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    活塞式熱氣發動機及其循環

    28 人參與  2022年08月15日 10:39  分類 : 化學知識  評論

    活塞式熱氣發動機及其循環

    活塞式熱氣發動機,又稱斯特林(Stirling)發動機,是一種外部加熱的閉式循環發動機。早在1816年英國工程師斯特林就提出了這種熱氣發動機的理想循環,由于當時技術水平較低,未能應用于工程實踐。近年來,隨著技術的進步及對環境污染問題的關注,斯特林發動機重又引起人們的重視。

    斯特林機按正向循環工作時可以作原動機,對外輸出功;按逆向循環工作時,可以作熱泵。其結構型式可以多種多樣,但循環原理基本相同。下面以雙缸活塞式熱氣發動機為例,簡略介紹其構造和工作循環。

    雙缸活塞式熱氣發動機由兩個帶活塞的氣缸及加熱器、冷卻器和回熱器組成,如圖10-13所示。兩個活塞連在同一軸上,通過特殊的曲軸機構使它們的移動規律符合一定的要求。氣缸內充有一定的工質(如氦氣、氮氣等),由于兩個活塞的相互作用,使工質在熱氣室和冷氣室之間來回流動。循環由下列四個程組成:

    1.定溫壓縮過程?;钊鸄處于上死點位置不動,活塞B由下死點開始上行,壓縮冷氣室里的低溫工質,冷卻器起低溫熱源作用,吸收工質放出的熱量,維持工質溫度不變,理想情況下可實現定溫壓縮過程,

    2.定容吸熱過程?;钊鸅和活塞A以同樣的速度分別上升和下降。實現定容情況下將冷氣室中的工質推入熱氣室。

    3.定溫膨脹過程?;钊鸅處于上死點位置不動,熱氣室中高壓、高溫工質膨脹推動活塞A繼續下行至下死點對外作功,其間工質通過起高溫熱源作用的加熱器,吸收熱量,維持工質溫度不變。

    4.定容放熱過程?;钊鸅和活塞A以同樣的速度分別下行和上行,各自達到下死點和上死點,將高溫工質從熱氣室經回熱器在定容下推回冷氣室。經過回熱器時,工質放出熱蛩給回熱器。

    熱氣機的理想循環是由兩個定溫過程和兩個定容過程組成,理論上,斯特林循環的熱效率等于同溫限卡諾循環的熱效率。實際的斯特林循環發動機,由于存在種種不可逆因素,回熱器的效率也不可能達到百分之百,所以熱效率低于同溫限卡諾循環的理論熱效率,現在斯特林發動機的熱效率可達30%?45%。此外,斯特林發動機可以采用價廉易得的燃料,亦可利用太陽能及原子能作熱源。它的排氣污染少、噪音低,這對于緩解世界對優質能源的需求、減少污染無疑是有利的。


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    本文標簽:化學基礎  

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