斯特林发动机回热器性能研究
随着传统能源的日益耗竭，人类社会对能源的依赖程度日渐升高，新能源的开发和利用越来越受到世界各国的研究和关注。现代的碟式太阳能热发电系统是有效利用太阳能能源的重要手段，其中斯特林发动机则是碟式太阳能热发电系统的能量转换部件，而其内部的回热器对斯特林发动机的性能却有非常重要的影响，所以本文主要针对斯特林发动机的回热器进行研究分析。
斯特林发动机的工作循环是斯特林循环，它的原理设计和制造依赖于现代科学的一些分析方法，当中最流行的经典分析方法是施密特分析法，而最实用的则是实用等温分析法。本文利用上述两种分析方法对斯特林发动机从原理上进行理论分析，得出其数学模型，并用其指导模拟研究。
斯特林发动机的换热系统决定着其效率以及功率，回热器是换热系统中的核心部件之一。一个高效的斯特林发动机离不开性能优良的回热器，本文对回热器进行系统的分析研究，包括模拟和实验研究。
本文中模拟研究采用了两种方法:单循环法和多循环法。首先在单循环法下模拟复合孔隙率填充方式对回热器流动及传热特性的影响，得出初步的孔隙率规律以及复合孔隙率具有优势的结论;通过对比不同长径比的影响，得知存在一最佳值;通过对比填充泡沫铜与不锈钢丝网的回热器性能，发现泡沫铜回热器起动时间较快，而不锈钢丝网回热器热容量较大;通过对比不同流量的影响，发现流量增量存在一最佳值，应根据其他工况合理选取;通过对比不同工质的影响，发现氦气的综合性能最好。
根据单循环法的初步结果提出下一步模拟研究和设计实验的方案。在多循环法下，分别对不同孔隙率的泡沫铜、不锈钢丝网和泡沫镍进行多循环的研究。研究针对实际斯特林发动机的运行而设计，多次循环使斯特林发动机工作稳定后再进行测定，最后得出结论并为实验提供理论依据。
本文最后根据多循环模拟实验设计出一个性能参数相似的回热器，该回热器采用不锈钢管作为制作管段的材料，加热器采用电加热，冷却器采用水冷却。最后搭建实验台进行数据测定，并将其与模拟结果进行对比分析。
斯特林发动机;回热器;循环模拟;多孔介质;实用等温分析法;换热系统
广东工业大学
硕士
热能工程
陈观生
2013
中文
TK403
114
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）