斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)采用外部加熱方式,以氣體為工質(zhì)實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán),具有熱源適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、污染小等優(yōu)點(diǎn)。隨著節(jié)能環(huán)保需求的提升,斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在民用領(lǐng)域逐漸取得推廣發(fā)展,千瓦級(jí)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)表現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)需求。同時(shí),現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎均采用成本較高的He或危險(xiǎn)性較大的H2,并且依靠單一熱源加熱,這對(duì)斯特林機(jī)民用領(lǐng)域的推廣應(yīng)用是不利的。因此為了加強(qiáng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在民用領(lǐng)域的適用性,本文探究了以CO2等廉價(jià)氣體作為循環(huán)工質(zhì)的可行性,分析了千瓦級(jí)斯特林的運(yùn)行特性,并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加熱系統(tǒng)進(jìn)行多能互補(bǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化。針對(duì)工質(zhì)的單一性問(wèn)題,基于一臺(tái)自主設(shè)計(jì)的100 W級(jí)β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī),實(shí)驗(yàn)研究了CO2、N2、He三種工質(zhì)下斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的密封性能與運(yùn)行特性。動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果表明,CO2在6 min的動(dòng)態(tài)測(cè)試后剩余量97.31%,可密封性能良好。改變轉(zhuǎn)速、壓強(qiáng)后的循環(huán)特性結(jié)果表明,同一壓力（2.84 MPa）、轉(zhuǎn)速（800 rpm）時(shí),He工質(zhì)循環(huán)輸出功為116.3 W,CO2工質(zhì)循環(huán)輸出功為124.8 W,循環(huán)效率均為12.15%,轉(zhuǎn)速降低兩種工質(zhì)的循環(huán)輸出功接近。因此,CO2在低轉(zhuǎn)速（<800rpm）下作為循環(huán)... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(dòng)機(jī)體積小，排熱量低，噪音小等特點(diǎn)使其在水下動(dòng)力、航空領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用�，F(xiàn)代新型常規(guī)潛艇常采用不依賴(lài)外界空氣提供動(dòng)力的推進(jìn)系統(tǒng)（AIP 系統(tǒng)），由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的外部熱源特點(diǎn)，其作為潛艇動(dòng)力設(shè)備隱蔽性高，國(guó)內(nèi)外多種潛艇機(jī)型成功使用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)作為 AIP 潛艇動(dòng)力設(shè)施。依靠斯特林循環(huán)的空間熱動(dòng)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(zhǎng)，熱效率高、質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)將更加突出。伴隨著斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的興起，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)也對(duì)其表現(xiàn)出濃厚的興趣。中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所對(duì) 10 kW 級(jí)碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)中，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究[6]。天津大學(xué)在利用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)回收內(nèi)燃機(jī)及柴油機(jī)尾氣余熱方面進(jìn)行了一定的研究[7]。華中科技大學(xué)對(duì)斯特林機(jī)回?zé)崞鬟M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)強(qiáng)化加熱器熱管換熱進(jìn)行了部分研究。浙江大學(xué)清潔能源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也于長(zhǎng)期致力于斯特林機(jī)的研制和開(kāi)發(fā)工作，且于 2017 年試制出 1 kW 和 2 kW 級(jí)樣機(jī)。

并在工質(zhì)由冷卻器流向加熱器時(shí)，回?zé)崞飨蚬べ|(zhì)放出熱量，減小加熱器和冷卻器之間的工作負(fù)荷。圖1.5 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理示意圖理想斯特林循環(huán)由兩個(gè)等溫過(guò)程及兩個(gè)定容過(guò)程組成，其可以分為如圖 1.6 所示的 4 個(gè)階段，分別為：1-2 為等溫壓縮過(guò)程，2-3 為等容加熱過(guò)程，3-4 為等溫膨脹過(guò)程，4-1 為等容冷卻過(guò)程。但實(shí)際斯特林循環(huán)過(guò)程中，由于傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的限制，活塞的運(yùn)動(dòng)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(guò)程中存在各種損失，工作過(guò)程不存在完全的等溫與等容過(guò)程

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于不同自然工質(zhì)的斯特林循環(huán)特性研究[J]. 王樹(shù)林,肖剛,瞿凡,倪明江.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2018(10)
[2]基于附壁效應(yīng)的斯特林機(jī)多孔介質(zhì)加熱器傳熱特性[J]. 潘登宇,李琦芬,李卓能,焦貴海.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(35)
[3]碟式斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 陳永,張琛,李威,陳鷥鷺,張建敏.  上海節(jié)能. 2016(09)
[4]斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)管式加熱器內(nèi)振蕩流動(dòng)的換熱特性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 陳聰慧,肖剛,時(shí)冰偉,周天學(xué),彭浩.  能源工程. 2014(01)
[5]斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)用燃?xì)馊紵髟O(shè)計(jì)研究[J]. 來(lái)躍深,高慧嶺,劉建設(shè).  科技視界. 2014(01)
[6]碟式斯特林太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)最新進(jìn)展[J]. 劉建明,陳革,章其初.  中外能源. 2011(04)
[7]高頻熱聲斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 余國(guó)瑤,羅二倉(cāng),張曉東,戴巍,朱尚龍.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2009(01)
[8]1kWα型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的改造及性能測(cè)試[J]. 楊泰蓉,葉宏,王軍,I．A．Tursunbaev,程曉舫.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2005(05)
[9]斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中天然氣擴(kuò)散燃燒的數(shù)值分析[J]. 汪海貴,朱辰元,薛飛,閻珽,王芝秋.  艦船科學(xué)技術(shù). 2005(05)

博士論文
[1]斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析和優(yōu)化模型的研究[D]. Umair Sultan.浙江大學(xué) 2017
[2]碟式聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研制[D]. 李鐵.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2011

碩士論文
[1]38kW碟式太陽(yáng)能斯特林熱機(jī)腔式吸熱器參數(shù)設(shè)計(jì)及熱損失模擬[D]. 肖蓉.湖南科技大學(xué) 2016
[2]斯特林發(fā)動(dòng)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[D]. 時(shí)冰偉.浙江大學(xué) 2016
[3]自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)熱交換器的性能研究[D]. 亓宗磊.南京航空航天大學(xué) 2014
[4]1KW斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱器的設(shè)計(jì)及研究[D]. 黃曼.華中科技大學(xué) 2014
[5]碟式太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)熱交換系統(tǒng)及工質(zhì)流場(chǎng)分析[D]. 黃軍衛(wèi).湖南科技大學(xué) 2013
[6]一種碟式太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)腔式吸熱器熱性能分析[D]. 陳慧.南京航空航天大學(xué) 2012
[7]小型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱器的設(shè)計(jì)研究[D]. 李佳星.大連理工大學(xué) 2012
[8]碟式太陽(yáng)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(xué) 2012
[9]富氧燃燒過(guò)程爐內(nèi)介質(zhì)輻射傳熱數(shù)值計(jì)算[D]. 黃偉.華中科技大學(xué) 2012
[10]基于斯特林循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量回收技術(shù)研究[D]. 謝必鮮.天津大學(xué) 2010



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