古老发动机的新生

2023/6/89:241古老发动机的新生

——斯特林发动机动力与能源工程学院徐让书2005-12-162023/6/89:242自从RobertStirling于18世纪初发明斯特林循环以来，斯特林发动机的发展远不及内燃机等热机，但是，现在斯特林发动机在太阳能热发电领域又“如日中天”（华尔街日报语）。斯特林发动机到底有着怎样的过去、现在和未来——

2023/6/89:243历史1807年GeorgeCayley创造了第一台能实际工作的开式循环热气机1816年RobertStirling发明了闭式循环热气机1851年JohnEricssion制成了44.4kW的外燃式开式循环热气机1853年制造了缸径4.26m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2023/6/89:2442023/6/89:2452023/6/89:2462023/6/89:2472023/6/89:248斯特林发动机是一种外燃（或外部加热）式闭式循环活塞式发动机，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。斯特林发动机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。2023/6/89:249斯特林循环斯特林循环两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2023/6/89:2410Philips公司从1937年到1980年从事斯特林发动机的现代研究与开发，设计了几十种型号该公司对斯特林发动机技术的创新使它的性能得到提高菱形传动机构采用氢气或氦气为工质袜套式密封装置后来从事斯特林发动机研究的公司大都与Philips公司有渊源2023/6/89:2411从事斯特林发动机相关研究的机构GM,Ford,MAN/MWM,UnitedStirling(Sweden)NASADOE:SandiaNationalLabSES(StirlingEnergySystems,Inc.)STMPower,IncStirlingSystemCumminsAisinSeikiUniversitiesSponsoredbyGovernment,NATO……2023/6/89:24112023/6/89:24122023/6/89:24132023/6/89:24142023/6/89:24152023/6/89:24162023/6/89:24172023/6/89:24182023/6/89:2419现在——如日中天2005年8月11日EdisonInternational公司和SES公司（StirlingEnergySystems,Inc.）宣布签订20年采购协议，将建成世界上最大的超过20,000个太阳能光碟列阵，占地4,500英亩（18平方公里），具备500MW发电能力的太阳能发电站。这是太阳能光碟/斯特林发动机技术在商业发电领域的第一次大规模应用。SES公司的斯特林发动机太阳能光碟技术实验样机已经过26,000小时的成功运行。2023/6/89:24202005年10月12日SES公司（StirlingEnergySystems,Inc.）宣布与SDG&E公司（SanDiegoGas&Electric）签订提供300~900MW太阳能电力的合同。这是圣地亚哥地区现在太阳能发电能力的大约30倍。两家公司签订了一个最初20年的合同，购买300MW太阳能发电厂的电力，该发电厂将由在大约3平方英里上的12,000个斯特林太阳能光碟组成，位于南加州帝王谷。SDG&E公司可以选择在将来的两个阶段再增加600MW。SDG&E公司承诺在2010年前向用户提供20%的可再生能源，如太阳能和风能。2023/6/89:24212023/6/89:24222023/6/89:24232023/6/89:24242023/6/89:24252023/6/89:24262023/6/89:24272023/6/89:24282023/6/89:2429未来可再生能源风能太阳能地热生物质小水电多种热源汽车：混合动力汽车热电联供制冷、空