斯特林发动机

一：斯特林发动机有什么特点，可以在哪些方面应用？

利用斯特林循环工作的热机.区别于汽油机是由于汽油机是奥托循环!而且属于外燃机.你可以查阅大学物理(2)(兵器工业出版社)1816年俄国物理学家斯特林提出了一种由两个等温过程和两个等容回热过程组成的闭式热力学循环，称为斯特林循环，也称为定容回热循环。这个原理的逆向循环广泛应用于制冷设备.但是使用这种循环的热机确实不多.潜艇使用这种发动机是由于他可以实现氧气供应(柴油机不能利用氧气瓶补充氧气)所以很适合作为AIP.STM的斯特林外燃发动机是一种热发动机，高压氢气作为一种气态工质，密封在机器中。发动机的热腔通过燃烧器燃烧燃料或外部热烟气而维持在一个持续的高温状态下，冷腔提供持续流动的冷却水则维持在较低的温度状态下.通过加温工作气体驱动发动机活塞在机器冷热腔体间来回运动.活塞的运动通过一个斜盘转化为旋转运动为发电机提供动力!

二：斯特林发动机的优缺点

由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只要热腔达到700℃，设备即可做功运行，环境温度越低，发电效率越高。外燃机最大的优点是其使用不受气压大小影响（对内燃机而言气压低会影响进气），非常适合于高海拔地区使用。但是，斯特林发动机还有许多问题要解决，例如膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高，热量损失是内燃发动机的2-3倍等。所以，还不能成为大批量使用的发动机。由于热源来自外部，因此发动机需要经过一段时间才能响应用于气缸的热量变化（通过气缸壁将热量传导给发动机内的气体需要很长时间），而且需要初始动力。 这意味着：1、发动机在提供有效动力之前需要时间暖机。2、发动机不能快速改变其动力输出。3、发动机在运转前需要额外增加起动力。而起动力也需要动能储备。斯特林发动机目前有报道，已经开始研究在计算机主板的散热风扇上使用，通过北桥芯片的发热来带动斯特林发动机，以此来给硬件降温，该研究还处于研究阶段（2008.04.11）。

三：斯特林发动机的介绍

斯特林发动机是伦敦的罗巴特 斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。斯特林发动机是一种外燃发动机，其有效效率一般介于汽油机与柴油机之间。斯特林发动机是通过气缸内工作介质（氢气或氦气）经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力。

四：斯特林发动机的优点

与内燃机比较热气机所具备的优点：适用于各种能源，无论是液态的、气态的或固态的燃料，当采用载热系统(如热管)间接加热时，几乎可以使用任何高温热源(太阳能放射性同位素和核反应等)，而发动机本身(除加热器外)不需要作任何更改。同时热气机无需压缩机增压，使用一般风机即可满足要求，并允许燃料具有较高的杂质含量。热气机在运行时，由于燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，独立于燃气的工质通过加热器吸热，并按斯特林循环对外做功，因此避免了类似内燃机的爆震做功和间歇燃烧过程，从而实现了高效、低噪和低排放运行。高效：总能效率达到80%以上；低噪：1米处裸机噪音底于68dBA；低排放：尾气排放达到欧5标准。热气机单机容量小，机组容量从20－50kw，可以因地制宜的增减系统容量。结构简单，零件数比内燃机少40%，降价空间大，同时维护成本也较低。

五：斯特林发动机为什么不应用

首先我想说楼主的问题是一个伪命题。因为斯特林发动机已经有了很多的实际应用，例如太阳能发电、生物质能热电联产、空间动力等。目前国内技术最为成熟的是上海的“齐耀动力”公司，该公司已经开发出50kW的CHP产品。国外的斯特林机厂商就更多了，Sunpower， Infinia，SES等等。当然还有一些斯特林机用在潜艇上，也就是AIP系统，不过这类技术都比较敏感，公开的不多。

六：斯特林发动机活塞有关问题

首先回答问题

②活塞与①缸体是不密封的，有大概0.5mm间隙留给气体流通。所以②又叫做置换活塞。

工作原理描述：

1、热源加热①中气体，气体整体膨胀，①③缸总容积增加，产生上推力，推动④上升，

2、步骤1发生的同时，飞轮⑦在转动，推动②下沉，导致①中热气体向冷端移动，即①缸内气体发生位置置换。

3、活塞②在下沉到极限位置后，位于①冷端及③中偏热的气体向外散热，逐渐冷却，气体收缩，导致①③内总容积下降，④下沉，产生向下拉力。

4、步骤3发生的同时，飞轮⑦继续转动，抬升②上升，促使冷却后的气体进入①热端接受加热。

如此，循环可以继续进行。

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七：斯特林发动机温差多少

根据斯特林发动机的设计要求，热源温度可高可低，几十摄氏度的温差即可使其运转起来。

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例如，普通火烧的斯特林发动机模型，工作压力常压。加热温度是400℃，冷却后是50℃。输出功率在0.5~5W。

八：目前斯特林发动机能够达到的最高效率是多少？ 10分

商业的30%高点 ，很少超过40%

九：求易拉罐制作斯特林发动机的详细图纸谢谢

斯特林发动机，又称外燃式发动机。它依靠封闭在气缸内的气体热胀冷缩产生的力工作。与传统的蒸汽机和内燃机相比，它没有复杂的配气系统，能使用各种能源。它的工作介质(一般情况下用空气即可)在封闭的气缸内往复流动，既不象蒸汽机那样需要高压水蒸汽和消耗水，也不象内燃机那样爆炸燃烧，因此制作容易，成本低廉，安全环保，作为热机教学内容的知识拓展和辅助教具是很合适的，职业学校的机械班学生自己制作实验，也是很好的项目。

图1 实物图

制成的简易斯特林发动机实物图如图1。工作原理请参看图2和图3：发动机在受到热源加热时，封闭在热置换气缸和动力气缸内的空气，受热膨胀推动动力活塞上升，动力活塞运动时带动曲轴旋转，曲轴带动热置换活塞向上运动，空气穿过热置换活塞流向热置换气缸的热端，继续膨胀推动动力活塞上升;动力活塞上升到上止点时被飞轮的惯性带动通过上止点，此时在冷端经过冷却的热置换活塞已开始向下运动，空气流经低温的热置换活塞到达冷端受冷收缩，拉动力动力活塞下降。热置换活塞和动力活塞相互配合，使发动机持续运转下去。

图2 斯特林发动机剖面图

①热置换气缸 　②热置换活塞 　③动力气缸 　 ④动力活塞　　　⑤支架 　 ⑥曲轴 　 ⑦飞轮

图3 斯特林发动机工作过程

材料和工具：

铁质八宝粥易拉罐3个。自行车辐条3根，要求辐条帽能在辐条杆上自由滑动。空牙膏管一个。废旧的光盘3张。气球一个。有韧性的泡沫塑料一块(如拖鞋底)。大头针一个，直径2毫米铁丝20厘米。透明胶布。废圆珠笔管。

使用的工具为钳子，剪刀，电烙铁和焊锡(没有电烙铁也可以使用二合一强力胶)，锥子或钻，直尺，圆规。

制作方法：

本设计使用的是八宝粥罐易拉罐，因为它的开口是一个大圆形，而饮料易拉罐的开口较小，需要扩口。文中所给尺寸没有严格要求，并尽量说明设计原理，以便读者可以用其它容器自行设计制作。

一、 加工支架易拉罐

取一个易拉罐，在距罐口2厘米处左右对称地钻两个孔，孔的直径略大于自行车辐条的直径。这两个孔是曲轴主轴(参见图1图2图5)运转孔。

在此易拉罐的底部正中钻一个孔，插入自行车辐条帽。为了保证辐条帽的螺孔和易拉罐的轴心同心，在易拉罐塑料盖的中心钻一个小孔，盖在罐口。用一根辐条穿过辐条帽，再从塑料盖的小孔伸出，用电烙铁将辐条帽和罐底焊在一起。见图4。此孔是热置换活塞杆滑道。

图4 支架易拉罐底部图

二、 制作热置换气缸和动力气缸

1.制作热置换气缸。

在一个易拉罐壁距罐口4厘米处钻一个直径4毫米左右的孔。此孔最好从罐内向罐外钻，钻好后毛刺朝处，不必处理。

2.制作动力气缸。

取半个易拉罐作为动力气缸。在距罐底1.5厘米的罐壁上钻一个直径4毫米左右的孔，用于连接热置换气缸。

3.连接热置换气缸和动力珐缸。

用铁皮卷一个直径1厘米、长2厘米的圆筒，把接缝焊牢。把热置换气缸、圆筒和动力气缸焊接在一起。这样两气缸通过壁上的孔和圆筒，形成了一个空气流通的通道。热置换气缸和动力气缸之间的连接筒做得较粗，是为了增加强度。