燃气外燃机——热气机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机。因它是在1816年为苏格兰的R.斯特林所发明,故又称斯特林发动机。
热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质,按斯特林循环工作。在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔,另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩,然后流到高温热腔中迅速加热,膨胀作功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧,通过加热器传给工质,工质不直接参与燃烧,也不更换。
已设计制造的热气机有多种结构,可利用各种能源,已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用试验。热气机的功率传递机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、液压传动和自由活塞传动等。
类型 按缸内循环的组成形式分,热气机主要有配气活塞式和双作用式两类。配气活塞式热气机 在一个气缸内有两个活塞作规律的相对运动,冷腔与热腔之间用冷却器、回热器和加热器连接,配气活塞推动工质在冷热腔之间往返流动。
热力循环可以分为4个过程。
①定温压缩过程:配气活塞停留在上止点附近,动力活塞从它的下止点向上压缩工质,工质流经冷却器时将压缩产生的热量散掉,当动力活塞到达它的上止点时压缩过程结束。
②定容回热过程:动力活塞仍停留在它的上止点附近,配气活塞下行,迫使冷腔内的工质经回热器流入配气活塞上方的热腔,低温工质流经回热器时吸收热量,使温度升高。
③定温膨胀过程:配气活塞继续下行,工质经加热器加热,在热腔中膨胀,推动动力活塞向下并对外作功。
④定容储热过程:动力活塞保持在下止点附近,配气活塞上行,工质从热腔经回热器返回冷腔,回热器吸收工质的热量,工质温度下降至冷腔温度。
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