斯特林热机在可再生能源开发中的应用

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1、第31卷第1期机械设计与研究Vol．31No．12015年2月MachineDesignandＲesearchFEB．，2015文章编号:1006-2343(2015)01-142-04斯特林热机在可再生能源开发中的应用吕瑞杰，王永征，丁生平，武岳，姜磊(山东大学能源与动力工程学院，济南250061，E-mail:lvruijie19881201@163．com)摘要:在阐述斯特林热机工作原理和研究发展现状基础上，对斯特林热机在可再生能源开发中的应用进行了综合分析。通过对基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统和生物质燃烧发电系统的研究与应用发展现状进行分析

2、，阐明了基于斯特林热机的太阳能和生物质能联合发电系统的技术优势和发展潜力，论述了太阳能和生物质能联合发电系统的构成方式、技术特点及主要性能参数，并进一步分析了联合发电系统的关键部件———混合式热管接收器的设计要点和发展现状。关键词:斯特林热机;太阳能;生物质能;联合系统中图分类号:TK01文献标识码:ADOI:10.13952/j.cnki.jofmdr.2015.0037TheAnalysisonStirlingEnginesAppliedtoＲenewableEnergyExploitationLüＲuijie，WangYongzheng，DingS

3、hengping，WuYue，JiangLei(SchoolofEnergyandPowerEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract:Basedontheworkingprinciples，researchanddevelopmentstatusofthestirlingengines，thepaperrevieweditsapplicationtorenewableenergyexploitation．Ｒesearchandapplicationonthedish－typesol

4、argeneratingsystemandbiomass－drivengeneratingsystemofstirlingengineswereanalyzed，whichindicatesthetechnicaladvantagesanddevelopmentpotentialofthecombiningsystemofbothsolarenergyandbiomass．Thetechnicalfeaturesandthemainperformanceparametersofthecombiningsystemwerediscussed．Thedesi

5、gnpointsandthedevelopmentofthehybridheatpiperecieverasthekeypartofthecombinedgeneratingsystemwerealsoanalyzed．Keywords:stirlingengine;solarenergy;biomass;combiningsystem经济和社会的持续发展使人类对能源的需求日益增长斯特林热机的工而常规能源短缺、价格不断上涨以及因其使用而引发的环境作循环由两个等温和问题也变得日益严重。在能源和环境的双重压力下，世界各两个等容过程组成，［2］国将目光投向了具

6、有可再生，储量丰富、使用过程清洁无污如图2所示:①等染等优点的可再生能源。太阳能发电、沼气发电、生物质混温压缩:工质在低温煤燃烧等先进技术已经成为现在及未来研究、开发和利用可下压缩，向外界放热;再生能源的主要方向。②定容吸热:压缩后斯特林热机是一种外燃热机，对燃烧方式无特殊要求，的工质经回热器、加既可以使用传统的化石燃料，又可以使用太阳能和生物质热器至膨胀腔，温度能。斯特林热机具有模块化特点，灵活调节系统规模，弥补和压力都迅速升高;了太阳能和生物质能因分散广泛、热密度值低而难以利用的③等温膨胀:压力降特性，因而成为利用太阳能和生物质能的理想热机，得到了低

7、，体积增大，工质从加热器中获得大量热▲图1斯特林热机基本结构图广泛应用。1斯特林热机概述量;④定容放热:高温工质由膨胀腔经回热器、冷却器，返回压缩腔，温度降低。斯特林循环的热效率与卡诺循环热效率1．1斯特林热机工作原理［3］相同，斯特林热机主要由加热器、冷却器、回热器、动力活塞、配气活塞、气缸以及传动机构和外部燃烧系统等组成［1］，如Tmax－Tminη=Tmax图1所示。工作气体一般为氢气、氦气、氮气，也可以是1．2斯特林热机的发展空气。1816年罗伯特·斯特林(ＲobertStirling)发明了外部燃收稿日期:2014－07－09烧闭式循环热机，用

8、于矿井取水，这是第一台斯特林热机。基金项目:山东大学自主创新基金资助项目(201