斯特林真空式發(fā)動機原理是什么?加工圖紙有嗎?

【專家解說】：斯特林發(fā)動機是一種閉循環(huán)活塞式熱機。閉循環(huán)的意思是工作燃氣一直保存在氣缸內(nèi)，而開循環(huán)則如內(nèi)燃機和一些蒸汽機需要與大氣交換氣體。斯特林發(fā)動機一般被歸為外燃機。 這種發(fā)動機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)動機”(Stirling engine)。斯特林發(fā)動機是獨特的熱機，因為他們理論上的效率幾乎等于理論最大效率，稱為卡諾循環(huán)效率。斯特林發(fā)動機是通過氣體受熱膨脹、遇冷壓縮而產(chǎn)生動力的。這是一種外燃發(fā)動機，使燃料連續(xù)地燃燒，蒸發(fā)的膨脹氫氣(或氦)作為動力氣體使活塞運動，膨脹氣體在冷氣室冷卻，反復(fù)地進行這樣的循環(huán)過程 熱氣機工作原理 熱氣機是一種外燃的、閉式循環(huán)往復(fù)活塞式熱力發(fā)動機。 熱氣機可用氫、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)計制造的熱氣機有多種結(jié)構(gòu)，可利用各種能源，已在航天、陸上、水上和水下等各個領(lǐng)域進行應(yīng)用。試驗熱氣機的功率傳遞機構(gòu)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(nèi)循環(huán)的組成形式分，熱氣機主要有配氣活塞式和雙作用式兩類。在一個氣缸內(nèi)有兩個活塞作規(guī)律的相對運動，冷腔與熱腔之間用冷卻器、回?zé)崞骱图訜崞鬟B接，配氣活塞推動工質(zhì)在冷熱腔之間往返流動。 熱力循環(huán)可以分為定溫壓縮過程、定容回?zé)徇^程、定溫膨脹過程、定容儲熱過程四個過程。 碟式太陽熱發(fā)電技術(shù)是利用拋物面碟式聚光器將太陽光匯聚，通過吸熱器將匯聚的太陽能吸收并傳輸給熱機，熱機將太陽熱轉(zhuǎn)化為機械能，再經(jīng)過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能。熱機采用斯特林發(fā)動機。斯特林發(fā)動機能量轉(zhuǎn)換率可達到 42% ，無噪聲污染，冷卻水消耗少，對周圍環(huán)境無任何影響。碟式斯特林太陽熱發(fā)電技術(shù)是當(dāng)今太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域的熱點 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，可以獨立運行，也可以并網(wǎng)運行 太陽能熱發(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，運行可靠，維護簡單，維護工作量小，太陽能-天然氣混合化，不需要蓄電池儲能，可以并網(wǎng)發(fā)電，模塊化組合，電站容量可以從 KW 級到 MW 級等特點。在所有太陽能發(fā)電技術(shù)中，碟式太陽能熱動力發(fā)電系統(tǒng)具有最高的太陽能-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)電沒有生產(chǎn)太陽能電池帶來的高能耗、高污染等問題，設(shè)備生產(chǎn)過程更清潔，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)用是個問題，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)電對日照條件要求較高，并且需要通過建設(shè)大規(guī)模電站來降低成本，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)美國太陽能產(chǎn)業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計，全球已經(jīng)運行的太陽能發(fā)電項目，太陽能熱發(fā)電占92.37%，太陽能光伏發(fā)電(單晶硅、多晶硅、薄膜電池)占7.2%。 優(yōu)點: 振動小、噪音、排放低 因為進氣壓力較小，循環(huán)壓力比低(一般為1.5-1.8，而內(nèi)燃機的至少在7以上)，因此壓力變化平緩，因而運行平穩(wěn)、安定。 􀂄 結(jié)構(gòu)簡單、單機容量小 無需燃氣壓縮機, 無需排氣裝置，比內(nèi)燃機少50%的零部件;機組容量從20-50kw,維護成本較低。 􀂄 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)第二定律對最高效率的要求。在理論上斯特林發(fā)動機的循環(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)動機有較高的熱效率。斯特林發(fā)動機高的掃氣容積功率是普通的活塞式內(nèi)燃機所望塵莫及的。 上述特點也就決定了斯特林發(fā)動機在動力工程和能源利用等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景 碟式斯特林太陽能發(fā)電系統(tǒng)具有規(guī)模優(yōu)勢、轉(zhuǎn)換效率最高、最具商業(yè)前途。 􀂄 但是碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)在國內(nèi)的推廣的瓶頸在于斯特林發(fā)動機的開發(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)動機效率遠高于汽輪機效率和燃氣輪機