6kw斯特林发电机设计及方案资料

新技术新工艺2019年第9期一种斯持林发动机的设计*谭德宁1,张燕红2,魏红梅1,张怀刚2(1.山东华宇工学院机械工程学院，山东德州253034$.山东华宇工学院工程训练中心，山东德州253034)摘要：针对汽车日益增多和汽车污染日益严重的问题，对发动机进行结构创新，用乙醇取代汽油燃料。

通过对斯特林发动机的设计，使之长期连续运转，主动气缸的缸体内径与活塞外径有0.6mm的间隙，保证冷空气能通过缝隙流过，被动气缸的缸体内径与活塞外径为！16H7/g6的间隙配合，不允许漏气；增加进气门和排气口，使主动气缸和被动气缸的冷腔不是热气体而是室温气体，始终有温度差。

通过对斯特林发动机的设计、制造和装配，试验运行正常，能够实现长期运转，降低了大气污染，符合国家发展需求。

关键词：乙醇；主、被动气缸；气门中图分类号:TK1文献标志码:ADesign for a Stirling EngineTAN Dening1,ZHANG Yanhong2,WEI Hongmei1,ZHANG Huaigang2(1.College of Mechanical and Engineering,Shandong Huayu University of Techonology,Dezhou253034,China；2.Engineering Training Center,Shandong Huayu University of Technology,Dezhou253034,China)Abstract:In view of the increasing number of automobiles and the increasingly serious problems of automobile pollu­tion,structuralinnovationshouldbecarriedoutkeeppacewiththetimes,replacegasolinewithethanol Throughthedesign ofStirlingengine,madeitruncontinuouslyforalongtime,theinnerdiameterofmainaircylinderandtheouterdiameterof thepistonhadaclearanceof06mm,toensurethatcoldaircanflowthroughthegap,theinnerdiameterofthepassiveair cylinder and the outer diameter of the piston were cooperate with!16H7/g6,it did not allow air leakage,increased the inlet valveandexhaustvalve!sothatthemainaircylinderandthepassiveaircylinderofthecoldcavitywasgasatroomtempera-ture!nothotgas!therewasalwaysatemperaturedi f erence Throughtheimprovementofdesign!manufacture!andfabri-cation!testrun wasnormal!itcanrealizelongtimerunning!soastoreduceairpo l ution!itconformedtotheneedsofna-tionaldevelopmentKey words:ethanol,main air cylinder and the passive air cylinder,air valve进入21世纪，汽车污染日益成为全球性问题％随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广，它对世界环境的负面效应也越来越大，尤其是危害城市环境，引发呼吸系统疾病％2017年9月，国家发展改革委、国家能源局等15个部门联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》，明确在全国范围内推广使用车用乙醇汽油,到2020年基本实现全覆盖，乙醇汽油的推行已经是大势所趋⑴％本文设计了一种新型的基于乙醇汽油燃料的斯特林发动机，以乙醇为燃料，可长期连续运转，降低石油使用量，环保经济，符合国家发展需求％1基于乙醇燃料的斯特林发动机原理该斯特林发动机由主动气缸和被动气缸双缸组成传力机构，通过曲柄摇杆机构驱动转轮（见图1）首先，当主动气缸右腔由酒精灯加热时，气体温度升高，左边冷腔的气体通过活塞和缸壁的缝隙流入右50腔，推动活塞左移，从而带动转轮旋转；在活塞左移的同时，主动气缸左腔的气门（单向阀）是封闭的，气体通过管路软管被排到被动气缸的右腔，此时被动气缸上的气门是开通的，从而推动被动气缸的活塞左移带动转轮旋转（此时排气口封闭）其次，当主动气缸活塞右移时，此时被动气缸的气门是封闭的,只能从主动气缸左腔的气门进气（是室温气体）；被动气缸活塞右移时，下部的二位二通阀（排气口）处于开通状态，热空气被排到空气中，当运动到最右端时,二位二通阀自动被切换到断开状态％这样一个循环结束，主动气缸的左腔为室温、右腔为高温气体,始终有温度差，保证了双缸斯特林发动机的长期连续工作，开始下一个循环％图1中没有提及冷却系统的事宜，在实际应用中，冷却系统是必不可少的，它的功用是将产生热量的空气在一个循环结束后进行降温冷却，通过冷凝管进行热交换，温差加大，这样能为下一个运动提供最大的做功创造条件，同时保证转轮长期稳定运转％《新技术新工艺》设计与计算设计计算图1双缸进气和排气原理图在这次设计中，增加了气门（单向阀）和排气口，使被 动气缸和主动气缸的冷腔不是热气体而是室温冷气体，效果虽差但还可行。

⾃制斯特林发动机制作教程及斯特林发动机原理、图纸⼀杯咖啡不能化⾝为⼀杯汽油，但是它⼀样可以⽤来驱动⼀个发动机，只不过这个发动机有点特别，是⽤硬纸板做成的⼩型发动机，当然也不是全部⽤硬纸板做成，还包括黄⾦冲件，激光切割的铝⽚，低摩擦的塑料轴承以及弹性钢丝。

来⾃德国⼀家叫作Astromedia，以⽣产硬纸板⼩发明和⼩玩意为主的公司。

这个能在⼀杯热咖啡上就能转起来的发动机，正是斯特林发动机（Stirling engine），由于能源，环境和可持续发展等⼈类问题的影响，⼈们开始热衷发展斯特林发动机，由Robert Stirling（罗伯特斯特林）在1816年发明的外燃发动机。

前不久我们⽹络⽂摘收过⼀篇⽂章，讲著名的发明家Dean Kamen（Segway的发明者）也在挪威成⽴⼀个公司，投⾝于他的下⼀个⼤项⽬，就是使⽤斯特林发动机的交通⼯具的计划。

斯特林发动机是活塞式热⽓发动机，在外部加热密封⽓室，⾥⾯的⽓体（氢⽓或氦⽓）膨胀推动活塞做功，膨胀后的⽓体在冷⽓室冷却，然后进⼊下⼀个流程。

同样只要有⼀定值的温度差存在，都可以形成斯特林发动机，⽐如上⾯这个咖啡杯上的斯特林发动机，如果下⾯是冰块，它也能转起来，⽽且⽐⾥⾯是热咖啡（或热⽔）还要持久，⼀个⼩时左右。

斯特林发动机可以使⽤多种的燃料，各种可燃⽓体估计是最佳材料，Dean Kamen还⽤⽜粪来作过燃料。

⽽且排⽓洁净，还有⼀个优势相对于内燃机来说，因为没有⽓体爆炸，所以⼤⼤降低了噪⾳污染。

这个“玩意”是不是设计也没什么值得讨论的，以前⼈们总是很难分辨设计师或者发明家，但现在来说好像⾜够分明了，设计师是明星，艺术家……，⽽在国内发明家基本都是农民。

如果你既是设计师，⼜是发明家，那么肯定会得到更多⼈的敬佩(⼈⼈喜欢hardcore)，如果你还有商业头脑，那你就是下⼀个Dyson了。

虽然说学科细分很难让普通⼈精通⼏般武艺，但这不是100%的，因为⼀⽅⾯设计本来就是知识⾯⼴泛的学科，有深⼊钻研的机会，另外还有想成为⾮普通⼈的普通⼈呢。

斯特林机的设计一、斯特林机的结构：膨胀空间、移气活塞、压缩空间、动力活塞、缓冲空间、动力活塞连架杆、动力活塞连杆、移气活塞连架杆、移气活塞连杆、加热器、回热气、冷却器、连接管、同步传动齿轮。

整体分为：1外部供热系统2闭式循环系统：加热器、回热器、冷却器3传动系统：传动机构、活塞组、传动箱二、斯特林机的设计参数：一、1各部分尺寸、参数2压缩空间、膨胀空间温度3动力活塞、移气活塞扫气容积4死容积5工质平均压力、极限压力6容积相位角7热腔容积二、运行参数：1膨胀容积、压缩容积2工质总质量3平均循环压力三、斯特林机设计中的问题：1、密封问题：密封问题是阻碍斯特林发动机推广应用的首要问题，也将是我们节能烟灶的一大难题。

对此我们可以利用斯特林可逆热机的两级密封技术，具体方案就是将整个发动机内部密封，形成二级密封腔。

所有气缸的工质只能向二级密封腔泄漏。

二级密封腔内的工质压力保持在工作腔最高工作压力与最低工作压力之间，使工作腔和二级密封腔之间压差很小，减少泄漏量。

即使在工作腔压力高于二级密封腔压力时泄漏，在工作腔压力低于二级密封腔压力时也能自动回补。

（现代静密封技术可以保证二级密封的可靠性）2、润滑问题：斯特林机的摩擦副有活塞与缸套、转子与支撑架、滚子与斜盘、定向块与定向槽等。

解决方案：活塞与缸套之间的活塞环选用有自润滑效果的材料，活塞设计为头部是绝热好的材料，尾部是导热好的材料。

使活塞环上产生的热量及时散失，保证活塞环自润滑功能不丧失。

转子与支撑架之间选用带润滑脂的主轴承和止推轴承，现代电机的轴承就能满足使用要求。

滚子与斜盘之间是滚动，接触面涂高粘润滑脂，滚子内设储润滑脂内空。

定向块与定向槽之间是滑动摩擦，在定向块的两端摩擦面上设储润滑脂空间，定向块往复运动将润滑脂带到整个摩擦面。

3、材料：装置所用材料应该具有以下特点：闭式循环系统：高热传导性、忍受持续的高温、机械强度传动系统：质轻、足够刚性、耐长时间高温、低热传性质4、设计理论的计算：包括力学、热力学、动力学以及各部分强度的计算5、斯特林机各部分的布置四、设计注意事项1、为了降低摩擦消耗，获取侧推力较小的输出结构是最理想的2、使用单曲柄结构的情况下，为了使侧推力减少，要加大连杆比3、为了要使活塞惯性力变小就要减轻往复部件的质量4、为了控制转速变化，要选择适当转动惯量的飞轮。

自由活塞斯特林直线发电机结构设计摘要：斯特林发动机是一种以气体作为工作介质的外部加热活塞式发动机。

其对燃料的品质要求不高，太阳能、地热能、生物化学能等可再生能源均可作为斯特林发动机的燃料。

本文根据自由活塞斯特林发电机的动子运动近似正弦的特点，分别对单相、三相电机在均匀速度和正弦速度下的运动情况进行分析，从提高电机效率和降低电能后处理难度的角度出发，提出了一种单相双定子结构的横向磁通永磁直线电机，并对电机的磁场分布、感应电势、定位力等性能进行了研究和分析。

根据电机的设计要求，对电机的结构和性能参数进行了优化，最后确定了电机的尺寸和参数。

关键词：波浪发电；直线电机；伺服电机；测试平台山东省大学生创新创业训练计划项目：用于深空探测的自由活塞斯特林发电机设计（项目编号：S202210449097）0引言斯特林发动机是一种以气体作为工作介质的外部加热活塞式发动机。

斯特林发动机对燃料的品质要求不高，太阳能、地热能、生物化学能等可再生能源均可作为斯特林发动机的燃料。

自由活塞发电机系统采用自由活塞发动机和直线发电机直接结合，改变了传统的先将直线运动转换为旋转运动、再带动旋转发电机的发电方式，省去了曲轴连杆等传动环节，使系统发电效率得到较大提高。

斯特林发动机在工作循环过程中，其工质是封闭在一个独立的区域内，与外部气体没有交换，这使得斯特林发动机可以工作在真空环境中。

这为航天领域深空探测的能源供给问题提供了一种解决方案。

1自由活塞斯特林发电系统运动特性分析自由活塞斯特林发电机系统包括自由活塞斯特林发动机和直线发电机两部分[1]。

自由活塞斯特林发动机主要由加热器、冷却器、回热器、配气活塞和动力活塞等部件组成。

发动机内部的气体通过回热器在热端和冷端之间循环。

在图1中，靠近冷却器一侧的空腔称为压缩腔，靠近加热器一侧的空腔称为膨胀腔。

冷腔、冷却器、回热器、加热器和膨胀腔连接在一起，构成了完整的工作气体循环回路。

直线发电机部分主要由发电机定子和发电机动子两大部分组成。

斯特林发动机制作作品制作过程展示：○1○2○3○4○5○6○7○8○9所需材料：两个易拉罐、一片较厚的泡沫塑料、一根铁线、一个光盘、细线、小刀、一个瓶盖、一根细铁丝，固体胶，打火机，蜡烛，橡皮泥。

工作原理：按缸内循环的组成形式分，热气机主要有配气活塞式和双作用式两类。

配气活塞式热气机，在一个气缸内有两个活塞作规律的相对运动，冷腔与热腔之间用冷却器、回热器和加热器连接，配气活塞推动工质在冷热腔之间往返流动；双作用式热气机，每个气缸内只有一个活塞，兼起配气活塞和动力活塞的作用。

各缸的上部为热腔，下部为冷腔。

各热腔经加热器、回热器和冷却器与邻缸的下部冷腔连接，组成一个动力单元。

如图9当移气器移到最顶点的位置时，底部加热空间最大，此时所产生的压力也最大，当移气器移到最底点的位置时，顶部冷却空间最大，此时所产生的压力也最小，如把动力活塞的曲柄连接到曲轴水平位置最远的地方时可产生最大的扭力，此时可看到连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位呈90度的角度差，该角度称为相位角。

曲柄连接到曲轴水平的位置也决定了引擎旋转方向。

上述的条件为静态环境的结果，当随著引擎的转速、负载、温度及使用气体的不同则会有不同的最佳相位角，一般以90度作为通用的相位角。

如果只有上述的零件，引擎还是不能运转。

因为利用橡皮的膨胀或收缩(图8,9)，并无法让曲轴旋转一整圈。

因此，必须加上一个有旋转惯性的设备，即“飞轮”，才能达成连续的运转。

一般採用的飞轮，最常见的是圆形飞轮，如图10所示。

如果除了惯性需求外，还要考虑平衡问题，则在曲轴旋转面的另一端加一配重物充当飞轮，便可解决平衡问题(图11)。

6KW斯特林发电机设计方案1. 斯特林发动机技术现状斯特林发动机始于1816年。

其后的若干年内，斯特林发动机的开发都没有实质进展。

直到上世纪30年代，具有实用价值的现代斯特林发动机才问世。

但结构复杂、体积庞大、密封困难等缺陷严重阻碍了其应用推广。

只用于潜艇等特殊领域！瑞典考库姆公司在该技术领域居领先地位。

装备世界海军的斯特林发动机都是采用该公司的技术方案。

美国STM公司选择斜盘输出的技术路线，也成功开发出斯特林发动机。

应用范围仍然有限。

自从上世纪三十年代荷兰菲利蒲斯发明现代斯特林发动机以来，通用汽车公司、福特公司、瑞典斯特林联合公司和德MAN公司分别于六十年代、七十年代购买此项专利。

在轿车和公共汽车上进行了大量试验，都因经济原因无法推广。

但是，斯特林发动机的发展潜力一直受到高度重视。

早在1974年，美国人R.W.Richardson分析比较了各类发动机的优缺点后的预言：斯特林发动机是很有前途的发动机！斯特林发动机的发展期待着结构的重大突破！2007年12月19日，结构更合理的斯特林可逆热机申报中国发明专利，2011年6月15日获中国发明专利（专利号200710050949.2）。

清除了阻碍斯特林发动机推广应用的所有障碍，使斯特林热机全面取代内燃机可以成为现实。

2011年1月31日申请中国发明专利的一种斯特林热机工况控制器（申请号201110035499.6）为斯特林发动机提供了可靠的控制系统。

《新型斯特林发动机设计理论研究》一文针对斯特林可逆热机的结构，采用施密特分析法，建立了相应设计理论模型，推导出了准确进行理论计算的功率计算公式；提出了停机角、运转角等技术新概念；从输出功和停机角、运转角差值的正负，确定斯特林可逆热机是用于发动机或制冷机，从理论上阐明了斯特林可逆热机的可逆性。

《斯特林发动机极限压力与平均温度关系探析》解决了施密特分析法理论计算必须的平均温度理论计算难题。

在这种技术条件下，相同功率的斯特林发动机比内燃机体积小，零件减少40%以上。

自制斯特林引擎发电机在偏远地区，收听广播可能是唯一的娱乐，也是与文明世界沟通的管道，但偏远地区常无电力供应，甚至连电池都难以取得。

虽收音机本身轻巧耐用，因缺乏适当的电力，收听广播变得十分麻烦，于是有人就想到利用发条经变速齿轮驱动微型发电机，提供收音机所需微不足道的电力。

斯特林引擎在某些场合也具有类似的功能，尽管至今为止小型轻巧的斯特林引擎之输出功率，仍无法与尺寸相仿的内燃机匹敌（极其微小的斯特林引擎与同尺寸内燃机之比较，又另当别论），就收音机或小型照明设备而言，斯特林引擎之输出功率却恰到好处，并且具有燃料多元化、安静、污染少、构造简单耐用、保养方便等优点。

玻璃制的透明斯特林引擎作为教具，固然可以寓教于乐，令学生印象深刻，但如果能进一步利用斯特林引擎作为动力，制作相关的动力机械，例如，装配一辆汽车模型（注一），或驱动发电机发电，并以此电力驱动小功率电器，除了完整介绍引擎之原理、构造和用途，更能演示热学原理、能量守恒原理、发电机负载原理，使斯特林引擎教具不但在高中、大学之物理学教学有用，也能应用在技职课程之教学和科普教育。

本文介绍这一部双缸水平并卧透明试管引擎发电设备，由两具特别设计的斯特林引擎（注二）组合而成，其内部构造和运转情形一目了然。

尽管乍见其外观（图一），构造似乎有些复杂，装配过程好像颇棘手，但其独特的设计已降低了精度的要求，不难成功自制，正适合有兴趣的读者大显身手。

图一：试管引擎的实物照片，摄于2004年4 月14 日。

一、自制这款引擎所需的材料：1. 外径1.85 cm、内径1.7 cm 的试管二个，外径1.63 cm，内径1.45 cm 的试管二个（化学实验室或玻璃仪器行一定有，价格各约二、三十元台币）；2. 粗约0.4 mm（0.016 号）的吉他钢弦（乐器行有售，35 元一条）；3. 长约16 cm，横截面2×3 mm2 的铝杆二支；4. 玻璃毛细管（外径5.8 mm，内径0. 45mm，学校实验室找得到）；5. 直径1.5 mm，长10 cm 的钢棒两根（就是尚未攻牙的钻头，钻头工厂有卖）；6. 内径1.3 cm，长约7cm 的玻璃管二个；7. 内径8 mm 的玻璃管；8. 内径2.2 mm，长约20 cm 的橡皮管；9. 内径15 mm，长约20 cm 的铝棒一根；10. 直径20 mm，长约20 cm 的PE 棒（以上五项，台北市太原路都找得到）；11. 白杨木条若干（五金行有售）。

斯特林机的优化设计及仿真研究的开题报告一、选题背景及意义斯特林机是一种能够通过热机转换将热能直接转化为机械能的热机，具有结构简单、无需润滑、低噪音、低振动、可燃料多样化等优点，在工业、军事、航空航天等领域有广泛的应用。

然而，斯特林机的热效率较低，需改进设计，提高其热效率。

本研究旨在从设计和仿真两个方面入手，通过对斯特林机热传输、流体动力学和结构力学等相关学科的探索，实现斯特林机的优化设计，为其热效率的提高提供技术支持和理论基础。

二、研究内容及目标1.通过文献调研和分析现有斯特林机的优缺点，确定优化设计目标。

2.建立斯特林机模型，并通过学术软件对模型进行热传递、流体动力学和结构力学仿真分析。

3.对模型进行优化设计。

从传热、流体流动、结构强度等角度出发，探索斯特林机的优化设计方案。

4.对优化设计结果进行仿真分析，验证优化设计的实际效果，并探索可能的改进方案。

三、研究方法和技术路线本研究将采用文献调研、数值模拟和实验验证相结合的方法，具体研究技术路线如下：1.文献调研：通过查阅相关文献和资料，分析现有斯特林机的结构、热传输和流体流动等特性，确定优化设计目标。

2.数值模拟：建立基于有限元、CFD等数值方法的斯特林机模型，进行热传递、流体动力学和结构力学等方面的数值仿真分析。

3.优化设计：根据数值仿真分析结果，从传热、流体流动、结构强度等多个角度出发，探索斯特林机的优化设计方案。

4.仿真验证：对优化设计结果进行仿真分析，验证优化设计的实际效果，并探索可能的改进方案。

5.实验验证：根据仿真分析的结果，设计实验方案，对斯特林机的优化设计方案进行实验验证。

四、研究任务安排与进度计划1.第一阶段：文献调研和模型建立任务内容：收集、查阅相关文献资料，分析现有斯特林机的结构、热传递和流体流动等特性；建立斯特林机数学模型。

时间安排：2个月2.第二阶段：数值仿真及优化设计任务内容：使用学术软件对数学模型进行热传递、流体动力学和结构力学仿真分析；根据仿真结果，提出斯特林机的优化设计方案。

自制简易斯特林发动机吉林省松原市前郭县教师进修学校刘文白斯特林发动机，又称作外燃式发动机。

与传统的蒸汽机和内燃机相比，它没有复杂的配气系统，能使用各种能源。

它的工作介质（一般就是空气）在封闭的气缸内往复流动，既不象蒸汽机那样需要高压水蒸汽和消耗水，也不象内燃机那样爆炸燃烧，因此制作容易，成本低廉，安全环保，作为热机教学的辅助教具是很合适的。

制成的简易斯特林发动机实物图如图一，工作原理请参看图二和图三。

图1 实物图图2 斯特林发动机剖面图①热置换气缸②热置换活塞③动力气缸④动力活塞⑤支架⑥曲轴⑦飞轮图3 斯特林发动机工作过程材料和工具：铁制八宝粥易拉罐3个。

自行车辐条3根，要求辐条帽能在辐条杆上自由滑动。

空牙膏管一个。

废旧的光盘3张。

气球一个。

有韧性的泡沫塑料一块（如拖鞋底）。

大头针一个，直径2毫米铁丝20厘米。

透明胶布。

废圆珠笔管。

使用的工具为钳子，剪刀，电烙铁和焊锡（也可以使用二合一强力胶），锥子或钻，直尺，圆规。

制作方法：本设计使用的是八宝粥罐易拉罐，因为它的开口是一个大圆形，而饮料易拉罐的开口较小，需要扩口。

文中所给尺寸没有严格要求，并尽量说明设计原理，以便读者可以用其它容器自行设计制作。

一、加工支架易拉罐取一个易拉罐，在距罐口2厘米处左右对称地钻两个孔，孔的直径略大于自行车辐条的直径。

这两个孔是曲轴主轴（参见图1图2图5）运转孔。

在此易拉罐的底部正中钻一个孔，插入自行车辐条帽。

为了保证辐条帽的螺孔和易拉罐的轴心同心，在易拉罐塑料盖的中心扎一个小孔，盖在罐口。

用一根辐条穿过辐条帽，再从塑料盖的小孔伸出，用电烙铁将辐条帽和罐底焊在一起。

见图4。

此孔是热置换活塞杆滑道。

图4 支架易拉罐底部图二、制作热置换气缸和动力气缸1.作热置换气缸。

在另一个易拉罐壁距罐口4厘米处扎一个直径4毫米左右的孔。

此孔最好用钳子夹住短锥子从罐内向罐外钻，钻好后毛刺朝处，不必处理。

如果从罐内向罐外钻，钻好后毛刺朝内，就要进一步处理，直至罐内壁平整光滑。

斯特林发动机设计说明书机电工程系1101班指导老师：***小组成员：马宏帅2011090116张超2011090140张晓东2011090129李敏2011090127李程青2011090123目录一、设计题目二、自制斯特林发动机的目的和意义三、斯特林发动机的工作原理四、斯特林发动机的设计过程五、斯特林发动机的优点六、斯特林发动机的发展前景七、设计总结一、设计题目：自制简易斯特林发动机斯特林发动机是一种外燃的闭式循环往复活式热力发动机,1816年由苏格兰的R.斯特林发明。

斯特林发动机气缸一端为热腔,另一端为冷腔。

工质在低温冷腔中压缩,然后流到高温热腔中迅速加膨胀做功。

燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧,通加热器传给工质,工质不直接参与燃烧，也不更换。

斯特林发动机结构见图如下：图一：自制斯特林发动机结构图二、自制斯特林发动机的目的和意义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出力和效率不受海拔高度影响，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。

6W大冷量斯特林制冷机的实验研究简介：实验分析了大冷量分置式斯特林制冷机的动力特性和热力特性，讨论了对制冷机性能有重要影响的参数如固有频率、工作频率、相位角、充气压力、排出器位移等。

样机采用牛津型斯特林制冷机结构，在93W 输入功率下初步获得6W/90K的性能。

分析实验结果得出了一些有意义的结论，并为大冷量斯特林制冷机的进一步优化提供了思路。

关键字：大冷量斯特林制冷机动力特性热力特性0引言大视场、高地面分辨率的空间对地观测必须采用大规模超长线列扫描成像或大规模面阵凝视成像系统，空间制冷技术是其中关键技术之一，要解决的问题是长寿命和大冷量。

本文针对一种超长线列红外焦平面成像对空间大冷量制冷机的迫切需求，开展了对6W制冷量、寿命大于30000小时的斯特林制冷机的动力特性和热力特性的实验研究。

1制冷机结构针对大冷量分置式斯特林制冷机的空间应用背景和长寿命高可靠性要求，制冷机的结构形式希望继承已经研制成功的牛津型斯特林制冷机（如图1所示），即采用直线电机驱动的双对置式活塞压缩机，减小压缩机振动和噪声；采用间隙密封减小运动副之间的摩擦；采用柔性板弹簧技术和工艺，解决活塞和气缸之间的摩擦等等，并通过改进弹簧刚度、电机驱动、电控箱驱动以及蓄冷器等来达到获得大冷量的要求。

6W大冷量分置式斯特林制冷机实验样机的外形如图2所示。

图1牛津型斯特林制冷机的内部结构图2大冷量斯特林制冷机实验样机外形2实验内容及装置2.1实验内容采用动态测量手段进行实时测量，建立整机性能考核实验台，对高频交变流动下气流压力、位移等进行动态测量，并深入研究制冷机性能与工作频率、相位角、压比、容积比、冷头温度、冷量、压缩机与膨胀机行程等一系列参数的关系，由此来分析实验样机的动力特性和热力特性，确定其最佳运行工况，并为制冷机的进一步改进提供思路。

2.2实验装置样机热动力性能测试实验装置如图3所示。

实验中可以调节的参数为：运行频率、压缩机驱动电压和偏置、膨胀机驱动电压和偏置、压缩机与膨胀机驱动电压之间的相位差。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载斯特林小车设计书(2)地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容斯特林小车设计说明书学院：年级专业：二年级机械工程及自动化设计者：任课老师：辅导教师：起止时间：目录1. 作品简介 12. 研究背景及意义 13. 设计方案的筛选 24. 重要零部件及相应功能分析 24.1引擎24.2驱动机构 35. 设计说明 4斯特林实物展示 (5)7小车的特点和创新 (6)8参考文献 (7)1作品简介：我们通过对斯特林引擎的研究和认识，加上已有的机械知识，在老师的帮助和改进下完成了自己设计的第一辆小车。

我们的小车采用的是α型引擎，驱动机构我们选择了皮带传动。

我们的设计理念是在不影响小车性能的情况下，尽量减轻小车的质量，选用较轻的零件以使小车走的更远。

同时尽量选用便宜，易买到的零件，节约生产成本。

2研究背景及意义：斯特林发动机属外燃机，它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。

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出力和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。

随着全球能源与环保的形势日趋严峻，斯特林发动机由于具有多种能源的广泛适应性和优良的环境特性已越来越受到重视，所以，在水下动力、太阳能动力、空间站动力、热泵空调动力、车用混合推进动力等方面得到了广泛的研究与重视，并且已得到了一些成功的应用。

在这个背景下，加快对斯特林引擎的了解和研究是至关重要。