《基于废气能量回收的斯特林发动机的设计》10000字（论文） .pdf

基于废气能量回收的斯特林发动机的设计

目录

第一章绪论1

1.1本课题的目的和意义1

1.2斯特林发动机的发展现状与趋势1

1.3本文研究的主要内容3

第二章斯特林发动机的理论分析4

2.1斯特林发动机的基本构造4

2.2斯特林发动机的作原理5

2.3斯特林发动机的特点6

第三章基于废气能量回收的斯特林发动机的设计8

3.1斯特林发动机设计类型的选择8

3.21质的选择9

3.3斯特林发动机设计参数10

3.3.1活塞与气缸的设计10

3.3.2加热器设计12

3.3.3冷却器设计14

3.3.4回热器设计16

第四章斯特林发动机的能分析19

4.1Matlab软件介绍19

4.2斯特林发动机的性能分析19

4.2.1压力变化规律20

4.2.2容积的变化21

4.2.3循环功22

第五章总结与展望23

I

参考文献24

ii

第一章绪论

1.1本课题的目的和意义

目的：斯特林发动机设计是为了实现对废气和能源的回收，通过使用斯特林

循环来回收内燃机内的废气和能源，推进对资源的二次综合利用，从而使发动机

能帽真正做到节约能源和低碳减排，提高资源和能量综合利用率。

意义:随着全球经济和社会以及现代汽车制造业的不断壮大，能源消耗量急

剧上升，能源的供需矛盾也日益凸显，并给我国造成了严峻的环境污染⑴。出于汽

车的保有量日益增多，汽车的能源消耗占整体能源消耗中的百分之七十以上，所

占比例也愈加显著，汽车的节能问题同样愈加受到了各个地区和国家的重视，成为

了当今世界新一代汽车制造业发展的焦点。我国仍然是一个石油储备相对较少

且资金匮乏的国家，目前已经发展成为全球第二大石油进口国，而汽车上所消耗

的能源则以石油作为燃料。调查研究结果表明，汽车的燃料和电池在燃烧过程中

发出的最佳能量仅仅有三分之一左右被有效地利用，其它能量则散发、排放回到

了大气中，这就会造成能源的损失和浪费，并给汽车带来了不良的环境影响⑵。因

此有效地利用汽车的废热资源是目前实现电动汽车节能的有效方法，这就对车辆

的发动机性能提出了更高的要求。因此本文研究设计了一种能够进行废气能量回

收的斯特林发动机，来进行能量的二次利用。斯特林发动机因其对多种可再生燃料

的适应性、优越的环保特性及较高的转化效率,在进行废热回收再生利用中所占的

地位也是相当明显的。研究使用斯特林循环技术来处理和回收内燃机中的废气能

源,在实现节能低碳减排，提高资源的能耗综合利用率等方面都具有重要意义。

1.2斯特林发动机的发展现状与趋势

随着面对当今世界的清洁能源与环保利用格局发展形势日益严峻的情况，斯特

林发动机由于其多种对天然燃料的综合适应性、良好的环保利用特性和较高的燃

料能量回收转换利用效率，更是愈来愈多地受到社会人们的高度重视。水下流体动

力学、太阳能综合发电、热电综合联产、低能级利用余热资源回收再综合利用等

诸多领域都已经获得了广泛的应用科学技术研究和商业运行⑶。美国位于底特律的

STM混合动力公司，已成功研制开发设计生产销售出25KW的斯特林发动机，该公

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司发动机发电设备目前主要配套的发电产品类型包括热电联产型、太阳能--外燃

混合发电型以及余热利用型。

斯特林发动机的结构设计和在进行废气能量回收并且二次使用中所需要具有

的一些技术特点，相对于其他类型的发动机而言，优势较大。斯特林发动机可以

直接使用尾气中排出的热量作为热源进行燃气加热输出到质，而不必再额外需要

任何的燃气热能传动转换器或者加热传动装置或热力传动加热介质,就可以能把其

中剩余的燃气热能直接转换成成为高利用价值的燃气动力或者发电能