斯特林發(fā)動機循環(huán)分析方法、內(nèi)部振蕩流換熱和整機試驗的研究.pdf

1、斯特林發(fā)動機由于具有熱效率高、熱源適應(yīng)性好、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點，在水下動力、熱電聯(lián)供技術(shù)、太陽能熱發(fā)電等領(lǐng)域有非常好的應(yīng)用前景。
　　本文提出了一種改進型Simple分析模型，該模型以理想絕熱分析為基礎(chǔ)，充分考慮各個部件的功損/熱損情況（導(dǎo)熱損失、回?zé)釗p失、穿梭熱損、流阻損失、氣流滯后損失、泄漏損失），模型在2500r/min以內(nèi)，誤差小于20％。但由于斯特林發(fā)動機管內(nèi)特殊的振蕩流換熱和流動影響，其誤差會隨著轉(zhuǎn)速升高而變大。通過對斯特

2、林發(fā)動機管內(nèi)振蕩流換熱特性的初步實驗研究發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部振蕩流換熱性能與穩(wěn)態(tài)流相比有明顯提高，實驗所得斯特林發(fā)動機管內(nèi)振蕩流換熱經(jīng)驗公式如下：
　　此處為公式
　　結(jié)合改進型Simple模型分析結(jié)果，我們自主設(shè)計并制造了一臺100W級β型斯特林發(fā)動機，并對其進行系統(tǒng)性的實驗研究，進一步證明改進型Simple模型的可靠性和精度：氮氣工質(zhì)下模型誤差約為1%-7.1%，氦氣約為4.3%-13.4%。結(jié)合發(fā)動機功損/熱損分析，我們進一步

3、探究了轉(zhuǎn)速、壓強和工質(zhì)對斯特林發(fā)動機內(nèi)部循環(huán)做功（PV圖）的影響及內(nèi)在機理。轉(zhuǎn)速的增大會導(dǎo)致壓縮和膨脹過程中氣體無法及時進行熱量交換，導(dǎo)致循環(huán)PV圖變“瘦”，指示功逐漸減?。汉夤r下，當(dāng)轉(zhuǎn)速從260r/min升至1380r/min，其指示功從6.6J降至5.2J，循環(huán)輸出功從28.8W升至120W。隨著壓強增大，循環(huán)工質(zhì)量不斷增多，其指示功、循環(huán)輸出功、循環(huán)效率、軸功率及電功率均隨之增大。結(jié)合改進型Simple模型的功損/熱損分析發(fā)現(xiàn)