斯特林发动机在低品位能源利用中的研究论文.pdf 全文免费在线阅读

  本文关键词：斯特林发动机在低品位能源利用中的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

文档介绍：
HongweiKEY WORDS: stirling engine, simulation character, designing bine circulation, Combined cooling Heating and power声明本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文《斯特林发动机在低品位能源利用中的研究》,是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间,在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:'i丰日期:曰. 3.仔关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定,即:①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;③学校可允许学位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文:⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名:盗导师签名:.' Y日期:a〕. 3, 16日期健二呈主牟华北电力大学硕士学位论文第一章引言在当今世界科学技术的迅速发展,人们在不断完善现有动力机的同时,还在努力探索开发新型的动力机,外燃机就是在这样的背景下设计成功的,随着石油资源的日益短缺,石油价格逐渐上涨,传统的内燃机使用石油资源而引起的环境污染、能源使用极不平衡等社会问题日见突出。研究能以天然气、沼气、生物质等作为燃料的发动机有关技术,对于促进能源的综合利用、改善当前使用单一的石油资源的状况并减少环境污染,创造节约型社会,从而促进经济的可持续发展和社会进步,具有重要的意义。斯特林发动机(Stirling engine,又名热气机)是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机〔u,它理想的热力循环称作斯特林循环(即:概括性卡诺循环)。因此,同温度下其理论效率最高,更吸引人的是它具有两个明显优于内燃机的特点:一是能利用各种能源,无论是常用的液体燃料,还是气体燃料或固体燃料,甚至太阳能、化学反应能和放射性同位素能源,只要是能产生一定温度的热量,斯特林发动机就可以工作;二是振动噪音低、排放污染小,具有良好的环境特性。斯特林发动机是一种利用燃料的热能来工作的动力机,因为燃料在缸外燃烧所以也叫外燃机。外燃机采用往复活塞式,燃料燃烧对加热装置内的气体释放热能,被压缩的气体接受热能后进入缸内膨胀,推动活塞式曲轴带动外界负荷而旋转。斯特林发动机工作时,里面有气体工质作功,用于作功的气体可采用具有比功率高,流阻损失小的特种气体,其质量可以灵活调动,一般比内燃机吸入缸内的气体质量大的多;做功气体温度一般在700℃以下,比内燃机爆发时2000℃以上低的多,因此作功气体传给冷却介质被带出机外的热能相对很少。它是二行程发动机,工作时,将导热率高的气体(如:氦气、氢气、蒸汽、复合气、空气等)密封,由活塞的运动来实现气体的流动,使气体在高温条件下膨胀,在较低温度下压缩,膨胀后的气体被重新压回加热腔,使气体在气缸和加热装置内实施热力循环,不需换气,达到热能对机械能的连续转换。斯特林发动机是由多种不同功能的配件系统组成(如:外部供热系统、热能转换系统、动力转动系统、气体控制系统、润滑系统、起动系统、机体等)涉及到多方面的技术,但这些技术又基本上属于己知的内燃机的技术范畴,是我们己经掌握的相对成熟的技术w1. 1斯特林发动机的背景及意义1816年由苏格兰牧师雷伯尔特·斯特林发明,又称“热空气发动机”,当时已华北电力大学硕士学位论文生产出数千台。后由于蒸汽机和内燃机的出现而被冷落,到二十世纪初已基本消失,主要由于封入的工质为空气,加热温度仅几百度,致使机构庞大使用不便。1930年荷兰菲利蒲公司欣赏它外燃式静止发动机的特点,做为无线电用发电机的动力而重新开发,但不久由于电子器件的晶体管化而停顿。以后又做为汽车用发动机重新开发,采取700℃以上的加热5^-20MPa的氢气和氮气为工质,试制了换置式和斜板回转式双向型发动机,并做了装车试验。由于高温、高压产生的高效率和高转矩,在以氢气为工质时达到了高速度,初步显示有可能成为比内燃机效率高的外燃式汽车发动机。该公司将液氨用发动机商品化,将其余的发动机制造技术于1957-1967年陆续转让给西德和瑞典的有关公司〔2,.1973年世界性石油危机后,节油和油的替代提上重要议事日程。菲利蒲公司重新和美国福特公司合作共同开发了127kW的回转斜板式双向型4-2150A发动机。进入八十年代以来,第二次石油危机又引起各国对斯特林发动机的关心,后来石油供应虽有缓和,但从环保和能源角度出发各国又竞相进行斯特林发动机开发工作「幻。斯特林发动机的一个突出优点是可以利用多种分散的能源。我国是一个农业大国,农业是国民经济的基础。我国农村有丰富的生物质能资源,但品种、分布不均,具有季节性、间歇性分散性的特点。用旧式炉灶直接燃烧,热效率很低,一般为10^-15%。如果用斯特林发动机将农村烧掉的生物质能(按1987年的328Mtce计算),以同样的效率(10%^-15%)转换为电能,则可为农村提供260-400KW/h电,相当于同年农村用电量的2^-3倍[’]。我国太阳能资源比较丰富。目前我国太阳能热水器和太阳灶使用较普遍,但光电池应用很少。在太阳能资源丰富的地区,可通过斯特林发动机将太阳能转换成电能或机械能。美国喷气推进实验室开发的15KW太阳能自由活塞式斯特林发动机发电机组,已投入运行,美国斯特林热力发动机公司(Stirling)开发的STMO-120型斯特林发动机(功率为25kW,采用直径llm的抛物面聚光器)即将商品化:美国太阳动力公司制成一种自由气缸式太阳能水泵,功率仅150W,聚光器直径为1. 7m,与同样功率的其他类型太阳能水泵相比,效率高5^-10倍‘4-7]中国还有350)万人口完全没有电力供应,更多的人口没有持续可靠的电力供应。这些地区多在边远的地区、山区和荒漠,以及海岛等地区,架设电网的投资太大,采用柴油发电成本太高,而斯特林外燃机可以利用太阳能、沼气、植物垃圾热解气体的特性,可以较好的解决这一难题.1.2斯特林发动机国内外研究动态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,已设计出功率华北电力大学硕士学位论文150W-lOkW发动机11种,多数己在实验室正常运转。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 内容来自转载请标明出处.

  本文关键词：斯特林发动机在低品位能源利用中的研究，由笔耕文化传播整理发布。