斯特林发动机的工作原理是什么?

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  是外加热的热机。它一共有两个气缸,一个是用来加热的,另一个是用来散热的。首先,用外部热源加热那个热气缸,热气缸内部气体膨胀,推动其内部的活塞向外运动,同时带动冷气缸活塞向内运动。热气缸活塞向外运动到一定位置时,热气缸内部的热空气通过一条通道道,迅速地传递到冷气缸,然后推动冷气缸活塞向外运动并带动热气缸的活塞向内运动,同时将热量从冷气缸散发出去。工作原理分步图解:一个罐子,上表面的一侧开孔,粘上一个小圆筒,圆筒上面蒙气球皮。罐子受热时,气球皮鼓起,罐子受冷时,气球皮收缩。罐子内部放一个移气体(如果用开水加热罐子,用泡沫塑料做移气体就可以)。罐子底部加热,上部温度等于气温,相当于受冷。移气体位于罐子上部,罐内空气被排挤到罐子的底部,受热膨胀,推动气球皮鼓起。移气体位于罐子下部,空气被排挤到罐子上部,受冷收缩,气球皮向内凹。用曲轴控制移气体升降。气球皮也接个连杆,用来推动曲轴转动。所以气球皮就是动力活塞。注意曲轴的动力曲柄与移气体曲柄呈90度角。为了能让曲轴转过死点,加上飞轮,飞轮上加上配重,配重加在移气体曲柄相对的位置,克服移气体的重力,使运转更平稳。

  斯特林发动机是伦敦的牧师罗巴特斯特林(RobertStirling)于1816年发明的,所以命名为“斯特林发动机”(Stirlingengine)。斯特林发动机是独特的热机,因为他们实际上的效率几乎等于理论最大效率,称为卡诺循环效率。斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种外燃发动机,使燃料连续地燃烧,蒸发的膨胀氢气(或氦)作为动力气体使活塞运动,膨胀气体在冷气室冷却,反复地进行这样的循环过程。

  外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机,有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧,通过加热器传给工质,工质不直接参与燃烧,也不更换。

  由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题,从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体,如:天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等,也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料,还可以燃烧木材,以及利用太阳能等。只要热腔达到700℃,设备即可做功运行,环境温度越低,发电效率越高。外燃机最大的优点是其使用不受气压大小影响(对内燃机而言气压低会影响进气),非常适合于高海拔地区使用。

  但是,斯特林发动机还有许多问题要解决,例如膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高,热量损失是内燃发动机的2-3倍等。所以,还不能成为大批量使用的发动机。

  由于热源来自外部,因此发动机需要经过一段时间才能响应用于气缸的热量变化(通过气缸壁将热量传导给发动机内的气体需要很长时间)。这意味着:

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