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  热气机分为单缸、2缸、4缸等形式;单缸热气机的燃烧室与冷却器共一室,需要交替向燃烧室中注入燃气、燃烧、排气、注入冷却气体等循环过程,驱动活塞上下运动带动曲轴转动,由于燃烧室需要交替使用,与一般的内燃机一样复杂,很少再发展。2缸热气机的燃烧、冷却过程完全连续,1个汽缸加热、1个冷却,工质在2个气缸中密闭循环,反复被加热冷却,活塞在热气驱动下上下运动驱动曲轴旋转。4缸热气机的气缸上部加热、下部冷却,或相反,工质在相邻两个气缸的上下部间循环,4个活塞交替上下,直接驱动斜盘转动,工作最为平顺。

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  已设计制造的热气机有多种结构,可利用各种能源,已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用。试验热气机的功率传递机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、液压传动和自由活塞传动等。

  随着热机发展,热力学理论研究提到了重要位置,不少科学家致力于热机理论的研究工作,斯特林便是其中著名的一位。他所提出的斯特林循环,是重要的热机循环之一,亦称“斯特林热气机循环”。这种循环,是封闭式的,采用定容下吸热的气体循环方式。循环过程是:①等容吸热加热;②由外热源等温加热;③等容放热,供吸热用;④向冷体等温放热,完成一个循环。在理想吸热的条件下,这种循环的热效率,等于温度上下限相同的卡诺循环。利用这种循环的“斯特林热机”,具有很多特点,如采用外燃,或外热源供热等。由于这种循环是封闭式循环,可采用传热性能好的工质,同时,工质的腐蚀性也可以很小,如氮气、氢气等气体。充入的气体工质,还可以加大压力,视封闭系统的情况,能够采用远远大于大气压力的高压气体工作,这样可以提高发动机的单位重量的功率,减小发动机的体积和重量。斯特林热机在逆向运转时,可以作为制冷机或热泵机,这种设想在现代已进入了实用研究阶段。

  在凡尔纳的科幻小说《海底两万里》中,那艘著名的潜艇诺第留斯号的动力就是斯特林发动机,他的热源是采用钠与水反应生热,说明凡尔纳具有多么的科学远见。

  热电联产充分利用它环境污染小和可使用多种燃料及易利用余热的特点,用于热电联产可取得更高的热效率和经济效率。

  斯特林对于热力学的发展有很大贡献。他的科学研究工作主要是热机。热机的研制工作,是18世纪物理学和机械学的中心课题,各种各样的热机殊涌而出,不断互相借鉴,取长补短,热机制造业兴旺起来,工业革命处于高潮时期。

  热气机的未来发展将更多的应用新材料(如陶瓷)和新工艺,以降低造价;对实际循环进行理论研究,完善结构,提高性能指标;在应用方面,正大力研究汽车用的大功率燃煤热气机、太阳能热气机和特种用途热气机等。

  低能级的余热回收利用对燃烧系统稍加改进便可利用工场余热、地热和太阳能进行发电或直接驱动水泵,可取得更大的节能效益。

  热气机在运行时,由于燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧,独立于燃气的工质通过加热器吸热,并按斯特林循环对外做功,因此避免了类似内燃机的震爆做功和间歇燃烧过程,从而实现了高效、低噪和低排放运行。高效:总能效率达到80%以上;低噪:1米处裸机噪音底于68dBA;低排放:尾气排放达到欧5标准。

  已设计制造的热气机有多种结构,可利用各种能源,已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用。试验热气机的功率传递机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、液压传动和自由活塞传动等。

  热气机在运行时,由于燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧,独立于燃气的工质通过加热器吸热,并按斯特林循环对外做功,因此避免了类似内燃机的震爆做功和间歇燃烧过程,从而实现了高效、低噪和低排放运行。高效:总能效率达到80%以上;低噪:1米处裸机噪音底于68dBA;低排放:尾气排放达到欧5标准。

  随着热机发展,热力学理论研究提到了重要位置,不少科学家致力于热机理论的研究工作,斯特林便是其中著名的一位。他所提出的斯特林循环,是重要的热机循环之一,亦称“斯特林热气机循环”。这种循环,是封闭式的,采用定容下吸热的气体循环方式。循环过程是:①等容吸热加热;②由外热源等温加热;③等容放热,供吸热用;④向冷体等温放热,完成一个循环。在理想吸热的条件下,这种循环的热效率,等于温度上下限相同的卡诺循环。利用这种循环的“斯特林热机”,具有很多特点,如采用外燃,或外热源供热等。由于这种循环是封闭式循环,可采用传热性能好的工质,同时,工质的腐蚀性也可以很小,如氮气、氢气等气体。充入的气体工质,还可以加大压力,视封闭系统的情况,能够采用远远大于大气压力的高压气体工作,这样可以提高发动机的单位重量的功率,减小发动机的体积和重量。斯特林热机在逆向运转时,可以作为制冷机或热泵机,这种设想在现代已进入了实用研究阶段。

  斯特林对于热力学的发展有很大贡献。他的科学研究工作主要是热机。热机的研制工作,是18世纪物理学和机械学的中心课题,各种各样的热机殊涌而出,不断互相借鉴,取长补短,热机制造业兴旺起来,工业革命处于高潮时期。

  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。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。

  18世纪末和19世纪初,热机普遍为蒸汽机,它的效率是很低的,只有3%一5%左右,即有95%以上的热能没有得到利用。到1840年,热机的效率也仅仅提高到8%。斯特林对于热力学理论的研究,就是从提高热机效率的目的出发的。他所提出的斯特林循环的效率,在理想状况下,可以无限提高。当然受实际可能的限制,不可能达到100%,但提供了提高热效率的努力方向。

  热气机单机容量小,机组容量从20-50kw,可以因地制宜的增减系统容量。结构简单,零件数比内燃机少40%,降价空间大,同时维护成本也较低。

  已设计制造的热气机有多种结构,可利用各种能源,已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用。试验热气机的功率传递机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、液压传动和自由活塞传动等。

  热气机分为单缸、2缸、4缸等形式;单缸热气机的燃烧室与冷却器共一室,需要交替向燃烧室中注入燃气、燃烧、排气、注入冷却气体等循环过程,驱动活塞上下运动带动曲轴转动,由于燃烧室需要交替使用,与一般的内燃机一样复杂,很少再发展。2缸热气机的燃烧、冷却过程完全连续,1个汽缸加热、1个冷却,工质在2个气缸中密闭循环,反复被加热冷却,活塞在热气驱动下上下运动驱动曲轴旋转。4缸热气机的气缸上部加热、下部冷却,或相反,工质在相邻两个气缸的上下部间循环,4个活塞交替上下,直接驱动斜盘转动,工作最为平顺。

  热气机尚存在的主要问题和缺点是制造成本较高,工质密封技术较难,密封件的可靠性和寿命还存在问题,功率调节控制系统较复杂,机器较为笨重。

  热气机分为单缸、2缸、4缸等形式;单缸热气机的燃烧室与冷却器共一室,需要交替向燃烧室中注入燃气、燃烧、排气、注入冷却气体等循环过程,驱动活塞上下运动带动曲轴转动,由于燃烧室需要交替使用,与一般的内燃机一样复杂,很少再发展。2缸热气机的燃烧、冷却过程完全连续,1个汽缸加热、1个冷却,工质在2个气缸中密闭循环,反复被加热冷却,活塞在热气驱动下上下运动驱动曲轴旋转。4缸热气机的气缸上部加热、下部冷却,或相反,工质在相邻两个气缸的上下部间循环,4个活塞交替上下,直接驱动斜盘转动,工作最为平顺。

  热气机尚存在的主要问题和缺点是制造成本较高,工质密封技术较难,密封件的可靠性和寿命还存在问题,功率调节控制系统较复杂,机器较为笨重。

  注意斯特林发动机的发明时间是1816,是和蒸汽机差不多的古老的发动机,多年没有引起人们的重视,斯特林发动机的几个特性是非常适合潜艇的,首先是燃烧连续,由于工质不燃烧,因此没有内燃机的爆震现象,噪音低;其次可以使用任何燃料,其燃烧室在外,燃烧的过程与工质无关,或者说只要有热源、冷源就能工作,无论烧煤烧碳都可以,只要能发热就行;

  热电联产充分利用它环境污染小和可使用多种燃料及易利用余热的特点,用于热电联产可取得更高的热效率和经济效率。

  热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质,按斯特林循环工作。在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质。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热,膨胀作功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。

  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。

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