古老發(fā)動(dòng)機(jī)的新生

2023/6/89:241古老發(fā)動(dòng)機(jī)的新生

——斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力與能源工程學(xué)院徐讓書2005-12-162023/6/89:242自從RobertStirling于18世紀(jì)初發(fā)明斯特林循環(huán)以來，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展遠(yuǎn)不及內(nèi)燃機(jī)等熱機(jī)，但是，現(xiàn)在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)域又“如日中天”（華爾街日?qǐng)?bào)語(yǔ)）。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)到底有著怎樣的過去、現(xiàn)在和未來——

2023/6/89:243歷史1807年GeorgeCayley創(chuàng)造了第一臺(tái)能實(shí)際工作的開式循環(huán)熱氣機(jī)1816年RobertStirling發(fā)明了閉式循環(huán)熱氣機(jī)1851年JohnEricssion制成了44.4kW的外燃式開式循環(huán)熱氣機(jī)1853年制造了缸徑4.26m的超大型熱氣機(jī)，總功率220kW，效率13%，裝在2000T的明輪船上1916年最后一臺(tái)老式熱氣機(jī)出廠2023/6/89:2442023/6/89:2452023/6/89:2462023/6/89:2472023/6/89:248斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種外燃（或外部加熱）式閉式循環(huán)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，也稱為熱氣機(jī)，其熱力循環(huán)為斯特林循環(huán)。各種燃料燃燒裝置、太陽(yáng)能、原子能、蓄熱裝置以及化學(xué)反應(yīng)生成熱裝置等均可以成為其外部加熱熱源。理論斯特林循環(huán)的循環(huán)熱效率為卡諾效率，即是在一定的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的熱機(jī)的最高效率。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)系統(tǒng)中工質(zhì)壓力變化平緩，循環(huán)壓力比通常小于2，且沒有充量更換，因而運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)安靜。2023/6/89:249斯特林循環(huán)斯特林循環(huán)兩個(gè)等溫過程兩個(gè)等容過程卡諾循環(huán)兩個(gè)等溫過程兩個(gè)絕熱過程2023/6/89:2410Philips公司從1937年到1980年從事斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)代研究與開發(fā)，設(shè)計(jì)了幾十種型號(hào)該公司對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新使它的性能得到提高菱形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用氫氣或氦氣為工質(zhì)襪套式密封裝置后來從事斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)研究的公司大都與Philips公司有淵源2023/6/89:2411從事斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)研究的機(jī)構(gòu)GM,Ford,MAN/MWM,UnitedStirling(Sweden)NASADOE:SandiaNationalLabSES(StirlingEnergySystems,Inc.)STMPower,IncStirlingSystemCumminsAisinSeikiUniversitiesSponsoredbyGovernment,NATO……2023/6/89:24112023/6/89:24122023/6/89:24132023/6/89:24142023/6/89:24152023/6/89:24162023/6/89:24172023/6/89:24182023/6/89:2419現(xiàn)在——如日中天2005年8月11日EdisonInternational公司和SES公司（StirlingEnergySystems,Inc.）宣布簽訂20年采購(gòu)協(xié)議，將建成世界上最大的超過20,000個(gè)太陽(yáng)能光碟列陣，占地4,500英畝（18平方公里），具備500MW發(fā)電能力的太陽(yáng)能發(fā)電站。這是太陽(yáng)能光碟/斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)在商業(yè)發(fā)電領(lǐng)域的第一次大規(guī)模應(yīng)用。SES公司的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)太陽(yáng)能光碟技術(shù)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)已經(jīng)過26,000小時(shí)的成功運(yùn)行。2023/6/89:24202005年10月12日SES公司（StirlingEnergySystems,Inc.）宣布與SDG&E公司（SanDiegoGas&Electric）簽訂提供300~900MW太陽(yáng)能電力的合同。這是圣地亞哥地區(qū)現(xiàn)在太陽(yáng)能發(fā)電能力的大約30倍。兩家公司簽訂了一個(gè)最初20年的合同，購(gòu)買300MW太陽(yáng)能發(fā)電廠的電力，該發(fā)電廠將由在大約3平方英里上的12,000個(gè)斯特林太陽(yáng)能光碟組成，位于南加州帝王谷。SDG&E公司可以選擇在將來的兩個(gè)階段再增加600MW。SDG&E公司承諾在2010年前向用戶提供20%的可再生能源，如太陽(yáng)能和風(fēng)能。2023/6/89:24212023/6/89:24222023/6/89:24232023/6/89:24242023/6/89:24252023/6/89:24262023/6/89:24272023/6/89:24282023/6/89:2429未來可再生能源風(fēng)能太陽(yáng)能地?zé)嵘镔|(zhì)小水電多種熱源汽車：混合動(dòng)力汽車熱電聯(lián)供制冷、空