DIY斯特林发动机设计制作原理
斯特林发动机的原理
斯特林发动机的原理1.热源和冷源：斯特林发动机需要一个热源和一个冷源。
热源可以是燃烧或其他方式提供的热能，冷源可以是环境空气或其他冷却介质。
2.活塞和气缸：斯特林发动机有两个气缸，每个气缸里面都有一个活塞。
一个气缸是高温气缸，另一个是低温气缸。
活塞在气缸中往复运动。
3.曲柄轴和连杆：两个活塞通过连杆和曲柄轴连接在一起。
当活塞运动时，连杆将活塞的直线运动转换为曲柄轴的旋转运动。
4.冷热交换器：冷热交换器是将高温气体和低温气体进行热交换的设备。
它使得高温气体变冷，低温气体变热。
1.排气：开始时，两个活塞都在底死点附近。
高温气缸中的活塞往上移动，低温气缸中的活塞往下移动。
这样做可以排出气缸中的残留气体。
2.加热：高温气缸中的活塞继续向上移动，低温气缸中的活塞继续向下移动。
在这个过程中，燃料会燃烧，释放热能。
热能通过冷热交换器传递到高温气缸中，使高温气体膨胀，增加了压力和温度。
3.膨胀：高温气体的膨胀推动高温气缸中的活塞向下移动，低温气缸中的活塞向上移动。
这样做可以将部分热能转化为机械能。
这个过程是斯特林发动机的主要工作过程。
4.冷却：在膨胀过程后，高温气体通过冷热交换器流向低温气缸，并将部分热能传递给低温气体。
高温气体冷却后，其压力和温度下降。
5.压缩：低温气缸中的活塞继续向上移动，高温气缸中的活塞继续向下移动，将气体压缩。
在这个过程中，低温气体会变得更加冷却，增加了低温气缸中的压力和温度。
整个循环在连续进行，不断地从热源吸收热量，并将部分热量转化为了机械能。
斯特林发动机不需要燃烧，因此没有火花塞和汽缸盖等部件，这使得它具有低噪音、低振动和无排放的优点。
然而，斯特林发动机的缺点是体积较大，重量较重，且启动时间较长。
它主要适用于需要长时间运行和低排放的应用场景，比如太空飞行器、潜艇和太阳能发电等领域。
斯特林发动机原理
斯特林发动机原理
斯特林发动机是一种基于循环热力学原理的热机装置，利用两个不同温度的热源的热量差来产生功，其独特的工作原理和性能具有很大的优势和实用价值。
斯特林发动机的原理是利用两个不同温度的热源之间的温度差来产生热能转化为功。
它由气体循环系统和热源系统两部分组成。
气体循环系统包括一个工作空间、两个活塞和两个换热器，热源系统则包括一个高温热源和一个低温热源。
斯特林发动机的工作是先将活塞移动到离高温热源最近的位置，然后开启气门，让气体在工作空间中进行等温膨胀，此时气体吸收了高温热源的热量，产生功。
随后将活塞移动到离低温热源最近的位置，关闭气门，此时气体在工作空间中进行等温压缩，释放掉一部分热量，此时产生的功会较之前略微减少。
最后把活塞移回初始位置，再次开启气门，气体在工作空间中再次进行等温膨胀。
这个过程不断循环反复，将高温热源的热能转化为机械功输出。
斯特林发动机的效率取决于其工作流程中温度的变化，其中最高温度越接近高温热源，最低温度越接近低温热源，效率越高。
斯特林发动机的优点是实现高效率转换、稳定性好、操作安全可靠、环保无污染、耐久性强等。
它可以使用任何种类的热源，不像内燃机一样需要使用燃油或其他可燃制品，因此对环境的伤害较小。
此外，斯特林发动机还比其他类型的发动机更加耐用，因为它没有旋转部件或内部摩擦，所以不需要进行润滑。
由于斯特林发动机的工作原理独特，使其在各种环境和工况下都有着广阔的应用领域，如农村、山区以及船舶等地方的微型供电系统等。
总之，斯特林发动机是一种非常有潜力的发动机类型，具有许多优点，可以在从微型发电到大型电站等多个领域得到广泛的应用。
斯特林发动机设计要点
斯特林发动机设计要点
以斯特林发动机是一种热机，它利用热量转化为机械能。
它的设计要点包括以下几个方面：
1. 工作原理
以斯特林发动机的工作原理是基于热力学循环的。
它通过两个不同温度的热源之间的温差来产生动力。
在发动机中，气体在两个活塞之间循环，通过加热和冷却来产生压力差，从而驱动活塞运动，产生机械能。
2. 热源
以斯特林发动机需要两个热源，一个是高温热源，一个是低温热源。
高温热源可以是燃烧燃料产生的热能，低温热源可以是大气或水等自然界中的低温环境。
热源的选择对发动机的效率和性能有很大影响。
3. 活塞
以斯特林发动机中的活塞是发动机的核心部件，它通过压缩和膨胀气体来产生机械能。
活塞的设计需要考虑到气体的压力和温度变化，以及活塞的材料和结构强度等因素。
4. 热交换器
热交换器是以斯特林发动机中的另一个重要组成部分，它用于将高温热源和低温热源之间的热量传递。
热交换器的设计需要考虑到热量传递的效率和热损失的减少，以提高发动机的效率和性能。
5. 制冷系统
以斯特林发动机可以用于制冷系统，它可以将低温热源转化为制冷能力。
制冷系统的设计需要考虑到制冷效率和制冷能力，以及制冷系统的稳定性和可靠性等因素。
以斯特林发动机的设计要点包括工作原理、热源、活塞、热交换器和制冷系统等方面。
这些要点的合理设计可以提高发动机的效率和性能，使其在工业、航空、航天等领域得到广泛应用。
斯特林发动机原理图解
斯特林发动机原理图解如图1 把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。
A2移气器如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。
这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。
其原理如下：当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。
相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端為冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。
如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。
由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。
国立成功大学航太系郑金祥教授把 Displacer 命名為”移气器”，实在更為贴切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以為它的作用跟输出功率的动力活塞一样。
A3 曲柄机构要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6) 。
当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。
将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。
A4 动力活塞橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换為动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。
我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换為曲轴的旋转运动。
连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。
橡皮的膨胀及缩收所產生的曲轴的旋转运动提供了移气器上下移动的力量，多餘的力量则可以输出。
斯特林发动机工作原理
斯特林发动机工作原理
斯特林发动机是一种外燃循环热机，其工作原理如下：
1. 压缩气体：发动机通过连杆机构将活塞往复运动转化为连续的压缩和膨胀过程。
在压缩行程中，气体被压缩并推向热交换器。
2. 加热气体：在压缩行程中，气体进入热交换器，与外部加热源接触。
热交换器使气体吸收热量，从而增加其温度和压力。
3. 膨胀气体：在膨胀行程中，由于气体的温度和压力升高，气体向发动机的另一侧推动活塞运动。
这个过程产生的动力通过连杆机构传递到输出轴上。
4. 冷却气体：在膨胀行程结束后，气体被推回至热交换器。
此时，气体被冷却，使其温度和压力降低，为下一个压缩行程做准备。
5. 反复循环：上述的压缩、加热、膨胀和冷却过程在斯特林发动机中反复进行，在外部加热源的作用下不断将热量转化为机械能。
斯特林发动机的工作原理基于热力学循环，由于它使用气体作为工作流体而非常态，因此可以实现高效的能量转换。
与传统的内燃机相比，斯特林发动机的优点是低噪音、低排放和高效率，在某些特定的应用领域有着广泛的应用。
斯特林发动机模型制作大全
制作热声效应斯特林引擎十九世纪的吹玻璃工人，偶尔会听到被加热的玻璃管自然发出神秘的单音，这令人费解的声音其实是热机的另一种输出形式。
一般的引擎以转动的形式输出能量;声音也具有能量，只不过以空气作为传递的媒介。
热声效应的原理空气振动形成声音，声音发生时，为方便讨论，将传播声音的空气分成无数小块空气，应用牛顿力学来分析空气振动的情形，会得到声音的波动方程式，此方程式的解显示：声音传播时，各个小块空气都会发生膨胀收缩和位移。
如果小块空气被压缩后，再被加热膨胀，对周围空气作较大的正功;之后这小块空气又先被冷却，再被压缩，作较小的负功 (周围空气对这小块空气作较小的功) 。
虽然这小块空气并非对活塞或涡轮作功，而是对周围空气作功，事实上也完成了工作流体加热后膨胀，冷却后被压缩的热机循环，把热能转换成声音振动的能量，增加声音的强度，此即所谓“热声效应”。
凡是利用工作流体在冷、热区间移动，执行压缩的工作流体经加热而膨胀作正功，膨胀后先冷却再压缩作负功的热机循环，这样的机构都被归类为斯特林引擎。
利用热声效应把热能转换成机械能的装置，也就称为热声效应斯特林引擎(thermoacoustics stirling heat engine) ，热声效应斯特林引擎大致可分为驻波(standing wave)和行波(traveling wave)两种。
驻波型斯特林引擎的作功原理驻波型斯特林引擎，基本上是一端闭口，一端开口的管状共振腔，在共振腔内近闭口端装有热片堆(stack)，热片堆中有许多平行共振腔轴向的密集穿孔。
热片堆在靠近闭端温度较高，另一端温度较低，于是延共振腔轴向的温度梯度(temperature gradient)相当大。
当驻波发生时，热堆片穿孔中的各小块空气(工作流体)向闭口端位移，而被压缩，同时移向热片堆较高温处，该小块空气在热穿透深度(thermal penetration depth)以内的部分，会被热片堆加热，使得温度升高，随即膨胀对周围空气做较大的正功，驻波的能量于是加大，小块空气也随着膨胀，同时移至热片堆的冷端，当能量增加的驻波再度压缩这小块空气时，此小块空气已先被较低温的热片堆冷却，只消耗较少的声波能量即可被压缩。
斯特林发动机实验原理
斯特林发动机实验原理斯特林发动机是一种热机，它利用燃烧产生的热能来产生机械功，而不像内燃机那样利用高温与低温之间的热差来产生机械功。
和内燃机相比，斯特林发动机的热效率更高，因此在一些特殊应用，如低温环境或需要长时间运行的应用中得到了广泛的应用。
斯特林发动机的工作原理是通过一个循环过程将热能转化为机械能。
这个循环过程包括以下几个步骤：1. 加热气体：在发动机内部有一个热源（例如一个火炉），它加热气体（通常是氢气或氮气），使气体温度升高。
2. 膨胀气体：加热后的气体进入一个气缸，气缸外围有一个活塞，气体膨胀时会推动活塞向外运动。
3. 冷却气体：气缸的另一侧与一个冷源相连，使气体冷却并收缩。
4. 压缩气体：冷却并收缩后的气体由于压力下降而吸回活塞，回到第一步重新开始循环。
斯特林发动机的实验可以通过以下几个步骤进行：1. 组装：将实验所需的斯特林发动机装配起来，通常包括一个气缸、活塞、曲轴和连接杆。
2. 准备：在发动机中加入气体（如氢气或氮气），并将热源放置在适当位置，以便将气体加热。
3. 启动：点燃热源，加热气体，使气体膨胀并推动活塞运动，从而带动曲轴旋转。
4. 测试：测量发动机的性能参数，例如产生的功率和效率。
可以通过改变热源的位置、调整气缸的尺寸和形状来改变发动机的性能。
5. 分析：分析实验结果并推导出发动机的工作原理和性能规律。
可以通过理论分析和数值计算来验证实验结果，进一步深入理解斯特林发动机的工作原理。
斯特林发动机的优点在于高效、低污染和可靠性高，但也存在一些局限性，例如需要较长的启动时间、重量较大、体积较大等。
随着技术的不断发展，一些新型斯特林发动机已经解决了这些问题，并在特定领域得到了广泛应用。
为了进一步提高斯特林发动机的性能，研究人员开发了许多改进器件和技术，例如：1. 调节调速器：将变速器安装在斯特林发动机上，可以更好地控制发动机的转速，从而提高其效率和性能。
2. 节流阀：通过使用节流阀可以调节发动机的输出功率，从而在运行时节省燃料和能源，同时也能降低机械部件的磨损和维护成本。
斯特林发动机原理与制作
斯特林发动机原理与制作斯特林发动机原理与制作2010-11-09 22：20这种发动机是伦敦的牧师罗巴特斯特林(Robert Stirling)于1816年发明的，所以命名为"斯特林发动机"(Stirling engine)。
斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。
斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。
这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气(或氦)作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。
外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。
新型外燃机使用氢气作为工质，在四个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，膨胀做功。
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。
热气机工作原理热气机是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热力发动机。
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。
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。
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。
热力循环可以分为定温压缩过程、定容回热过程、定温膨胀过程、定容储热过程四个过程。
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动手制做动手制做------斯特林发动机模型
斯特林发动机模型什么是斯特林热机？
热气机（即斯特林发动机）的理想热力循环，为19世纪苏格兰人R.斯特林所提出，因而得名。
它是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循
环，而且定容放热过程放出的热量恰好为定容吸热过程所吸收。
热机在定温(T (T1)
1)膨胀过程中从高温热源吸热，而在定温(T2)压缩过程中向低温热源放热。
斯特林循环的热效率为
公式中W 为输出的净功；Q1为输入的热量。
根据这个公式，只取决于T1和T2，T1越高、T2越低时，则越高，而且等于相同温度范围内的卡诺循环热效率。
因此，斯特林发动机是一种很有前途的热力发动机。
斯特林循环也可以反向操作，这时它就成为最有效的制冷机循环。
斯特林循环可以分为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。
在理论上，定容储热量等于回热量，其循环效率等于卡诺循环效率。
两个活塞的运动规律是由菱形传动机构来保证的。
—1878）
斯特林（Robert Stirling，1790
1790—
英国物理学家，热力学研究专家。
斯特林对于热力学的发展有很大贡献。
他的科学研究工作主要是热机。
热机的研制工作，是18世纪物理学和机械学的中心课题，各种各样的热机殊涌而出，不断互相借鉴，取长补短，热机制造业兴旺起来，工业革命处于高潮时期。
随着热机发展，热力学理论研究提到了重要位置，不少科学家致力于热机理论的研究工作，斯特林便是其中著名的一位。
他所提出的斯特林循环，是重要的热机循环之一，亦称“斯特林热气机循环”。
这种循环，是封闭式的，采用定容下吸热的气体循环方式。
循环过程是：①等容吸热加热；②由外热源等温加热；③等容放热，供吸热用；④向冷体等温放热，完成一个循环。
在理想吸热的条件下，这种循环的热效率，等于温度上下限相同的卡诺循环。
利用这种循环的“斯特林热机”，具有很多特点，如采用外燃，或外热源供热等。
由于这种循环是封闭式循环，可采用传热性能好的工质，同时，工质的腐蚀性也可以很小，如氮气、氢气等气体。
充入的气体工质，还可以加大压力，视封闭系统的情况，能够采用远远大于大气压力的高压气体工作，这样可以提高发动机的单位重量的功率，减小发动机的体积和重量。
斯特林热机在逆向运转时，可以作为制冷机或热泵机，这种设想在现代已进入了实用研究阶段。
斯特林循环热空气发动机不排废气，除燃烧室内原有的空气外，不需要其他空气，所以适用于都市环境和外层空间。
18世纪末和19世纪初，热机普遍为蒸汽机，它的效率是很低的，只有3％一
5％左右，即有95％以上的热能没有得到利用。
到1840年，热机的效率也仅仅提高到8％。
斯特林对于热力学理论的研究，就是从提高热机效率的目的出发的。
他所提出的斯特林循环的效率，在理想状况下，可以无限提高。
当然受实际可能的限制，不可能达到100％，但提供了提高热效率的努力方向。
用试管和玻璃注射器制作的斯特林发动机模型
用试管和玻璃注射器做个斯特林发动机,用蜡烛就可以转，用酒精灯大概转速在350左右，还有很大的改进余地。
医疗用品商店。
各种试管、注射器、胶管都有
经过改进，功率大增，体积减小。
最高转速达到900转/分，用个小蜡烛就可以带动一个简易发电机点亮发光管。
发电机就是用0.23的漆包线绕2000匝，铁芯用4个450电直的废主轴。
磁铁就是用两个10mm的磁钢吸在铁质飞轮上。
咖啡杯上的斯特林发动机
这种“热回声”式斯特林发动机里的钢丝刷才起你说的冷热交换作用
我爱模型玩家论坛,?)_*~6w+e4T0M)X7B
这个动力缸是玻璃的（玻璃注射器），所有发动机的动力缸都是玻璃的，塑料注射器的阻力太大。
这个玻璃上没有打孔，照片中的孔在铝合金上，这个孔通到后面的一个延伸到到动力缸的底部的一个槽，和动力缸的塑料堵头联通。
但是manson发动机的玻璃上有打孔（见下图），其实玻璃的切割和打孔很简单的，甚至简单过金属的切断，没想象的那么难，切割我是夹在车床上用金刚砂轮切割，打孔就是用小台钻夹上下面照片中塑料盒里的金刚砂魔头打
3,4,5,6mm m 孔，几分钟内就可以完成。
后听人介绍有玻璃钻头买，下图是我买的3,4,5,6m 的玻璃钻头，不过还没来得及用。
加工玻璃的时候要加水，防止玻璃粉尘飞舞。
注射器上打的孔
manson发动机内部结构后视，注意气缸（注射器管）上有孔
manson发动机前视
原理大概给解释一下：
此发动机有两个冲程，且两个冲程都是做功冲程。
此发动机有两个活塞，图中左边的是配气活塞（活塞和气缸之间有间隙，以便空气在冷热端流动），右边是动力活塞，两活塞是刚性连接。
并被动力活塞封闭成一个与外部隔绝的密封腔体。
当活塞从上止点往下止点（从左向右）移动时，将冷端的冷空气压向热端，冷空气在热端受热膨胀，腔体里气体压力高于大气压，故进一步推动活塞向下止点移动（做功冲程）。
当活塞运动到下止点时，图中管道C的X开口和动力气缸的开口X接通（exhaust处），热空气通过管道C排出到外部。
由于飞轮的惯性作用，活塞将从下止点向上止点（从右向左）移动，此时残留在热端的热空气将被压向冷端，进入冷端的热空气被冷却后收缩，将引起腔体内的气体压力下降到低于大气压，故动力活塞在外部大气压的作用下进一步向上止点（向左）移动（也是做功冲程）。
当活塞移动到上止点时，管道B被接通，外部的冷空气通过此管道被吸入腔体（因为此时腔体内的气压低于大气压）。
如此往复循环。
下图，是分解图：对照我以前发的照片应该可以明白此发动机的原理和制作方法了吧？
斯特林发动机做模型注意几点;
我认为要效率高转速快，主要在于与气体温度差和活塞直径，它决定了活塞的最佳行程。
假如冷却的气体温度为t1，加温后为t2，那么这个温差t，决定了气体的膨胀度V，再用V除以气缸的截面积，得出活塞行程L，然后再以这个L为参考值，考虑各种系数，最终决定L值，就得出了L1的长度了。
不知道我这种思路对头吗？
请赐教。
排气口大小也很重要。
再者要考虑大小活塞的直径比，因为发动机运行时腔体的容积也在变化制作中注意几点：
1.一定确保将发动机的摩擦阻力减到最小，只要能转起来，获得经验后再考虑如果提高功率和转速。
我在所有连杆处都加了轴承，并且配气气缸堵头滑动摩擦处用了赛钢塑料（带自润滑），其实不用轴承和赛钢塑料也可以，不过第一次做还是努力点好。
2.L1和L2的夹角是90°
3.一般情况下L1大于L2，这样做的效果是小温差容易转动，制作容易成功，但是如果要追求大功率和高转速，L1＝L2或大于可能更好。
我是试验出来的，分析起来估计是L2越大压缩比也越大。
4.连杆也不可以太短，要不配气活塞容易晃动，增加运行阻力。