[发明专利]电加热斯特林发动机在审
申请号: | 201710281740.0 | 申请日: | 2017-04-23 |
公开(公告)号: | CN108730068A | 公开(公告)日: | 2018-11-02 |
发明(设计)人: | 金虎杰 | 申请(专利权)人: | 金虎杰 |
主分类号: | F02G1/043 | 分类号: | F02G1/043;F02G1/055 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 133002 吉林省延*** | 国省代码: | 吉林;22 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 气缸 电加热装置 活塞 斯特林发动机 工作气体 绝热保温材料 曲轴 铰链连接 内部设置 电加热 气密 机械运动 飞轮 滑动活塞 加热气缸 连续运转 启动飞轮 上下滑动 通电加热 外部设置 冷却器 滑动 转化 并用 参考 保证 | ||
在加热气缸20的内底部设置电加热装置5,在该气缸外底部设置绝热保温材料12,并在该气缸内部设置气密滑动的活塞21,该活塞与曲轴9通过连杆10铰链连接。在气缸22内部设置与曲轴9通过连杆10铰链连接的气密滑动活塞23,在该气缸的外部设置冷却器7。对电加热装置5通电加热气缸20内的工作气体,启动飞轮8,活塞21和活塞23沿着各自轴线上下滑动,整体连续运转。电加热装置也可以设置在气缸外,并用绝热保温材料包裹电加热装置和气缸,能保证电能全部转化为工作气体的热能。电加热斯特林发动机的特点是,电能全部转化为工作气体的热能,通过测得飞轮等机械运动的功率,能得到斯特林发动机的效率,对改善设计具有实验参考意义。
技术领域
本发明涉及一种发动机,特别是一种电加热斯特林发动机。
背景技术
斯特林发动机又名热气机,是外燃机的一种。通过工作气体的受热膨胀遇冷收缩而产生动力,其理论效率等于卡诺循环效率。斯特林发动机根据不同的结构形式,分为阿尔法 (α)型斯特林发动机、贝塔(β)型斯特林发动机、伽马(γ)型斯特林发动机、曼森(Manson) 型斯特林发动机和热声式斯特林发动机,其共同特点是,存在相互连通的腔体,腔体的端处设置气缸,在气缸内设置往复运动的活塞,有加热装置和冷却装置,燃料是在腔体外燃烧,对加热装置进行加热,通过腔体壁把燃烧产生的热能传递到腔体内的工作气体,该工作气体在冷却装置处放出部分热量,另一部分热量用于推动气缸内的动力活塞做功,这种工作气体在腔体内受热膨胀遇冷收缩,带动动力活塞往复运动,实现热能到机械能的转换。加热腔体内工作气体的另一种方法是,通过腔体外的光,如太阳光等,照射到加热装置上,使光的辐射能转化成加热工作气体的热能,该热能的一部分加热腔体内的工作气体,另一部分在腔体外损失。这两种加热工作气体方式的特点是产生的热量不能全部传递到腔体内的工作气体,一部分热量在加热装置处向周围的空间散发热量而损失。特别是现有的斯特林发动机模型由于采用明火对气缸缸体进行加热,存在火灾隐患和对操作人员烧伤危险。
发明内容
设计斯特林发动机主要考虑两个因素:第一提高燃料燃烧产生的热能进入腔体内加热工作气体的百分比;第二提高被加热的腔体内工作气体的热能转化为机械能的百分比,即提高有用功占进入腔体内能量的百分比。因此两个因素综合考虑时,提高转换成机械运动能量占总能量的百分比。进入腔体内的热能转化为机械能的有用功,所涉及的设计因素很多,由此通过测量进入腔体内的能量转化为机械能的有用功的实验,来改善设计方案,提高效率。但是进入腔体内的热能占总能量的百分比难以确定。目前采用的一般测量效率的方法是测量燃料燃烧而产生的机械能和燃料燃烧值比值,也就是产生机械能的有用功与燃料燃烧产生的热能的比值,即总效率,因此难以做到分解考虑两个因素,对改善设计方案所起的作用有限。
本设计方案是在腔体内部或者在腔体外部设置电加热装置,并设置起减少热能向外部散发作用的绝热保温材料,把电能全部转化为腔体内的工作气体热能。
本发明效果是,用电加热方式得知,进入腔体内部的热能,测量产生的机械能,便能测出有用功占进入腔体内部热能的百分比,进而能提出改善斯特林发动机效率方案,特别是可以在斯特林发动机模型或样品阶段阶段研究提高效率问题。由于采用电加热方式对腔体内部的气体进行加热,因此没有明火,不存在火灾隐患和对操作人员烧伤危险。
附图说明
图1为表示对斯特林发动机腔体内部的气体进行电加热的盘形电加热装置图。
图2为表示盘形电加热装置简图。
图3为表示对斯特林发动机腔体内部的气体进行电加热的环形电加热装置图。
图4为表示环形电加热装置简图。
图5为表示腔体内部设置盘形电加热装置的阿尔法(α)型斯特林发动机图。
图6为表示腔体外部设置环形电加热装置的阿尔法(α)型斯特林发动机图。
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