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【教程】DIY斯特林发动机

本帖最后由 浑狱弥 于 2013-2-2 00:45 编辑

从 Stirling Engine 的原理与结构来看,它有几项颇具优势的特点:

1.、其使用外部热源,因此只要是能够产生热,皆可用来做为推动的能源,

所以并不仅限于可燃烧的燃料。而由于内燃机常令人诟病其排放的废气,会产环境污染的问题,

因此能够使用地热、太阳能等自然的能源来运作StirlingEngine,显然在此方面是具有优势的。

斯特林发动机原理

  2.、虽然Stirling Engine 常被归类于外燃机,但实际上,只要能够产生温差,

就能够成为运作的能源,因此使用低温流体,如乾冰、或冰水,同样可使Stirling Engine 进行运作。

3.、由于Stirling Engine 外部热源与工作气体(Working gas)是分开的,因

此没有燃烧废弃物堆积于内部的问题,使用的润滑油周期较持久。

4、由于热源位于外部,因此在调整控制上,比内燃机容易得多。

5、 热源的提供是连续性的,较不会有燃料燃烧不全的情形。

6、比起其他引擎,它的构造很简单,不需要阀门,也没有化油器等机构。

7、运作的温度与压力比起蒸气引擎或内燃式引擎要低且安全的多,因此引擎强度与重量不需要很要求很高。

8、没有燃烧爆炸的作用,运作也很安静,没有剧烈的震动。

以上就是 Stirling Engine 的发展优势。然而,既然Stirling Engine 具有优势,但为何当初它并没有成为普遍的动力系统?显然它仍然有一些问题有待克服或替代方案:

斯特林发动机原理

  1、无法避免热源对热室的侵蚀。毕竟高温差使得其运作效率提高,但也相对的会使活塞机构产生高温或低温侵蚀性的影响,引响运作寿命。

2、虽然在低温差可以运作,但要在低温差下产生大量的动能时,引擎的体积就会很巨大。

3、高低温差的控制很困难,尤其取决于引擎的隔热包装技术。如果无法有效控制,会徒增能源的散逸,减低效率。

4、刚开始Stirling Engine 无法迅速运转,它必须经过一段“暖机时间”。

5、要改变它的能量输出等级是很难的,它无法像内燃机一样用燃油多寡直接去控制动力的大小。

6. 最好的工作气体是使用氢等分子量小的气体,但这些气体不易保存。

所以,以上的这些特性与问题,造成了 Stirling Engine 发展的兴衰。

尽管如此,Stirling Engine 仍被利用在进行乾淨、环保的长时期稳定运作的电力生产与低温冷冻上。

制作过程:

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  注意事项:

  

虽然,本次制作的 Stirling Engine 教具结构简单,但整个史特灵引擎制作

  的关键,就在曲轴与活塞,因此有几点影响制作成功与否的关键要点要注意:

  1. 气体交换室(试管)的密闭性要高,尽量不要有漏气现象。

  2. 曲轴角度要呈90 度,移气活塞的相位角要比活塞提前90 度。

  3. 移气活塞的铜棒管接合处,要尽量能滑顺,但又不能有大量漏气现象,

  挑选铜管与铜棒时,公差要配合好。

  4. 曲轴旋转的流畅度是关键,这个部份需要的精密度较高,尽量能以模

  具或电动工具製作。

  5. 连结曲轴的冰棒棍要尽量平行推动,不要有分向力量减低推动。

  6. 光碟片的目的是要增加其旋转惯性,如惯性不足,可用小夹子夹住光

  碟片来调整。

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