斯特林发动机在低品位能源利用中的研究

摘要

随着石油资源的日益短缺，石油价格逐渐上涨，传统的内燃机使用石油资源而引起的环境污染、能源使用极不平衡等社会问题日见突出。研究能以天然气、沼气、生物质等作为燃料的发动机有关技术，对于促进能源的综合利用、改善当前使用单一石油资源的状况并减少环境污染，创造节约型社会，具有重要的意义。根据能源发展的需要，在斯特林发动机的理论基础上，开发了斯特林发动机的性能模拟软件；本文通过研究斯特林发动机的性能特性，设计制造了斯特林发动机模型，并对该模型进行了实验分析，得出的结论和模拟性能基本一致；通过理论证明，得出了斯特林循环与其他循环(朗肯、布雷顿)联合循环具有更高的热效率；最后，在实际应用中，分析了斯特林三联供系统具有良好的节能性和经济性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1斯特林发动机的背景及意义

1.2斯特林发动机国内外研究动态

1.2.1国内发展状况

1.2.1国外发展状况

1.3本文的主要研究内容

第二章斯特林发动机组成及理论分析

2.1斯特林发动机的组成

2.2斯特林发动机的工作原理

2.3斯特林发动机热效率分析

第三章斯特林发动机性能分析及模拟

3.1斯特林发动机实际循环性能分析计算

3.1.1数学模型的建立

3.2程序设计及软件功能特点

3.2.1模块化设计思路

3.2.2程序操作过程

3.3模拟设计参数计算

3.4斯特林发动机性能模拟及影响性能因素

3.4.1热腔容积、冷腔容积、总容积和循环压力随曲柄转角变化关系

3.4.2膨胀腔、压缩腔示功图和总示功图

3.4.3温度、压力、转速等因素对斯特林发动机性能影响

3.5结论

第四章斯特林发动机模型初步设计

4.1斯特林发动机的设计类型

4.2斯特林发动机独立设计参数的选择

4.3斯特林发动机的具体尺寸及工作参数的确定

4.3.1斯特林发动机模型外型

4.3.2斯特林发动机的结构尺寸

4.3.3斯特林发动机的设计功率和效率

4.4斯特林发动机材料选择

4.4.1气缸材料

4.4.2密封材料

4.4.3其它材料

4.5成型的斯特林发动机模型

第五章斯特林发动机模型初步实验

5.1斯特林发动机小模型

5.2实验台的搭建及其实验设计

5.2.1实验目的

5.2.2实验设备

5.2.3实验系统图

5.3实验方法及步骤

5.3.1称量及测量

5.3.2转速和温度的测量

5.4数据记录

5.5实验数据处理及分析

5.5.1热效率计算

5.5.2实验数据处理

5.5.3实验分析

5.6小结

第六章斯特林发动机在联合循环及余热利用中的研究

6.1朗肯-斯特林联合循环

6.2燃气轮机-斯特林联合循环

6.3数据处理及分析

6.4结论

第七章斯特林发动机分布式冷热电三联供系统的分析

7.1斯特林发动机余热补燃溴化锂制冷机三联供系统

7.2实例分析

7.2.1住宅楼冷、热、电负荷

7.2.2斯特林冷热电联产系统的节能性分析

7.2.3经济效益分析

7.2.4各方案的投资回收期的计算

7.2.5斯特林冷热电联产系统的敏感性分析

7.3小结

第八章结论与展望

8.1本文结论

8.2后续工作的展望

参考文献

致 谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况