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文档简介

1、拓展课名称:斯特林引擎创新设计凌 芳1一 、课程背景全社会大力提倡节能减排,建设资源节约型、环境友好型社会汽车:混合动力汽车热电联供制冷、空调斯特林制冷循环压缩机太空水下可再生能源风能太阳能地热生物质小水电多种热源2二 、课程目的通过学习,设计与制作斯特林引擎模型,了解斯特林引擎的基本构成、工作原理和特点,实现将热能转换成机械动力的过程,使学生将所学的机械设计和能量转换、机械制图方面的知识综合运用到斯特林引擎模型制作中去,培养学生的创新思维能力和实践动手能力,提高综合素质, 同时增加节能环保意识。3课程内容斯特林引擎概念斯特林引擎工作原理斯特林引擎基本形式斯特林引擎设计斯特林引擎各类模型拓展斯

2、特林引擎历史和现在4三 、斯特林引擎历史斯特林引擎(Stirling engine),是一种外燃机,它是英国牧师罗伯特斯特林在1861年发明的热气引擎。 5三 、斯特林引擎历史1807年George Cayley创造了第一台能实际工作的开式循环热气机1816年Robert Stirling发明了闭式循环热气机1851年John Ericssion制成了的外燃式开式循环热气机1853年制造了缸径的超大型热气机,总功率220kW,效率13%,装在2000T的明轮船上1916年最后一台老式热气机出厂6四、斯特林引擎的现在斯特林引擎在太阳能热发电领域“如日中天”自从Robert Stirling于18

3、世纪初发明斯特林循环以来,斯特林引擎的发展远不及内燃机等热机,但是,现在斯特林引擎在太阳能热发电领域又“如日中天”(华尔街日报语)。789五、斯特林引擎的概念斯特林引擎是一种外燃(或外部加热)式闭式循环活塞式引擎,也称为热气机,其热力循环为斯特林循环。各种燃料燃烧装置、太阳能、原子能、蓄热装置以及化学反应生成热装置等均可以成为其外部加热热源。理论斯特林循环的循环热效率为卡诺效率,即是在一定的高温热源和低温热源之间工作的热机的最高效率。斯特林引擎循环系统中工质压力变化平缓,循环压力比通常小于2,且没有充量更换,因而运转平稳安静。 10斯特林循环 The Stirling cycle斯特林循环 两

4、个等温过程 两个等容过程卡诺循环两个等温过程两个绝热过程The Stirling cycle11六、斯特林引擎原理用燃料在气缸外部的燃烧室加热工作气体(氢气或氦气),工作气体与外部完全封闭。工作气体受热膨胀后推动气缸内的活塞作功,膨胀后被冷却,体积缩小,再次进人燃烧室内加热,完成一次循环。引擎的转速可通过控制工作气体的流量来加以调节。 1213斯特林引擎模型实例1415(1)等容加热过程在工作气体(空气)所占容积一定的情况下,工作气体自低温空间向高温空间移动。那个一定容积(等容)的工作气体,通过气缸被加热,由于高温而压力上升。(2)等温膨胀过程过程工作气体的压力上升,工作气体所占容积增加,高温

5、低温侧的两活塞开始下降。此外工作气体通过气缸壁一边加热一边继续膨胀,并且使输出轴旋转。即时得到飞轮积蓄的一部分动能。16(3)等容冷却过程过程利用飞轮积蓄的能源,高温侧活塞上升,低温侧活塞下降。即,工作气体所占容积一定时,工作气体自高温空间向低温空间移动,那个时候一定容量(等容)的工作气体,通过联结部(冷却部)及气缸壁冷却,由于低温压力开始降低。(4)等温压缩过程过程工作气体的压力下降。因此工作气体所占容积减少,利用飞轮积蓄的能源,高温低温侧的两活塞开始上升。最近工作气体一边压缩一边通过联结部(冷却部)及气缸壁冷却,工作气体所占容积最小。这样引擎启动时,被高温低温侧的两活塞密闭的工作气体所占容

6、积,需要根据工作煤气加热增加的方向使之旋转,不过旋转开始后,利用飞轮重复的过程。作为这个结果能从输出轴得到动力。17斯特林引擎原理图18斯特林引擎原理图19加热点20 玻璃球引擎 21七、斯特林引擎的基本形式 22八、斯特林引擎各类模型23九、斯特林引擎优缺点(相比内燃机)优点:污染小 噪声低热效率高运行成本低,可以燃用任何一种燃料。 斯特林引擎的推广应用,有利于国防,有利于经济建设,有利于产业结构优化,有利新能源利用,有利于环境保护,有利于我国在该技术领域赶超世界先进水平。 5kW的外燃机 太阳能-外燃混合发电型24十、斯特林引擎缺点(相比内燃机)缺点:转速低加速性差结构复杂笨重造价高 因此一直无法与内燃机竞争,没有得到实际应用。 25十一、 设计与制作在基本设想阶段要求进行作出基于输出和形状的概略图。在设计阶段作出基于各零件的强度计算和形状计算的实施计划图的概略图。在制造图纸的作成阶段作出基于零部图和组装图的计划图。在制造阶段提供加工材料及规格零件和加工必要零件。在组装阶段检查规格零件及加工零件的尺寸,进行各零件的粘结及联结的组装。在此后的试运行阶段进行加热确认引擎的工作。这时如果产

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