小型斯特林发动机换热系统的研究

发布时间：2017-03-29 13:05

  本文关键词：小型斯特林发动机换热系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：环境污染和能源短缺的问题已成为世界各国共同面临的课题,当前研究的重点主要集中在两个方面：一是低能耗的产品开发；二是可替代性新能源研究,尤其是对太阳能的利用显得格外迫切。对太阳能应用的研究主要包括光热和光伏,其中利用太阳能热发电已被越来越多国家看好。目前世界各国对太阳能热发电主要有三种形式,即塔式、槽式和碟式,特别是搭载了斯特林发动机的分布型碟式太阳能热发电技术更是被视为最有潜力的技术,预计在不久的将来会有非常广阔的发展前景。 本文研究的是小型斯特林发动机的换热系统,其中机体部分选择了β型单缸配气式结构,内部传动部分采用菱形传动机构。在研究过程中1,首先采用了经典的施密特分析法来探讨斯特林发动机内部热交换原理,同时吸取国内外相关模拟成果和已经公开发表的成功案例,根据相关经验公式,通过理论分析得出了发动机在工作过程中存在的各种阻力损失和热量损失。然后,通过对β型结构原理和斯特林发动机的效率与功率进行分析,根据给定碟片聚光量约为15kW,计算得出了斯特林发动机机体的各相关结构及其尺寸参数,按设计工况校核其输出功率为4.21kW,热效率达到28.1%,满足设计功率为3kW、有效热电转换效率达20%以上的设计要求。 接下来,本文重点分析了单缸β型斯特林发动机的受力情况和运动规律,探讨了所设计的换热系统与发动机性能的关系。研究结果表明,发动机性能与换热系统的结构设计和加工工艺间有很重要的关系：在换热器方而,文中分析得到了吸热器、回热器及冷却器等参数变化对发动机的功率和效率的影响规律,对指导具体的设计有一定的参考意义；在加工工艺方面,文中探讨了真空钎焊技术和密封技术在整机传动部分和换热系中的运用。 最后,文中针对所设计的冷却器进行了试验研究,结果表明冷却效果(热量交换率)达到93.6%,与理论计算值较为接近,同时还对吸热器、回热器、冷却器提出了优化设计方向,对高效换热系统的设计提供了依据,具有重要意义。
【关键词】：斯特林发动机 换热系统 β型
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• CONTENTS9-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景及意义11-17
• 1.1.1 能源现状及存在的问题11-12
• 1.1.2 太阳能的利用现状12-14
• 1.1.3 太阳能热发电技术14-17
• 1.2 斯特林发动机技术及研究现状17-22
• 1.2.1 斯特林发动机简述17-18
• 1.2.2 斯特林发动机的研究现状18-22
• 1.3 本课题主要研究内容22-23
• 第二章 斯特林发动机的组成及工作原理23-33
• 2.1 斯特林发动机的组成23-24
• 2.2 斯特林发动机的工作原理24-32
• 2.2.1 斯特林发动机的结构类型24-27
• 2.2.2 斯特林循环27-29
• 2.2.3 斯特林发动机的实际循环29-32
• 2.3 斯特林发动机理论热效率分析32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 斯特林发动机性能分析33-51
• 3.1 施密特循环理论分析法33-38
• 3.2 传动机构分析38-44
• 3.3 换热系统分析44-50
• 3.3.1 瞬时压力计算44-46
• 3.3.2 循环功率计算46-47
• 3.3.3 影响发动机功率和效率的因素47-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 斯特林发动机换热系统的研究51-74
• 4.1 斯特林发动机机体部分参数初步确定51
• 4.2 换热系统研究51-66
• 4.2.1 吸热器设计及计算52-56
• 4.2.2 回热器及其设计56-63
• 4.2.3 冷却器设计及计算63-66
• 4.3 换热系统优化设计66-70
• 4.3.1 工质温度确定66-67
• 4.3.2 死体积确定67-68
• 4.3.3 换热系统参数确定68-70
• 4.4 换热系统特殊加工工艺70-72
• 4.4.1 真空钎焊70-72
• 4.4.2 发动机密封技术72
• 4.5 本章小结72-74
• 第五章 冷却器试验研究74-78
• 5.1 冷却器检测试验台设计74-76
• 5.2 试验过程76
• 5.3 实验结果分析76-77
• 5.4 试验结果小结77
• 5.5 本章小结77-78
• 结论与展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文83-85
• 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 方嘉宾;魏进家;董训伟;王跃社;;腔式太阳能吸热器热性能的模拟计算[J];工程热物理学报;2009年03期

2 李铁;张t

本文编号：274528