因壓縮,亙,?而產(chǎn)生的熱量通過缸壁傳給環(huán)境從而使工質(zhì)溫/套合l{度保持不變。!等容加熱過程2一3冷缸活塞運動到位2以,:,置后壓力上升到p熱缸活塞開始由內(nèi)止\,點向外止點和冷缸活塞一起同步移動以保持容積。,圖2不變工質(zhì)通過回?zé)崞鲿r吸熱溫度上升到二。二,m。二。,。T壓力上升到P此過程一直進行到冷缸活塞處于內(nèi)止點如圖2中的3位置等溫膨脹過程43,,3一冷缸活塞移
7、動到位置后在內(nèi)止點處不動熱缸活塞繼續(xù)左,,,移工質(zhì)在熱缸中從外部熱源一面吸熱一面膨脹從而保持溫度不變但工質(zhì)壓力因膨脹作功而下降。這個過程一直進行到熱缸活塞移動至外止點,如圖2中的4位置。,,等容41從4位置開始冷缸活塞和熱缸活塞同步右移以工作腔各積放熱過程一。,,從而。工質(zhì)從熱缸進入冷缸工質(zhì)通過回?zé)崞鲿r依次把不同溫度保持不變實現(xiàn)等容過程,二。二二;。。這個過程一直進行到熱缸活塞移的熱能傳給回?zé)崞骰w工質(zhì)的溫度從T下降到T至,,1。內(nèi)止點冷缸活塞移到外止點回復(fù)到位置以上分析均是理想情況,當(dāng)周而復(fù)始地進行上述四
8、個熱力過程時,便是理想斯特林循環(huán)。.3斯特林發(fā)動機的實際環(huán)循,。理想循環(huán)是實際循環(huán)的高度概括和抽象在實際工程中是不可能完全實現(xiàn)的3。,圖及圖4為并列式及V型雙活塞式斯特林發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖由圖中可以看出兩氣,這便增“”)。缸之間還布置有加熱器和冷卻器加了發(fā)動機的無益容積(也稱死容積所謂,。。、,指的是兩個活塞都未掃到的部分它包括余隙容積回?zé)崞骷訜崞靼l(fā)動機的無益容積冷卻器的通流容積以及聯(lián)接通道和孔口的內(nèi)部容積。死客積
