古老發(fā)動機的新生

2023/6/89:241古老發(fā)動機的新生

——斯特林發(fā)動機動力與能源工程學(xué)院徐讓書2005-12-162023/6/89:242自從RobertStirling于18世紀初發(fā)明斯特林循環(huán)以來，斯特林發(fā)動機的發(fā)展遠不及內(nèi)燃機等熱機，但是，現(xiàn)在斯特林發(fā)動機在太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域又“如日中天”（華爾街日報語）。斯特林發(fā)動機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)造了第一臺能實際工作的開式循環(huán)熱氣機1816年RobertStirling發(fā)明了閉式循環(huán)熱氣機1851年JohnEricssion制成了44.4kW的外燃式開式循環(huán)熱氣機1853年制造了缸徑4.26m的超大型熱氣機，總功率220kW，效率13%，裝在2000T的明輪船上1916年最后一臺老式熱氣機出廠2023/6/89:2442023/6/89:2452023/6/89:2462023/6/89:2472023/6/89:248斯特林發(fā)動機是一種外燃（或外部加熱）式閉式循環(huán)活塞式發(fā)動機，也稱為熱氣機，其熱力循環(huán)為斯特林循環(huán)。各種燃料燃燒裝置、太陽能、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工作的熱機的最高效率。斯特林發(fā)動機循環(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)兩個等溫過程兩個等容過程卡諾循環(huán)兩個等溫過程兩個絕熱過程2023/6/89:2410Philips公司從1937年到1980年從事斯特林發(fā)動機的現(xiàn)代研究與開發(fā)，設(shè)計了幾十種型號該公司對斯特林發(fā)動機技術(shù)的創(chuàng)新使它的性能得到提高菱形傳動機構(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)動機研究的公司大都與Philips公司有淵源2023/6/89:2411從事斯特林發(fā)動機相關(guān)研究的機構(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年采購協(xié)議，將建成世界上最大的超過20,000個太陽能光碟列陣，占地4,500英畝（18平方公里），具備500MW發(fā)電能力的太陽能發(fā)電站。這是太陽能光碟/斯特林發(fā)動機技術(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)動機太陽能光碟技術(shù)實驗樣機已經(jīng)過26,000小時的成功運行。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太陽能電力的合同。這是圣地亞哥地區(qū)現(xiàn)在太陽能發(fā)電能力的大約30倍。兩家公司簽訂了一個最初20年的合同，購買300MW太陽能發(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個斯特林太陽能光碟組成，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)能太陽能地?zé)嵘镔|(zhì)小水電多種熱源汽車：混合動力汽車熱電聯(lián)供制冷、空