太阳能热机性能研究

发布时间：2020-06-22 12:57

【摘要】：自从人类发明了热机,热机就一直被广泛地应用于各行各业。到现在,我们使用最多的机械便是热机。自热机被应用以来,给人类带来了很多便捷,使人们的生活水平有了极大的提高。但热机对于能源的利用率却一直都很低,比如一些常见的热机利用率:柴油机效率为37%左右,火箭以液体为燃料其效率为48%左右,汽油机效率25%左右等。热机的利用率低,那么能源的消耗就会增加,并排出许多污染环境的废物。现在,人类刚刚走进21世纪,就面临了能源危机和环境污染的问题。所以,人类就会思考能不能进一步提高热机的利用率或者利用取之不尽、用之不竭、无污染的能源。面对现在的状况,科学家为人类寻到了一条出路:开发太阳能能源,并将太阳能作为人类生存、经济可持续发展的新动力。本课题的工作有:首先介绍了我国目前的太阳能利用情况,然后引入本文主要研究对象__太阳能热机。太阳能热机系统是由太阳能集热器和热机组成,所以太阳能热机的利用率由太阳能集热器的效率和热机利效率共同来决定。由于集热器存在热损失,所以整个系统效率与集热器的温度有关。其次,总结了太阳能两源可逆热机的在给定供热率的情况下,太阳能热机系统的效率、功率以及最佳工作温度,并用mathmatica和origin研究了三者之间的关系。太阳能热机存在最佳工作温度,并且在环境温度不同时不同。与此同时,研究了系统工作在最佳工作温度时的功率和效率等与哪些参量有关,并用mathmatica和origin进行了研究和绘制图形。分析得到,太阳能热机效率和功率取值与热阻和线性热损系数有关。最后,对前人研究总结后,本文的创新点就在于太阳能斯特林热机的研究。本文研究的意义是简易型太阳能斯特林发动机的发展前景非常好,可能会为将来太阳能热机的广泛使用打下基础。简易型太阳能斯特林发动机采用的是低压热空气斯特林发动机,由于空气是混合物不易研究,所以本文采用范德瓦尔斯气体作为太阳能斯特林热机的工作物质。本文用mathmatica和origin研究了太阳能斯特林热机的效率、功率及最佳工作温度。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK51
【图文】：

热机,热机效率,效率

自十八世纪人类发明了蒸汽机，科学家随着科技的发展对其做了改进，使蒸汽很大的改善，并成为推动工业发展的万能动力机。因为蒸汽机有热量散失，所以它理想热机，它的效率肯定比不上理想热机的效率。蒸汽机的效率通常在 5%左右，大部分的热量都会散失而不能得到有效的利用。热机从发明到现在，一直都在广泛用。目前，我们使用最多的机械便是热机。但热机的效率却一直很低，例如：柴油只有 37%左右，火箭以液体为燃料其效率为 48%左右，汽油机的效率为 25%左右等自从热机诞生以来，人类为热机效率伤透了脑筋，为了改善热机的效率，人类探索。工程师通过探索，改善了热机结构和性能，不断的减小了各种消耗热能因素热机效率的改善程度依然很低。人类不得不想：怎样提高热机效率呢？如何才能够利用率最大化呢？热机是指持续把热能通过一定方式转变成机械能的装置。热机至少有以下几成：①循环工质；②两个高低温度的热源或多个高低温度的热源，能够使工质内能也就是从高温度的热源吸取热量，而向低温度的热源进行放出热量，输出内能；③做功装备。图 1.1 为热机工作的缩减图。

热机循环

【参考文献】