斯特林真空式發(fā)動(dòng)機(jī)原理是什么?加工圖紙有嗎?

【專家解說(shuō)】：斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種閉循環(huán)活塞式熱機(jī)。閉循環(huán)的意思是工作燃?xì)庖恢北４嬖跉飧變?nèi)，而開(kāi)循環(huán)則如內(nèi)燃機(jī)和一些蒸汽機(jī)需要與大氣交換氣體。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)一般被歸為外燃機(jī)。 這種發(fā)動(dòng)機(jī)是倫敦的牧師羅巴特 斯特林(Robert Stirling)于1816年發(fā)明的，所以命名為“斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)”(Stirling engine)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是獨(dú)特的熱機(jī)，因?yàn)樗麄兝碚撋系男蕩缀醯扔诶碚撟畲笮?，稱為卡諾循環(huán)效率。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是通過(guò)氣體受熱膨脹、遇冷壓縮而產(chǎn)生動(dòng)力的。這是一種外燃發(fā)動(dòng)機(jī)，使燃料連續(xù)地燃燒，蒸發(fā)的膨脹氫氣(或氦)作為動(dòng)力氣體使活塞運(yùn)動(dòng)，膨脹氣體在冷氣室冷卻，反復(fù)地進(jìn)行這樣的循環(huán)過(guò)程 熱氣機(jī)工作原理 熱氣機(jī)是一種外燃的、閉式循環(huán)往復(fù)活塞式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。 熱氣機(jī)可用氫、氮、氦或空氣等作為工質(zhì)，按斯特林循環(huán)工作。在熱氣機(jī)封閉的氣缸內(nèi)充有一定容積的工質(zhì)。氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質(zhì)在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫?zé)崆恢醒杆偌訜?，膨脹作功燃料在氣缸外的燃燒室?nèi)連續(xù)燃燒，通過(guò)加熱器傳給工質(zhì)，工質(zhì)不直接參與燃燒，也不更換。 已設(shè)計(jì)制造的熱氣機(jī)有多種結(jié)構(gòu)，可利用各種能源，已在航天、陸上、水上和水下等各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。試驗(yàn)熱氣機(jī)的功率傳遞機(jī)構(gòu)分為曲柄連桿傳動(dòng)、菱形傳動(dòng)、斜盤(pán)或擺盤(pán)傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和自由活塞傳動(dòng)等。 按缸內(nèi)循環(huán)的組成形式分，熱氣機(jī)主要有配氣活塞式和雙作用式兩類。在一個(gè)氣缸內(nèi)有兩個(gè)活塞作規(guī)律的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，冷腔與熱腔之間用冷卻器、回?zé)崞骱图訜崞鬟B接，配氣活塞推動(dòng)工質(zhì)在冷熱腔之間往返流動(dòng)。 熱力循環(huán)可以分為定溫壓縮過(guò)程、定容回?zé)徇^(guò)程、定溫膨脹過(guò)程、定容儲(chǔ)熱過(guò)程四個(gè)過(guò)程。 碟式太陽(yáng)熱發(fā)電技術(shù)是利用拋物面碟式聚光器將太陽(yáng)光匯聚，通過(guò)吸熱器將匯聚的太陽(yáng)能吸收并傳輸給熱機(jī)，熱機(jī)將太陽(yáng)熱轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。熱機(jī)采用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換率可達(dá)到 42% ，無(wú)噪聲污染，冷卻水消耗少，對(duì)周?chē)h(huán)境無(wú)任何影響。碟式斯特林太陽(yáng)熱發(fā)電技術(shù)是當(dāng)今太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)域的熱點(diǎn) 目前，世界上成為發(fā)展主流的是碟式-斯特林(Stirling)系統(tǒng)。該技術(shù)以低成本、高效率為主要特征，電站容量可大可小，可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以并網(wǎng)運(yùn)行 太陽(yáng)能熱發(fā)電又可分為塔式聚焦、槽式聚焦和碟式聚焦等三種方式。以下是三種太陽(yáng)能熱發(fā)電方式的比較。 碟式系統(tǒng)規(guī)模較小，且具有高效、模塊化和組成混合發(fā)電系統(tǒng)的能力(2)系統(tǒng)初投資低;系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率高，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小，太陽(yáng)能-天然氣混合化，不需要蓄電池儲(chǔ)能，可以并網(wǎng)發(fā)電，模塊化組合，電站容量可以從 KW 級(jí)到 MW 級(jí)等特點(diǎn)。在所有太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中，碟式太陽(yáng)能熱動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)具有最高的太陽(yáng)能-電能轉(zhuǎn)換效率(29.4%)，因此有潛力成為最便宜的可再生能源之一 與光伏發(fā)電相比，光熱發(fā)電沒(méi)有生產(chǎn)太陽(yáng)能電池帶來(lái)的高能耗、高污染等問(wèn)題，設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程更清潔，發(fā)電的規(guī)模效益也更好。此外，由于光熱發(fā)電采用儲(chǔ)熱裝置，能夠提供穩(wěn)定的電力輸出，與光伏發(fā)電相比，更容易解決并網(wǎng)問(wèn)題。此外，現(xiàn)在技術(shù)較成熟的槽式光熱發(fā)電，需要消耗大量的水，因此在沙漠中的應(yīng)用是個(gè)問(wèn)題，光熱發(fā)電所需的建設(shè)面積較大，不如光伏發(fā)電靈活。但光熱發(fā)電對(duì)日照條件要求較高，并且需要通過(guò)建設(shè)大規(guī)模電站來(lái)降低成本，需要大片的土地、巨額的投資，如果希望提高轉(zhuǎn)換效率，更需要大量的水資源。 根據(jù)美國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，全球已經(jīng)運(yùn)行的太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目，太陽(yáng)能熱發(fā)電占92.37%，太陽(yáng)能光伏發(fā)電(單晶硅、多晶硅、薄膜電池)占7.2%。 優(yōu)點(diǎn): 振動(dòng)小、噪音、排放低 因?yàn)檫M(jìn)氣壓力較小，循環(huán)壓力比低(一般為1.5-1.8，而內(nèi)燃機(jī)的至少在7以上)，因此壓力變化平緩，因而運(yùn)行平穩(wěn)、安定。 􀂄 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單機(jī)容量小 無(wú)需燃?xì)鈮嚎s機(jī), 無(wú)需排氣裝置，比內(nèi)燃機(jī)少50%的零部件;機(jī)組容量從20-50kw,維護(hù)成本較低。 􀂄 燃料選材廣泛 可用任何種類的燃料如天然氣、丙烷、氫氣、柴油、燃料油、垃圾填埋氣、煤層氣(甲烷)、工業(yè)廢氣、太陽(yáng)能等; 􀂄 熱能效率高且出力和效率不受海拔高度影響 由于吸熱和放熱均是在等溫下進(jìn)行的，即等溫壓縮和等溫膨脹，因而滿足了熱力學(xué)第二定律對(duì)最高效率的要求。在理論上斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)效率與卡諾循環(huán)的效率是相等的。一般回?zé)崞鞯男师?0.98~0.99，所以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)有較高的熱效率。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)高的掃氣容積功率是普通的活塞式內(nèi)燃機(jī)所望塵莫及的。 上述特點(diǎn)也就決定了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力工程和能源利用等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景 碟式斯特林太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)具有規(guī)模優(yōu)勢(shì)、轉(zhuǎn)換效率最高、最具商業(yè)前途。 􀂄 但是碟式斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的推廣的瓶頸在于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)。 碟式斯特林系統(tǒng)與光伏的轉(zhuǎn)換效率比較圖示 太陽(yáng)能熱發(fā)電與其他可再生能源的能源平均成本(LEC)比較 太陽(yáng)能熱電(CSP)三種方式:碟式效率最高 效率高的原因: 􀂄 使用全部光譜 􀂄 帶有跟蹤系統(tǒng) 􀂄 配聚光鏡，聚光效率高 􀂄 所用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)效率遠(yuǎn)高于汽輪機(jī)效率和燃?xì)廨啓C(jī)