斯特林发动机热力特性研究.doc

基于GT- POWER斯特林发动机热力特性研究
摘要:以等温分析法为理论基础,通过合理的系统分解和简化,建立斯特林发动机数学模型;基于GT- POWER软件进行计算求解。根据模拟结果分析斯特林发动机温度、压力和转速对发动机工作性能的影响,为进一步优化斯特林发动机结构和提高性能提供了理论依据。
关键词:等温分析法;斯特林发动机;工作性能
Study on the thermal characteristics of Sterling engine
Abstract: The direct air-cooled condense dynamic simulation model was established based on understanding the position and heat transfer, Take a 600MW unit as a example, the unit’s cold system characteristic curves were drawn, then some relationships with the back pressure ,the speed of wind,the temperature and the displacement were analysised, it has great value in guiding operation of direct air-cooled units.
Key Words: Isothermal analysis; Stirling engine;  performance
0 引言
随着石油资源的日益短缺,石油价格逐渐上涨,传统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益突出。
基于斯特林循环的斯特林发动机以其高效率、燃料利用面广、低噪音和低排放等优点受到各国学者的青睐。Stig Kildegard Andersen[1]等人利用数值分析方法对斯特林发动机回热器最优化问题进行了研究,研究发现基体温度在轴向方向线性摆动可以提高斯特林发动机的性能。胡学光[2]等人对P-40型斯特林发动机进行了绝热分析,结果显示通过绝热分析法计算的斯特林发动机的轴功率计算误差随着发动机转速增加而增加。
斯特林发动机作为动力装置,其性能指标主要是功率和效率。本文利用等温分析法对斯特林发动机效率、功率以及运行条件对性能影响问题进行了研究,为斯特林发动机的进一步设计与优化提供了理论依据。
1理论模型
为方便几何模型分析计算,对斯特林发动机进行简化,如图1所示。斯特林发动机主要由膨胀腔、加热器、配气活塞、动力活塞、压缩腔组成。热端由膨胀腔和加热器构成,冷端由压缩腔和冷却器构成。

图1斯特林发动机几何模型

表1 模型尺寸和相关参数
名称
发动机类型
工质平均压力
(MPa)
转速
(rad/min)
加热器内壁温
(K)
冷却器内壁温
(K)
冷却器类型
数值
单作用型
2

1053
300
管式
2数学建模
作为斯特林发动机功率和效率计算的等温分析法以气缸等温换热为基础,充分考虑了各种工作介质的损失,适用于各种传动机构,不必使用局限性