基于多孔介质燃烧器的煤层气斯特林发动机发电系统
煤层气
主要成分是
效，洁净的
为了控制煤层气的排放，促进煤层气的利用，保护大气环境，缓解温室效应，中国于２００８年开始实施《（煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（暂行）》（ＧＢ２１５２２—２００８）。该标准规定了煤矿瓦斯排放限值以及煤层气地面开发系统煤层气排放限值。
煤层气发电集节能、环保，效益、安全于一体，是最直接有效的煤层气利用途径。通常情况下ｌｍ，纯瓦斯可发电３．５ｋＷｈ。
１中国煤层气气源的不稳定性
煤层气气源的不稳定性主要表现在以下三方面：
（１）煤层气浓度的不稳定。一方面，煤层气浓度随矿井、抽采方法，抽采技术和抽采阶段的不同而不同。另一方面，受“先抽后采”政策的影响，中国的抽采瓦斯浓度一般低于２５％，风排瓦斯的浓度一般低于２％。因此，传统的燃烧技术对于气源浓度的不稳定尤其是低浓度煤层气就显得力不从心了。
（２）煤层气产量的不稳定。煤层气产量随矿井和抽采阶段的不同而不同。因此，就要求发电系统的单机功率范围要广。
（３）煤层气抽采地点的移动性。当某个地区的煤层气资源枯竭后，煤层气抽采地点就需要作相应迁移，否则就需要铺设长距离的输送管线。因此，就要求发电系统必须便于移动。
２现有煤层气发电技术
现有煤层气发电技术包括蒸汽轮机、燃气轮机和燃气内燃机发电机组，如表１所示。
蒸汽轮机机组采用锅炉来直接燃烧燃气，将燃气的热能通过锅炉内的管束把水转换为蒸汽，利用
蒸汽推动蒸汽轮机再驱动发电机发电。优点是对于
燃料气体品质要求比较低，只要燃气燃烧器能够承
受的气体，一般都可以适应。缺点是小机组能源利
用效率很低，移动不方便。
燃气轮机机组通过压气机涡轮将空气压缩，高
压空气在燃烧室与燃料混合燃烧，是空气急剧膨胀
做功，推动动力涡轮旋转做功驱动发电机发电。优
点是运行可靠，便于移动。缺点是效率较低，而且
对燃料要求较高，燃烧系统不能很好地适应煤层气
气源的不稳定性。
燃气内燃机的工作原理基本与汽车发动机相
表１。目前主要的煤层气发电方式比较
性能指标
发电方式法嚣便‰嚣，矬蒸汽轮机好＞３００００否１～１５一
燃气轮机一般ｌＯ～１００００是２４高
内燃机差５０～５０００是４０高
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万方数据
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基子多孔介质燃烧器的煤层气斯特林发动机发电系统
作者：张保生
作者单位：中国矿业大学,江苏,徐州,221116
刊名：
节能与环保
英文刊名：ENERGY CONSERVATION AND ENVIRONMENTAL PROTECTION
年，卷(期)：2009，""(11)
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斯特林发动机原理图解
斯特林发动机原理图解 如图1 把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。 A2移气器 如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。其原理如下： 当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。 相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端為冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。 如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。 由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。国立成功大学航太系郑金祥教授把 Displacer 命名為”移气器”，实在更為贴切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以為它的作用跟输出功率的动力活塞一样。
A3 曲柄机构 要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6) 。当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。 A4 动力活塞 橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换為动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换為曲轴的旋转运动。连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。橡皮的膨胀及缩收所產生的曲轴的旋转运动提供了移气器上下移动的力量，多餘的力量则可以输出。必须注意的是，移气器本身不会动，而是被曲轴带动，动力来源是动力活塞。
斯特林发动机模型制作大全
制作热声效应斯特林引擎 十九世纪的吹玻璃工人，偶尔会听到被加热的玻璃管自然发出神秘的单音，这令人费解的声音其实是热机的另一种输出形式。一般的引擎以转动的形式输出能量;声音也具有能量，只不过以空气作为传递的媒介。 热声效应的原理 空气振动形成声音，声音发生时，为方便讨论，将传播声音的空气分成无数小块空气，应用牛顿力学来分析空气振动的情形，会得到声音的波动方程式，此方程式的解显示：声音传播时，各个小块空气都会发生膨胀收缩和位移。如果小块空气被压缩后，再被加热膨胀，对周围空气作较大的正功;之后这小块空气又先被冷却，再被压缩，作较小的负功 (周围空气对这小块空气作较小的功) 。虽然这小块空气并非对活塞或涡轮作功，而是对周围空气作功，事实上也完成了工作流体加热后膨胀，冷却后被压缩的热机循环，把热能转换成声音振动的能量，增加声音的强度，此即所谓“热声效应”。 凡是利用工作流体在冷、热区间移动，执行压缩的工作流体经加热而膨胀作正功，膨胀后先冷却再压缩作负功的热机循环，这样的机构都被归类为斯特林引擎。利用热声效应把热能转换成机械能的装置，也就称为热声效应斯特林引擎(thermoacoustics stirling heat engine) ，热声效应斯特林引擎大致可分为驻波(standing wave)和行波(traveling wave)两种。 驻波型斯特林引擎的作功原理 驻波型斯特林引擎，基本上是一端闭口，一端开口的管状共振腔，在共振腔内近闭口端装有热片堆(stack)，热片堆中有许多平行共振腔轴向的密集穿孔。热片堆在靠近闭端温度较高，另一端温度较低，于是延共振腔轴向的温度梯度(temperature gradient)相当大。 当驻波发生时，热堆片穿孔中的各小块空气(工作流体)向闭口端位移，而被压缩，同时移向热片堆较高温处，该小块空气在热穿透深度(thermal penetration depth)以内的部分，会被热片堆加热，使得温度升高，随即膨胀对周围空气做较大的正功，驻波的能量于是加大，小块空气也随着膨胀，同时移至热片堆的冷端，当能量增加的驻波再度压缩这小块空气时，此小块空气已先被较低温的热片堆冷却，只消耗较少的声波能量即可被压缩。于是，热能便不断地变成驻波的能量。 动手做驻波型斯特林引擎 本文介绍一种驻波型热声效应斯特林引擎的制作方法，所需材料都是一般实验室常见的东西：
斯特林热机发展综述
https://www.wendangku.net/doc/e13042852.html, 斯特林热机发展综述1 丁国忠张晓青郭方中胡兴华张春萍 华中科技大学能源与动力工程学院制冷与低温工程系武汉430074 Email:ding_guo_zhong@https://www.wendangku.net/doc/e13042852.html, 摘要：在当前能源紧张的情况下，利用太阳能发电技术成了政府和企业非常关注的重要课题，本文论述了太阳能斯特林热机的发展，针对实际应用中的难点问题进行了讨论，为太阳能斯特林热机的发展提供参考。 关键词：斯特林热机，太阳能，综述 1.引言 能源问题成了一个世界性关注的焦点，在石油和煤炭资源逐渐减少的今天，对于可再生能源的利用获得了很多政府的资助和支持。我国863和973国家项目都提高了对太阳能等可再生能源利用项目的资助。太阳能作为地球最大的可再生能源，在近年来获得了更多的利用和发展，中国也成为了太阳能热水器生产的最大输出国，太阳能光伏电池也得到了迅速的发展，但是利用太阳能效率最高的斯特林发动机在中国的发展却非常不够，在日本每年都有斯特林发展的技术论坛。本文将对斯特林热机的发展和关键问题进行讨论。 目前我国电力供应持续紧张，无法满足人们生产和生活需要，同时，采用化石燃料供电对环境造成了严重污染，因此，新能源发电方式越来越引起社会的热切关注。斯特林热气机是完成热功转换的高效装置，并且对热源品位要求较低，适于以热能形式利用太阳能。近年来，发达国家加快对斯特林太阳能热发电方式的研究，其研究的方向主要集中在提高系统稳定性和降低系统发电成本方面；我国曾有少数科研院所从事过船用斯特林热气机、燃烧式（以麦杆等为燃料）斯特林热气机的研发工作，但最终以电能形式利用太阳能的斯特林发电系统尚未见成功实例。 2.斯特林热机的发展 2.1 斯特林热机发展概况 最早的斯特林热机源于1816年斯特林发明的回热式热机，专利号是4081，此热机小，功率输出是100W-4kW，并且它很快就被随后的内燃机所取代。 1864年Ericsson发明了使用反射镜加热排出器气缸热端的太阳能驱动的热空气机[1]，随后几年做了一些改进。 第二代斯特林热机始于1937年，荷兰的飞利浦公司采用新材料技术把斯特林推上了一个很高的水平，在对传热和流体物理知识更好的理解下，对结构也做了重大改进，其中最重要的是菱形结构设计，提高了热机的稳定性。为乡村和偏远地区使用的斯特林也得到很多的发展，比如古朴塔[2]研究了1.9kW太阳能驱动的热机，热机效率5.7％，整个效率是2.02％。 随后产生了带透明石英窗口的斯特林热机、带集光收集器的斯特林机和太阳碟式热机技术。在大量太阳能技术中，碟式斯特林系统被认为拥有最高的太阳能到电能的转换效率。在太阳能碟式斯特林系统中一般采用高温高压氦气做工质的斯特林热机。其热电转换效率大约40％。太阳碟式热机技术是最老的太阳能技术之一，上世纪70年代末和80年代初，Advanco Corporation、United Stirling AB、McDonnell Douglas Aerospace Corparation(MDA)和美国能源部及NASA喷气推进实验室都研究了现代太阳碟式热机技术。Davenport等[3]报道的第二代碟 1本课题得到国家自然科学基金（50576024）和博士点基金（2003 0487046）资助。
斯特林发动机循环分析 工程热力学
斯特林发动机循环分析 (北京交通大学机电） 摘要：斯特林发动机不仅理论热效率高，等于卡诺循环效率，而且作为外燃机其排放特性非常好，所以近三十年来一直是研究的热点。本文介绍了斯特林发动机的装置特点、动力性能等，并对理论循环进行了分析，提出了提高循环热效率的方法及措施。 关键词：斯特林发动机，斯特林循环，热效率 1.斯特林发动机介绍 1.1斯特林发动机的装置特点 热气机是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热力发动机。 热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，按斯特林循环工作。在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀作功燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。 已设计制造的热气机有多种结构，可利用各种能源，已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用。试验热气机的功率传递机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、液压传动和自由活塞传动等。 按缸内循环的组成形式分，热气机主要有配气活塞式和双作用式两类。在一个气缸内有两个活塞作规律的相对运动，冷腔与热腔之间用冷却器、回热器和加热器连接，配气活塞推动工质在冷热腔之间往返流动。 1.2斯特林发动机的应用现状 1.2.1 国内发展状况 我国从七十年代末即开始斯特林发动机的研究开发工作，已设计出功率150W-IOkW发动机11种，多数已在实验室正常运转。现从事此项工作的约300人，并正筹建中国热气机研究会。北京农业工程大学凌泽芝同志在能源政策研究通讯1991年第一期“发展热气机、促进农村电气化”一文中介绍国内外斯特林发动机的发展概况及其特点后建议：“充分利用我国农村丰富的生物质能源和部分地区丰富的太阳能资源以解决农业用电问题”。并希望纳入国家“八五”科技规划和组织有关单位联合攻关。上海711研究所研制出热气机，是一种具有国际水准的科研成果，而排放的污染气体比目前市面上的其它发动机都要小，达到欧洲排放标准。 1.2.2 国外应用现状 1）用于热电联产型 充分利用它环境污染小的特点，在大城市里可以以天燃气作燃料，通过斯特林发动机的内部的冷却装置，冷却水被加热并回收烟气，即可采暖。1台25kW的斯特林外燃机完全可以满足500—1500建筑平方米采暖。 这种使用斯特林发动机的热电联产装置实际上相当于一台副产电力的供热锅炉，一
6kw斯特林发电机设计及方案资料
6KW斯特林发电机设计方案 1. 斯特林发动机技术现状 斯特林发动机始于1816年。其后的若干年内，斯特林发动机的开发都没有实质进展。直到上世纪30年代，具有实用价值的现代斯特林发动机才问世。但结构复杂、体积庞大、密封困难等缺陷严重阻碍了其应用推广。只用于潜艇等特殊领域！瑞典考库姆公司在该技术领域居领先地位。装备世界海军的斯特林发动机都是采用该公司的技术方案。美国STM公司选择斜盘输出的技术路线，也成功开发出斯特林发动机。应用范围仍然有限。 自从上世纪三十年代荷兰菲利蒲斯发明现代斯特林发动机以来，通用汽车公司、福特公司、瑞典斯特林联合公司和德MAN公司分别于六十年代、七十年代购买此项专利。在轿车和公共汽车上进行了大量试验，都因经济原因无法推广。但是，斯特林发动机的发展潜力一直受到高度重视。早在1974年，美国人R.W.Richardson分析比较了各类发动机的优缺点后的预言：斯特林发动机是很有前途的发动机！ 斯特林发动机的发展期待着结构的重大突破！ 2007年12月19日，结构更合理的斯特林可逆热机申报中国发明专利，2011年6月15日获中国发明专利（专利号200710050949.2）。清除了阻碍斯特林发动机推广应用的所有障碍，使斯特林热机全面取代内燃机可以成为现实。2011年1月31日申请中国发明专利的一种斯特林热机工况控制器（申请号201110035499.6）为斯特林发动机提供了可靠的控制系统。 《新型斯特林发动机设计理论研究》一文针对斯特林可逆热机的结构，采用施密特分析法，建立了相应设计理论模型，推导出了准确进行理论计算的功率计算公式；提出了停机角、运转角等技术新概念；从输出功和停机角、运转角差值的正负，确定斯特林可逆热机是用于发动机或制冷机，从理论上阐明了斯特林可逆热机的可逆性。《斯特林发动机极限压力与平均温度关系探析》解决了施密特分析法理论计算必须的平均温度理论计算难题。 在这种技术条件下，相同功率的斯特林发动机比内燃机体积小，零件减少40%以上。噪声低、适应高海拔高寒条件等固有优势充分发挥，使用性能优于内燃机、制造成本低于内燃机的技术条件已经成熟。取代内燃机毫无悬念，只是时间问题。 上世纪三十年至七十年代，斯特林发动机在同内燃机的竞争中败北，其原因就是内燃机的体积小、密封容易。斯特林可逆热的体积比内燃机更小，密封问题也解决了。在新一轮竞争中，斯特林发动机将处于优势地位。国际斯特林发动机业界关于“二十一世纪是斯特林发动机的世纪。”的论断很有科学预见性。 该6KW斯特林发电机设计方案采用斯特林可逆热机的结构，按照施密特分析法进行理论计算。 斯特林可逆热机在结构上与美国STM公司的斜盘输出结构有相似性，都是四个工作腔均匀分布在园周上，相邻活塞组的冷区热区气缸相连，形成热区气缸容积变化超前冷区气缸容积变化90度的相位关系。图一就清楚描述了这种相位关系。 虽然美国STM公司的斜盘输出结构相对菱形结构、双曲柄结构空间利用率
简易斯特林发动机制作原理
简易斯特林发动机制作原理 史特灵引擎属於外燃引擎，只要高温热源温度够高，无论是使用太阳能、废热、核原料、牛粪、丙烷、天然气、沼气（甲烷）、丁烷与石油在内的任何燃料，皆可使之运转，不同於必须使用特定燃料的汽油引擎、柴油引擎等内燃引擎。 A.基础篇 A1气体的特性 如图1把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。 A2移气器 如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。其原理如下：当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。 相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端为冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。 如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。 由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。国立成功大学航太系郑金祥教授把Displacer命名为”移气器”，实在更为贴
切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以为它的作用跟输出功率的动力活塞一样。 A3曲柄机构 要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6)。当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。 A4动力活塞 橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换为动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换为曲轴的旋转运动。连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。橡皮的膨胀及缩收所產生的曲轴的旋转运动提供了移气器上下移动的力量，多餘的力量则可以输出。必须注意的是，移气器本身不会动，而是被曲轴带动，动力来源是动力活塞。
最新diy自制斯特林引擎发电机汇总
d i y自制斯特林引擎 发电机
自制斯特林引擎发电机 在偏远地区，收听广播可能是唯一的娱乐，也是与文明世界沟通的管道，但偏远地区常无电力供应，甚至连电池都难以取得。虽收音机本身轻巧耐用，因缺乏适当的电力，收听广播变得十分麻烦，于是有人就想到利用发条经变速齿轮驱动微型发电机，提供收音机所需微不足道的电力。斯特林引擎在某些场合也具有类似的功能，尽管至今为止小型轻巧的斯特林引擎之输出功率，仍无法与尺寸相仿的内燃机匹敌（极其微小的斯特林引擎与同尺寸内燃机之比较，又另当别论），就收音机或小型照明设备而言，斯特林引擎之输出功率却恰到好处，并且具有燃料多元化、安静、污染少、构造简单耐用、保养方便等优点。玻璃制的透明斯特林引擎作为教具，固然可以寓教于乐，令学生印象深刻，但如果能进一步利用斯特林引擎作为动力，制作相关的动力机械，例如，装配一辆汽车模型（注一），或驱动发电机发电，并以此电力驱动小功率电器，除了完整介绍引擎之原理、构造和用途，更能演示热学原理、能量守恒原理、发电机负载原理，使斯特林引擎教具不但在高中、大学之物理学教学有用，也能应用在技职课程之教学和科普教育。 本文介绍这一部双缸水平并卧透明试管引擎发电设备，由两具特别设计的斯特林引擎（注二）组合而成，其内部构造和运转情形一目了然。尽管乍见其外观（图一），构造似乎有些复杂，装配过程好像颇棘手，但其独特的设计已降低了精度的要求，不难成功自制，正适合有兴趣的读者大显身手。
图一：试管引擎的实物照片，摄于2004年4 月14 日。 一、自制这款引擎所需的材料： 1. 外径1.85 cm、内径1.7 cm 的试管二个，外径1.63 cm，内径1.45 cm 的试管二个（化学实验室或玻璃仪器行一定有，价格各约二、三十元台币）； 2. 粗约0.4 mm（0.016 号）的吉他钢弦（乐器行有售，35 元一条）； 3. 长约16 cm，横截面2×3 mm2 的铝杆二支； 4. 玻璃毛细管（外径 5.8 mm，内径0. 45mm，学校实验室找得到）； 5. 直径1.5 mm，长10 cm 的钢棒两根（就是尚未攻牙的钻头，钻头工厂有卖）； 6. 内径1.3 cm，长约7cm 的玻璃管二个； 7. 内径8 mm 的玻璃管； 8. 内径2.2 mm，长约20 cm 的橡皮管； 9. 内径15 mm，长约20 cm 的铝棒一根； 10. 直径20 mm，长约20 cm 的PE 棒（以上五项，台北市太原路都找得到）； 11. 白杨木条若干（五金行有售）。 二、自制附属发电机所需的材料：
斯特林发电机简介
斯特林太阳能发电机 25KW太阳能斯特林发动机 1816年，苏格兰牧师罗伯特?斯特林（RobertStirling）发明了一种独特的外燃热机。这是一种外燃的闭式循环往复活塞式热气机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。此种热气机被称为斯特林发动机。时隔近200年后的今天，伴随太阳能发电技术的开发，这种斯特林机正在被应用在太阳能光热发电领域。记者日前获悉大连星火新能源发展有限公司研发成功25KW太阳能斯特林发动机，就此采访了该公司总经理王振声。 中国储能网：请简单介绍一下斯特林发动机的特点和当前的应用范围？ 王振声：斯特林发动机也称外燃机，它的发明距今已有近200年时间，和蒸汽机的历史差不多，它的特点首先是燃烧连续，由于工质不燃烧，因此没有内燃机的爆震现象，噪音低；其次可以使用任何燃料，其燃烧室在外，燃烧的过程与工质无关，适用于各种热源，对燃烧方式无特殊要求，体积小、重量轻、噪音低、寿命长、维护方便、燃烧效率高。这种热气机目前在世界上应用于军事领域较多，特别是在潜艇上的应用十分广泛。 中国储能网：太阳能斯特林发动机的工作原理是怎样的? 王振声：太阳能斯特林发电系统通过太阳能聚焦装置收集太阳光，再反射到系统的集热器上，巨大的热量加热斯特林发动机中的惰性气体（一般是氦气），气体受热膨胀推动活塞运动，从而带动发电机发电。 中国储能网：相对目前太阳能发电领域主流的太阳能发电技术，斯特林发动机应用于太阳能热发电领域的优势在哪里？ 王振声：光伏方面，无论是单晶硅、多晶硅或薄膜电池技术应用在光伏发电上的光电转化效率一般都在8%—15%左右，而且其转化效率衰减快，一般3—5年就衰减5—8%。而且目前应用较广的多晶硅太阳能发电技术，其多晶硅生产过程本身就是一个高污染、高排放、高耗能的过程，生产能耗需要3—5年才能回收； 光热方面，目前应用较多的太阳能槽式、塔式光热发电的光电转化率也只有9%和11%。 相比之下，碟式太阳能斯特林光热发电的光电转化率高达33%。而且还存在应用灵活、无需消耗大量水资源、占地面积小等优势。 中国储能网：请简单介绍一下斯特林光热发电的应用范围？ 王振声：斯特林光热发电由于其自身的特点，不但可以应用于建设大面积的光热发电站，也可采取风光互补的发电方式，应用于现有的风电场；同时还可以采用光热、燃气综合加热的混合发电方式。同时，也特别适合在沙漠、山丘等缺水地区；适合于在缺水、缺电的偏远海岛、农村、牧区、海洋钻井平台等地区建立分布式电站，也适用于城市楼宇家用小型电站离并网供电方式。 中国储能网：相对其他的太阳能发电方式，斯特林光热发电的经济性如何？ 王振声：碟式太阳能斯特林光热发电达到批量化应用后，其成本预计可以达到1美元/瓦，与光伏发电的投资成本接近，更低于传统的槽式光热发电的2.7美元/瓦和塔式光热发电2.5美元/瓦的平均成本。从经济性上分析，斯特林光热发电具备较强的市场竞争力。
斯特林太阳能热发电系统
斯特林太阳能热发电系统系别：电气与电子工程学院 专业班：电气自动化0901班 姓名： 指导教师： 2012年5月
斯特林太阳能热发电系统Stirling solar thermal power generation system
摘要 现代社会能源问题越来越受到大家的关注，能源问题直接关系到我们的经济、生产、生活。然而在生活中。能源大部分都以热能的方式散发消耗掉了，形成了很大的浪费。太阳能是最常见，也是耗费最多的能源，如果能把太阳能利用起来发电是很有效的使用能源的方式之一。其中利用太阳能产生的热能来发电是有效利用热能的一种方法，但目前并未得到广泛的应用。而传统的内燃机是化学能的形式转换成热能做功，环境代价较高，故高温外热驱动式的斯特林（Stirling）发电机是一种比较环保的模拟自然界温差动力的系统。基于此我们可以建立一个小型的温差发电模拟系统，采用斯特林发动机作为原动机，带动发动机发电，测试其发电系统的性能及效率。如果条件允许的话，斯特林发动机的高温部分由太阳能聚焦光热产生。以此来说明温差发电的可行性。 关键词: 能源太阳能发电机Stirling
Abstract Modern society, energy issues are getting more and more attention, energy issues directly related to our economy, production and daily life. However, in life. Most of the energy distributed as heat consumed, a lot of waste. Solar energy is the most common, is also the most energy-consuming, if we can utilization of solar energy power generation is one of the very effective use of energy. Which use solar thermal power generation is an effective use of heat, but has not been widely used. Conventional internal combustion engine is in the form of chemical energy converted into heat acting, high environmental costs, so the high-temperature external heat driven Stirling generator is a more environmentally friendly and simulate the natural temperature difference power system. Based on this we can build a small temperature difference power generation analog systems, the Stirling engine as a prime mover driven by engine power, test its performance and efficiency of power generation systems. If conditions allow, the high temperature part of the Stirling engine is focused by the solar light and heat generated. In order to illustrate the feasibility of thermal energy Key words: Energy Solar Generator Stirling
新型船舶动力装置基本情况和发展趋势
新型船舶动力装置基本情况和发展趋势 船舶动力装置是船舶的核心设备,船舶动力装置只有正常运行,才能够为船舶的正常运行以及船员的日常生活提供保障。船舶动力装置由主动力装置、辅助动力装置和辅机及其设备共同组成,三大部分的相互协调共同为船舶提供源源不断的动力。在船舶动力装置中,主动力装置是提供推进动力的装置,其主要有蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机、电动机和混合动力机几种主要类型,但新型船舶动力装置包括燃气轮机推进,喷水推进,吊舱推进,表面浆推进,超导磁推进,AIP 系统等。 一、柴油机动力装置 柴油机动力装置是以柴油为燃料的内燃机,其优点在于启动速度快、运行状态可靠和功率大等。柴油机动力装置是目前应用最为普遍的船舶动力装置,因此其技术成熟度也相对更高。柴油机动力装置在上世纪60年代开始全面取代了蒸汽轮机,成为最主流的船舶动力装置。柴油机动力装置分为四冲程柴油机和两冲程柴油机,其中二冲程柴油机的特点是转速相对较低,可以直接驱动螺旋机进行工作,主要应用于大中型远洋运输船舶上。而四冲程柴油机转速较高,一般主要应用于小型运输船、客船、军舰和豪华游艇上。 二、燃气轮机动力装置 燃气轮机动力装置是以油气作为燃料的动力装置,燃气轮机动力装置其突出的特点在于装置体积较少、重量轻、加速性能强,且燃气轮机动力装置运行过程中所产生的污染物远远少于柴油机动力装置。但是,燃气轮机动力装置也存在着较多的缺点和不足,如燃气轮机的燃料一一蒸馏油价格非常昂贵、燃气轮机油耗较高、经济性不高等,因此很难在船舶当中得到普及。目前,只有少部分的高速客船和军用舰艇上配备了燃气轮机动力装置。 三、电力推进装置
顾名思义是以电动机做功来推动船舶运行的动力装置,当前在船舶动力装置中被广泛使用的推进装置主要由电动机、原动机、变频器还有就是推进变压器以及控制调节器等构成。对于操纵性能要求不是特别高的船舰来说,经常使用的轴桨推进装置如可调桨以及定距桨等,对于操作性能要求相对高一点的船舶来说,通常采用的全回转推进器。电力推进装置工艺较柴油机动力装置要更为复杂, 但具有更好的经济性以及操纵空间,较为适合于多工况特种船舶。目前多数的电力推进装置还需要配备柴油机或者燃气轮机产生电力能源,为电动机提供能源。其主要优势在于: (1) 船上大型机械设备布置更灵活、有效空间更多、费用降低 (2) 电动机由电网供电,增加了系统的可靠性,提高了生命力 (3) 减少了维护的工作量; (4) 可以采用中高速不逆转原动机,以减少设备的体积和重量 (5) 可以采用低速电动机直接与推进轴连接,省去机械的减速齿轮 (6) 操纵灵活,机动性能好 (7) 易于获得理想的拖动特性 (8) 减小螺旋桨等机械振动和噪声、环境更好 船舶电力系统和船舶电力推进系统一体化供电的船舶综合电力系统是未来发展的新趋势,该系统将船舶的电力系统和推进系统有机的组合在一起,把动力机械能源转换为电力,提供给推进设备和船上的其他设备使用,使得船舶日用供 电和推进供电一体化,实现电力的综合利用和统一管理。并且伴随着船舶事业不断推进发展,这样的技能必定会得到更为广泛的应用。
太阳能发电斯特林热机研究应用
太阳能发电斯特林热机的研究及应用 杨占营丁国红牛永贺 中州分公司装备能源部 摘要 随着国家对可再生能源开发的日益重视，太阳能发电得到了快速发展。目前，大多数太阳能发电站采用光伏发电（photovoltaic），然而，利用太阳能驱动斯特林热机进行发电的技术也在一些地区得到了应用，并表现出了迅速发展的势头。太阳光经过抛物面镜聚焦后，照射到斯特林热机的接收器上，使斯特林热机内的工作气体（一般为氢气或氦气）达到700摄氏度以上，同时其压力达到20兆帕以上，从而保证了斯特林热机的稳定运行，斯特林热机拖动发电机产生电能。 关键词：太阳能，斯特林热机，发电 前言 采用抛物面镜-斯特林热机将太阳光的热能转变为机械能，然后再由发电机将机械能转变成电能。这一过程和传统的热电厂将燃料燃烧产生的热能转变成电能很相似。如图1所示，抛物面镜-斯特林热机发电系统首先采用一组抛物面镜将阳光聚焦并反射到斯特林热机的受热面上，使斯特林热机内部的工作气体（一般为氢气或氦气）产生足够的温度及压力，从而保证斯特林热机高效的运转。由于地球不停的自转，所以抛物面镜接收的阳光入射角度也在不停的变化，因此，抛物面镜必须配备角度调整装置，有利于接收阳光。
图1 抛物面镜-斯特林热机太阳能发电站示意图抛物面镜-斯特林热机太阳能发电系统优点很多，例如，效率高、模块式设计安装、自动化程度高、可采用多种能源（即可以采用太阳能也可以采用燃料能）等。在所有的太阳能发电技术中，有充分的证据表明，抛物面镜-斯特林热机太阳能发电是光电转变效率最高的（29.4%），所以在不久的将来，这将成为一种最廉价的太阳能发电方式。而模块式的特点又使得其应用极为广泛，既可以单机组运行，也可多机组运行；即可以并网也可以不并网；即可以单独采用太阳能的方式，也可以采用以太阳能为主以燃料能为辅的方式。 1. 抛物面镜 抛物面镜-斯特林热机太阳能发电系统中的抛物面镜必须可以根据太阳光的入射角度来调整自身的角度，不仅在水平方向可以调整，在垂直方向上同样可以调整。抛物面镜在反射太阳光的同时将阳光聚 焦在焦点上。抛物面镜的尺寸主要取决于斯特林热机的功率。一般来
循环过程,卡诺循环,热机效率,致冷系数
1. 摩尔理想气体在400K 与300K 之间完成一个卡诺循环，在400K 的等温线上，起始体积为0.0010m 3，最后体积为0.0050m 3，试计算气体在此循环中所作的功，以及从高温热源吸收的热量和传给低温热源的热量。 解答 卡诺循环的效率 %25400 300 1112=-=- =T T η （2分） 从高温热源吸收的热量 2110.005 ln 8.31400ln 53500.001 V Q RT V ==??=（J ） （3分） 循环中所作的功 10.2553501338A Q η==?=（J ） （2分） 传给低温热源的热量 21(1)(10.25)53504013Q Q η=-=-?=（J ） （3分） 2． 一热机在1000K 和300K 的两热源之间工作。如果⑴高温热源提高到1100K ，⑵低温热源降到200K ，求理论上的热机效率各增加多少？为了提高热机效率哪一种方案更好？ 解答： （1） 效率 %701000300 1112=-=- =T T η 2分 效率 %7.721100 300 1112=-=- ='T T η 2分 效率增加 %7.2%70%7.72=-=-'='?ηηη 2分 （2） 效率 %801000 2001112=-=- =''T T η 2分 效率增加 %10%70%80=-=-''=''?ηηη 2分 提高高温热源交果好
3．以理想气体为工作热质的热机循环，如图所示。试证明其效率为 1112121-??? ? ??-???? ??-=P P V V γη 解答： )(22211V p V p R C T C M M Q V V mol -=?= 3分 )(22122V p V p R C T C M M Q p P mol -=?= 3分 )1()1( 1)()(112 12 1 222122121 2---=--- =- =p p V V V p V p C V p V p C Q Q V p γη 4. 如图所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED 是任意过程，组成一个循环。若图中EDCE 所包围的面积为70 J ，EABE 所包围的面积为30 J ，过程中系统放热100 J ，求BED 过程中系统吸热为多少？ 解：正循环EDCE 包围的面积为70 J ，表示系统对外作正功70 J ；EABE 的面积为30 J ，因图中表示为逆循环，故系统对外作负功，所以整个循环过程系统对外 作功为： W =70+(－30)=40 J 3 分 设CEA 过程中吸热Q 1，BED 过程中吸热Q 2 ，由热一律， W =Q 1+ Q 2 =40 J 3 分 p V O A B E D C 2 V 1 V p p
斯特林发动机
斯特林发动机 求助编辑百科名片 斯特林发动机 这种发动机是伦敦的牧师罗巴特斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程 目录 外燃机 外燃机优缺点 热气机
热气机工作原理 已研发改良的的外燃机热气机的优点 热气机存在的主要问题热气机的应用 小说中的斯特林发动机斯特林简介 斯特林发动机的发展展开 外燃机 外燃机优缺点 热气机 热气机工作原理 已研发改良的的外燃机热气机的优点 热气机存在的主要问题热气机的应用 小说中的斯特林发动机斯特林简介 斯特林发动机的发展展开
编辑本段外燃机外燃机是一种外燃的闭式循环往复活 塞式热力发动机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。新型外燃机使用氢气作为工质，在四个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。 编辑本段外燃机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出力和效率不受海拔高度影响，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。
斯特林发动机循环分析
斯特林发动机循环分析 张灏峻戴俏波颜俏 北京交通大学热能与动力工程 摘要：斯特林发动机作为外燃机，其理论热效率高，等于卡诺循环效率，此外， 它具有适用于多种燃料、燃烧时间充分、燃烧完全、污染排放小等优点，所以近 三十年来一直是研究的热点。本文简单介绍了了斯特林发动机结构特点，介绍了 其主要优缺点及应用现状，对循环过程和热效率进行了分析，并提出一系列提高 循环效率的措施，旨在把我们从课本上所学的知识做一细化整理。 关键词：斯特林发动机；优缺点；应用现状；循环效率；提高效率 一．斯特林发动机 1.结构特点 斯特林发动机是伦敦的牧师罗巴特斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。斯特林发动机是独特的热机因为们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。 图1 斯特林发动机主要结构
斯特林发动机主要由压缩腔、加热器、回热器、冷却器和膨胀腔组成,。热气机分为单缸、2缸、4缸等形式；单缸热气机的热腔与冷腔共一室，需要交替向燃烧室中注入燃气、燃烧、排气、注入冷却气体等循环过程，驱动活塞上下运动带动曲轴转动，由于燃烧室需要交替使用，与一般的内燃机一样复杂，很少再发展。2缸热气机的燃烧、冷却过程完全连续，1个汽缸加热、1个冷却，工质在 2个气缸中密闭循环，反复被加热冷却，活塞在热气驱动下上下运动驱动曲轴旋转。4缸热气机的气缸上部加热、下部冷却，或相反，工质在相邻两个气缸的上下部间循环，4个活塞交替上下，直接驱动斜盘转动，工作最为平顺。 2.应用现状 2.1用于热电联产 充分利用它环境污染小的特点，在大城市里可以以天然气作燃料，通过斯特林发动机内部的冷却装置，加热冷却水并回收烟气，即可采暖。1台25KW的外燃机完全可以满足500-1500㎡建筑采暖，如图2所示。 图2 斯特林发动机热电联产网络 这种使用斯特林发动机的热电联产装置实际上相当于一台副产电力的供热锅炉，一般情况下根据供热需求确定其运行状态，其电力系统可与电网连接，多余的电力通过配电盘向外界供电。如果配备相应的热水型吸收式制冷机，如图3所示，夏季就可以利用热能支取空调所需的冷却水，从而部分地取代目前广泛使用的耗电量可观的蒸汽压缩式空调制冷装置。显然，不仅在冬季的供暖期，而且在夏天的供冷期，热电联产装置都能发挥重要的作用。
斯特林发动机原理图解(经典)
斯特林发动机原理图解 2010-02-10 18:53 如图1 把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。 A2移气器 如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。其原理如下： 当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。 相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端為冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。 如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。 由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。国立成功大学航太系郑金祥教授把Displacer 命名為”移气器”，实在更為贴切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以為它的作用跟输出功率的动力活塞一样。
A3 曲柄机构 要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6) 。当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。 A4 动力活塞 橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换為动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动 力活塞。我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运 动转换為曲轴的旋转运动。连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部 位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。橡皮的膨胀及缩收所產生的曲轴 的旋转运动提供了移气器上下移动的力量，多餘的力量则可以输出。必须注意的
易拉罐制作斯特林发动机(材料相关)
易拉罐制作斯特林发动机 斯特林发动机大致分为四类，α，β，γ，和自由活塞四种，今天要做的是γ型。具体工作方式可以在网上自己查一下。 α型β型 γ型自由活塞
材料准备： 序 号 名称数量用途备注 1 易拉罐3个一个做气缸缸体 一个做支架 一个剪垫片 最好使用铁制易拉罐强 度比较好 2 铁丝若干 做曲轴 做曲柄 做气缸杆 铜丝、铝丝也可以。具体 直径自己判断 便于折弯有一定强度 3 气球1个做冷气缸塑料膜也可以 4 笔筒1个做导气管 5 油笔芯1个做挡圈套在铁丝上略紧 6 面包板1个做飞轮用光盘最好 7 袜子1个做冷却器布条也可以 8 饮料瓶盖1个做冷却活塞缸 9 钢丝棉若干做热缸活塞洗碗的钢丝球应该也可以虽然我还没试过 10 螺柱若干做配重 因为我只有一个面包板太轻了，所以使用螺柱配重，如果使用多个光盘叠加，也可以不用螺柱。 11 螺丝、垫片、螺母若干紧固具体规格自定 12 AB胶1个紧固 13 电工胶带1个密封 工具准备： 序 号 名称数量主要用途备注 1 剪刀1把剪易拉罐 2 平口钳1把折弯铁丝 紧固螺丝 3 尖嘴钳1把 4 钉子1把开孔最好铁丝略小一点 5 榔头1把开孔 6 马克笔1个划线 7 螺丝刀1把根据螺丝而定 8 打火机1个
零件制作： 1.支架制作： 1.1在易拉罐的侧面开一个大孔 1.2在上端两侧各开一个小孔，孔径根 据铁丝直径确定。 1.3在下端中心点开一个小孔，孔径略 大于钢丝直径。 1.4在下端小孔侧面开一个孔，孔径根 据笔筒而定。 1.5再在侧面开一个孔，保证带气管可 以穿出。 2.活塞缸制作： 2.1将易拉罐上部剪掉，剪口尽量平滑， 保证密封
斯特林发动机-0
斯特林发动机 斯特林发动机是英国物理学家罗巴特斯特林(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，因此又被称为热气机。 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。 基本信息 ?中文名称 斯特林发动机 ?外文名称 Stirling engine ?发明者 罗巴特斯特林/Robert Stirling ?发明时间 1816年 ?类型 外燃机 ?工作原理 斯特林循环 目录1简介 2外燃机 3优点 4缺点 5热气机 6工作原理 7结构类型 8计算方法 9研发改良 10应用 11发展 折叠编辑本段简介
斯特林对于热力学的发展有很大贡献。他的科学研究工作主要是热机。热机的研制工作，是18世纪物理学和机械学的中心课题，各种各样的热机殊涌而出，不断互相借鉴，取长补短，热机制造业兴旺起来，工业革命处于高潮时期。 随着热机发展，热力学理论研究提到了重要位置，不少科学家致力于热机理论的研究工作，斯特林便是其中著名的一位。他所提出的斯特林循环，是重要的热机循环之一，亦称"斯特林热气机循环"。这种循环，是封闭式的，采用定容下吸热的气体循环方式。 利用这种循环的"斯特林热机"，具有很多特点，如采用外燃，或外热源供热等。由于这种循环是封闭式循环，能够采用远远大于大气压力的高压气体工作，这样可以提高发动机的单位重量的功率，减小发动机的体积和重量。 斯特林热机在逆向运转时，可以作为制冷机或热泵机，这种设想在现代已进入了实用研究阶段。 折叠编辑本段外燃机 外燃机指燃料在汽缸外燃烧的的发动机。燃料连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。工质指的是"工作介质"，可以是氢气或者氦气(热力性能较好) 折叠编辑本段优点 与内燃机比较热气机所具备的优点: 折叠一，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,如: 1.生物质能(柴火等)(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。 2.太阳能。这是斯特林发动机较为常见的用途之一。 3.放射性同位素。常见于用于潜艇、深空的AIP系统。 折叠二，噪音小。 热气机在运行时，由于燃料的燃烧是连续的，因此避免了类似内燃机的爆震做功和间歇燃烧过程，从而实现了低噪音的优势。这使得它可以用在潜艇上以得到较好的隐蔽性。 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。