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斯特林系列讲座之3:自由活塞斯特林发动机

2014-8-18 11:19| 发布者: admin| 查看: 22229| 评论: 0|原作者: 皮蛋豆腐

摘要: Prototype of a free piston type Stirling engine 这是这个系列讲座的第三篇,前两篇我们讲了斯特林发动机的原理,又详细分析了2种典型的斯特林发动机的工作过程。这一讲我们介绍一种不太典型的机器——自由活 ...
Prototype of a free piston type Stirling engine

      这是这个系列讲座的第三篇,前两篇我们讲了斯特林发动机的原理,又详细分析了2种典型的斯特林发动机的工作过程。这一讲我们介绍一种不太典型的机器——自由活塞斯特林发动机。
      下图就是一种自由活塞斯特林的模型。
1.GIF
      可以看到,它没有曲轴连杆机构,结构非常简单。

      自由活塞斯特林的结构如下图:
2.GIF
      它的基本结构就像少了曲轴连杆机构的置换活塞型机器,左上是做功气缸和做功活塞,正中为置换活塞杆,下面连接着气体置换活塞。
      区别在于:置换活塞杆横截面比较大,而且必须严格密封。例如图1里,做功活塞是一个直径15毫米的注射器改造的,置换活塞杆是一个直径3.5毫米的注射器改造的。而普通的置换活塞型斯特林模型,气体置换活塞只需要用一段金属丝,甚至一根细线,透过气缸上的一个小孔与上方的曲轴连接就行了。

      自由活塞型斯特林发动机的工作原理:
3.GIF
      请看上图里的4种状态:
      1、做功活塞在重力作用下下降;
      2、气缸内气体被压缩,体积变小,压力上升,压力作用与置换活塞杆,让置换活塞上升;
      3、气缸内气体转移到加热端,温度上升,压力增加,压力让做功活塞上升;
      4、做功活塞上升后,气缸内气体体积变大,压力降低,置换活塞自动下降,气体转移到冷端,温度降低,压力减小;
      5、重新回到状态1,机器周而复始工作起来。

      自由活塞斯特林的特点:
      工作活塞和置换活塞杆都必须密封很好,并且阻力很小;
      气体置换活塞重量要很轻;
      这种斯特林输出的是直线运动,因此它可以与直线发电机配合,在实际应用中非常方便。
      原理就先介绍到这里,下一篇会有实际制作的教程,敬请期待!
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