文档介绍：中国科学技术大学博士学位论文1kW斯特林发动机的实验研究及热力学分析姓名:杨泰蓉申请学位级别:博士专业:热能工程指导教师:葛新石;叶宏20100501摘要斯特林发动机不仅理论热效率高,等于卡诺效率,而且作为外燃机其排放特性非常好,所以近三十年来一直是研究的热点。通过实验可以对斯特林发动机进行优化,并指导理论设计,提高理论模型的精度,因而开展斯特林发动机的实验研究非常重要;斯特林发动机工作过程中的各种热损失是影响斯特林发动机性能的主要因素,但这些热损失通常很难用仪器进行测定,一般需要借助理论分析工具进行估算,因而开展斯特林发动机热力学理论研究,不仅有重要的学术价值,本文主要开展了鲂退固亓址⒍母脑臁⑹笛檠芯俊⒀贩治龊涂通过合作研究,在乌兹别克斯坦科学院物理技术研究所斯特林发动机实验室对乌方研制的裟芩固亓址⒍辛烁脑欤从靡砸夯H剂系钠体燃烧室取代太阳能接受器。成功研制出多孔金属板燃烧器,并将多孔金属网成功应用于斯特林发动机外部燃烧室。先后在乌兹别克斯坦科学院物理技术研究所斯特林发动机实验室和中国科学技术大学工程科学学院建立了固亓址⒍笛橄低常ü笛橥瓿闪对气体燃烧室的优化及对励磁系统的调试。在乌兹别克斯坦科学院物理技术研究所斯特林发动机实验室做了不同充气压力下的固亓址⒍阅苁笛椤8菔笛榻峁詌斯特林发电系统进行了能量平衡分析。结果表明:气体燃烧室、换热器、曲轴连杆传动机构的轴承、发电机均需要改进或更换。在更换轴承后,系统发电功率有了较大的提高。然后在位于中国科学技术大学工程科学学院的实验系统上以品质更高的液化气为燃料进行了性能实验,在工质的充气压力为备梅⒍姆⒌绻β士纱析值与实验值进行比较,结果表明:固亓址⒍导手崾涑龉β时扔椒ê椭甘竟β史ㄋ愕玫氖涑龉β实南孪拗祷剐。扔肂数法算得的输出功率小%左右,说明固亓址⒍纳杓拼嬖诒冉洗蟮奈侍猓建立了退固亓址⒍睦硐刖饶P停ü酵频蓟竦昧艘蛔榉匠獭在理想绝热分析法基础上,对绝热二级分析法进行了简化,并进行了可视化程序设计。然后对设计工况下的固亓址⒍辛硕都蚧治觯竦昧艘也有重要的工程应用意义。用能分析等方面的工作。,接近额定发电功率对各种零级分析法进行了比较,将固亓址⒍崾涑龉β实牧慵斗要进一步优化。些有意义的结论。接着对三种不同充气压力下的固亓址⒍辛硕简化分析,将发电功率的分析值与实验值进行比较,结果表明:发电功率的二级简化分析值比实验值高%左右,这主要是因为固亓址⒍导嗜人鹗比较大,而在二级简化分析中只考虑了回热器的回热损失和壁面导热损失,还未考虑活塞轴向导热损失、活塞往复热损失、气缸轴向导热损失等其它热损失,因此,二级简化分析法还有待改进。对以燃料为能源的斯特林发动机系统的热端和冷端的可用能损失进行了分用能效率分析,推导出了系统的可用能效率公式,找到了影响整个系统可用能效率的主要因素,并定性分析了这些因素对可用能效率的影响。最后分别基于史密特一级等温分析法、二级简化分析法、以及三种不同充气压力下的实验数据计算了固亓址⒍低车目捎媚苄什⒔辛吮冉希峁砻鳎嚎捎媚苄的史密特分析值是实验值的倍,因此这种方法并不实用;而二级简化分析值比实验值高%左右,需要对二级简化分析法进一步改进;燃烧室和斯特林发动机的可用能效率的实验值都比较低、导致系统可用能效率的实验值很低,这说明燃烧室和斯特林发动机都需要进行优化设计。关键词:斯特林发动机;实验研究;循环分析;可用能分析析,采用了两种方法计算系统的热端和冷端的可用能损失。然后对系统进行了可摘要衪,.甌:.琣琒瓾,,,瑉,甋琹···.,,;,,.;,,效率厂频率,蝗鹊ピJ速度,痵对流换热系数,痬甂咖压力损失,温度比膨胀腔、热腔燃烧室工质气体进口斯特林发动机转速,定容比热,·一·总换热系数,痬甂质量流率,/斯坦顿数压缩腔、冷腔平均燃烧气体密度,·定/玉龋琸ā。比热比面积,普朗特数长度,电容,功,损失加热器指示可用环境压力,体积,热量,有效度雷诺数导热系数,,功率,。冷却器出口斯特林发动机系统氦气轴糢廊乳黜七邑Ⅳ丁彳,疗机械传动机构燃烧室冷却水循环冷却水压缩腔冷却水废气余热利用换热器冷却水系统膨胀腔冷却水发电总发电机及电制符号表作者签名:盘查壑作者签名:生趋查堇中国科学技术大学学位论文原创性声明中国科学技术大学学位论文授权使用声明面公开口保密!D签字日期:竺:本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本