斯特林热机发展综述
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式热机，其工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 加热过程：斯特林发动机的工作循环开始于加热过程。
在这个过程中，工作气体（通常为氢气或氦气）被加热并膨胀，进而推动活塞向外运动。
加热源可以是燃烧燃料、太阳能或其他形式的热能。
2. 膨胀过程：当活塞被推向对侧时，工作气体被压缩到更高的温度和压力下。
该过程中膨胀气体的压力能被转化成机械能，从而驱动发动机的输出轴。
3. 冷却过程：经过膨胀过程后，工作气体进入到冷却器，与外部环境进行热交换。
在这个过程中，工作气体的温度下降，从而回到初始状态。
4. 压缩过程：在冷却过程结束后，活塞再次向内移动，将工作气体压缩，使其温度和压力上升，为下一个加热过程做准备。
整个工作循环是一个封闭系统，通过不断重复以上步骤，将热能转化为机械能，从而驱动发动机运转。
斯特林发动机与内燃机相比，没有爆燃和排气过程，因此噪音和污染较低。
同时，斯特林发动机还可以使用多种类型的热源，如太阳能和生物质能，具有较高的灵活性和可持续性。
斯特林热机的可行性分析与展望
斯特林热机的可行性分析与展望斯特林热机是一种基于热力学原理运作的热机，通过热量转换为机械功，具有高效、低排放等优点。
斯特林热机的可行性分析与展望是目前工业界和学术界都比较关注的研究领域。
1. 可行性分析斯特林热机可行性分析主要从以下几个方面入手：1.1 原理分析斯特林热机的原理是通过两个恒温热源形成温差，使工作物质在两端做功，从而转化热能为机械能。
这种转换是通过循环运行的，即工作物质在不同温度下进行压缩和膨胀，完成功的交换。
这种原理与燃气轮机和蒸汽轮机等传统热机不同，不存在燃烧生成废气等问题。
1.2 效率分析斯特林热机的效率可以达到理论极限，即卡诺循环效率。
这是因为斯特林热机采用了内部循环的方式，减少了能量的放散和浪费。
此外，斯特林热机不需要传统热机中的冷却装置，也减少了能量的浪费。
1.3 应用分析现今市场上还没有成熟的斯特林热机产品，但是随着环保意识的增强和科技的不断创新，斯特林热机在一些特定领域内已经开始得到应用，如超导材料制冷、太阳能供电等。
2. 展望虽然现今斯特林热机的应用较为有限，但是随着科技和环保意识的不断提高，斯特林热机也将有着广阔的发展空间和应用前景。
2.1 能源利用斯特林热机可以利用各种热源来进行驱动，如太阳能、海洋热能、核废料等，燃烧产生的废气也可以被利用。
这种能源吸收和利用的多样性将促进可再生能源的应用与普及。
2.2 工业应用斯特林热机具有低排放、高效等特点，可以用于工业生产过程中的一些热能回收、制冷和发电等领域，促进企业的绿色生产。
2.3 航空和航天应用斯特林热机可以应用于飞行器的供电和制冷，并且符合航空、航天领域的技术和安全标准，可以为航空、航天产业提供新的技术解决方案。
3. 结论斯特林热机作为一种新型的高效热机，具有广阔的发展空间和应用前景。
随着科技的不断革新和环保意识的提高，可以预见，斯特林热机将在未来的各个领域内得到更加广泛的应用，为经济发展和环境保护做出更大的贡献。
斯特林热机
斯特林热机机电1213班张古琴12223083 076 一．什么叫做斯特林热机？斯特林热机也叫做斯特林发动机，由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。
由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。
外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。
只要热腔达到700℃，设备即可做功运行，环境温度越低，发电效率越高。
外燃机最大的优点是出力和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。
但是，斯特林发动机还有许多问题要解决，例如膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高，热量损失是内燃发动机的2-3倍等。
所以，还不能成为大批量使用的发动机。
二．哪些过程是吸收过程？斯特林热机采用封闭气体进行循环，工作气体可以是空气、氮气、氦气等。
如图1所示，在热机封闭的气缸内充有一定容积的工作气体。
汽缸一端为热腔，另一端为冷腔。
置换器活塞推动工作气体在两个端之间来回运动，气体在低温冷腔中被压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功。
斯特林发动机
斯特林发动机摘要斯特林发动机不仅理论热效率高，等于卡诺循环效率，而且作为外燃机其排放特性非常好，所以近三十年来一直是研究的热点。
本文主要写了斯特林发动机的循环过程分析、优缺点、应用等。
关键词：斯特林发动机，斯特林循环，机械效率一、斯特林机简介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，即卡诺循环效率。
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。
斯特林机可用氢、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。
二、斯特林机的循环过程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。
斯特林循环可以分为4个过程：① ② ③ ④①a→b 定容回热过程:动力活塞停留在它的上止点附近,配气活塞上行，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。
②b→c定温膨胀过程：配气活塞继续上行，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。
③c→d定容储热过程：动力活塞保持在下止点附近，配气活塞下行，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。
④d→a定温压缩过程:配气活塞停留在下止点附近，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。
斯特林循环与卡诺循环比较，前者由两个等温过程和两个等体积过程所构成，而后者係由两个等温过程和两个绝热过程所构成。
换言之，斯特林引擎循环以两个等体积的吸热与排热过程，取代卡诺循环的两个绝热过程。
斯特林发电机简介
斯特林太阳能发电机25KW太阳能斯特林发动机1816年，苏格兰牧师罗伯特•斯特林（RobertStirling）发明了一种独特的外燃热机。
这是一种外燃的闭式循环往复活塞式热气机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。
此种热气机被称为斯特林发动机。
时隔近200年后的今天，伴随太阳能发电技术的开发，这种斯特林机正在被应用在太阳能光热发电领域。
记者日前获悉大连星火新能源发展有限公司研发成功25KW太阳能斯特林发动机，就此采访了该公司总经理王振声。
中国储能网：请简单介绍一下斯特林发动机的特点和当前的应用范围？王振声：斯特林发动机也称外燃机，它的发明距今已有近200年时间，和蒸汽机的历史差不多，它的特点首先是燃烧连续，由于工质不燃烧，因此没有内燃机的爆震现象，噪音低；其次可以使用任何燃料，其燃烧室在外，燃烧的过程与工质无关，适用于各种热源，对燃烧方式无特殊要求，体积小、重量轻、噪音低、寿命长、维护方便、燃烧效率高。
这种热气机目前在世界上应用于军事领域较多，特别是在潜艇上的应用十分广泛。
中国储能网：太阳能斯特林发动机的工作原理是怎样的?王振声：太阳能斯特林发电系统通过太阳能聚焦装置收集太阳光，再反射到系统的集热器上，巨大的热量加热斯特林发动机中的惰性气体（一般是氦气），气体受热膨胀推动活塞运动，从而带动发电机发电。
中国储能网：相对目前太阳能发电领域主流的太阳能发电技术，斯特林发动机应用于太阳能热发电领域的优势在哪里？王振声：光伏方面，无论是单晶硅、多晶硅或薄膜电池技术应用在光伏发电上的光电转化效率一般都在8%—15%左右，而且其转化效率衰减快，一般3—5年就衰减5—8%。
而且目前应用较广的多晶硅太阳能发电技术，其多晶硅生产过程本身就是一个高污染、高排放、高耗能的过程，生产能耗需要3—5年才能回收；光热方面，目前应用较多的太阳能槽式、塔式光热发电的光电转化率也只有9%和11%。
相比之下，碟式太阳能斯特林光热发电的光电转化率高达33%。
行业技术简介
行业技术简介一、斯特林发动机简介1、斯特林发动机的原理与基本结构斯特林发动机又称为热气机，是一种外燃机，即依靠外部的热源对其密封在机器中的工质进行加热，进行闭式循环。
斯特林发动机对外燃方法无特殊要求，只要外部热源的温度高于机器中工质的温度即可，因此加热方式灵活：既可以使用传统的化学燃料，又可以使用太阳能、生物质能，地热或者利用工业余热作为热源。
根据斯特林发动机的设计要求，热源可高可低，几十度的温差即可使其运转起来。
斯特林发动机在运转的过程中，预充于机器内部的工质通过不断的吸热膨胀、冷却收缩的循环过程实现连续的做功。
斯特林发动机与内燃机最大的区别是：它在做功时，不是通过燃料在气缸内部瞬间升到很高的温度和压力进行爆震去推动活塞，而是依靠外部的热源对其热膨胀气缸持续传热，由机器内部不断升温升压的工质去推动活塞做功，因此在工作时较内燃机要平稳，而且噪音要小很多。
从工程热力学的理论上，斯特林发动机利用的是斯特林循环原理（如上图示意）。
理论上，发动机中的工质遵循斯特林循环，即在一个循环过程中依次经过等温压缩（1-2），等容吸热（2-3），等温膨胀（3-4），等容放热（4-1）的过程。
理想状态下，其循环的效率等于同温限下的卡诺循环效率。
但实际上，由于机器在不同结构下的传热损失，机械损失，工质泄露等原因，斯特林发动机的实际热效率远低于卡诺循环。
设计成熟的斯特林发动机的热效率一般为35%~45%。
常见的斯特林发动机按基本单元的结构形式可分为双活塞式（α型）和置换式（也称配气式，按照置换活塞（displacer piston）和动力活塞（power piston）的布置形式又可分为β型和γ型），其中双活塞式的机器按照其作用形式又可分为单作用式和双作用式。
以下图中的一台α型斯特林发动机为例，其循环系统的基本单元组成如下图所示，依次包括压缩活塞、压缩腔（冷缸）、冷却器、回热器、吸热器、膨胀腔（热缸）、膨胀活塞，工质被封于之间的腔室及换热器中，进行闭式循环。
太阳能斯特林发动机调研报告
一．太阳能斯特林发动机的研究意义进入21世纪，人类社会面临着严重的能源紧缺和环境污染。
传统能源中的石油和天然气将在未来几十年内耗尽,煤尽管还能用一二百年，但它会对生态和环境带来很多的副作用。
在世界范围内的能源危机中，中国更是首当其冲。
因此研究开发无污染、可再生的新能源与能源转换技术是科技界的当务之急[1]。
从能源管理角度来讲,太阳能是产生动力的可再生和不可耗尽的重要能源之一。
把太阳能转换成机械能的有几种方法。
其中理论上可达到最大效率的是斯特林发动机(或热气机)。
斯特林发动机是一种简单的外燃机。
这是罗伯特·史特灵在1816年（英国、专利号4081)就提出的概念。
和内燃机相比，这种发动机效率高、污染小、噪音低等优点。
可以应用在许多领域内中作为清洁高效的动力机, 对节能减排、保护环境有重要意义。
二．斯特林发动机的原理斯特林发动机是利用高温高压的氢气或氦气作为工质, 通过2个等容过程和2个等温过程可逆循环( 图1) 。
气缸中装有2个对置的活塞, 中间设置1个回热器用于交替的吸热和放热, 活塞和回热器之间为膨胀腔和压缩腔。
膨胀腔始终保持高T max, 压缩腔则始终保持低温T min。
由图1可见, 斯特林循环由以下4个换热过程组成: 1- 2为等温压缩, 热量从工质传递给外部低温热源; 2-3 为等容过程, 热量从回热器传给工质; 3-4为等温膨胀,热量从外部高温热源传递给工质; 4-1 为等容过程, 热量由工质传递给回热器。
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。
斯特灵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。
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。
图1.斯特林循环下面是一台斯特林发动机示意图：发动机内的气体是循环加热的（通过酒精灯）并且膨胀推动动力活塞（图中蓝色）向上运动,同时黄色活塞也向上运动。
效率最高的热机
效率最高的热机——斯特林发动机热机是指各种利用内能做功的机械。
是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机等。
热机在人类生活中发挥着重要的作用。
现代化的交通运输工具都靠它提供动力。
热机的应用和发展推动了社会的快速发展，也不可避免地损失部分能量，并对环境造成一定程度的污染。
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%到5%左右，即有95%以上的内能没有得到利用。
到1840年，热机的效率也仅仅提高到8%。
现代柴油机的效率在34%到45%左右。
伦敦的牧师罗巴特·斯特林（Robert Stirling 1790—1878）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。
斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”（Stirling engine）。
斯特林发动机是独特的热机，因为他们实际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。
总能效率达到80%以上。
气体在热置换气缸内，受移气活塞的推动，在冷端和热端来回流动。
空气流动到热端时，受热膨胀，推动动力活塞向外运动。
空气流动到冷端时，受冷收缩，吸引动力活塞向内运动。
动力活塞就向外输出了动力，带动曲轴转动。
斯特林发动机是一种外燃机，工作时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。
因为空气受冷受热都做功，所以斯特林发动机的理论效率比内燃机高，因为内燃机工作时，高温的尾气中的能量都浪费了。
已设计制造斯特林发动机有多种结构，可利用包括太阳能在内的各种能源，在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用。
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斯特林热机发展综述1丁国忠张晓青郭方中胡兴华张春萍华中科技大学能源与动力工程学院制冷与低温工程系武汉430074Email:ding_guo_zhong@摘要：在当前能源紧张的情况下，利用太阳能发电技术成了政府和企业非常关注的重要课题，本文论述了太阳能斯特林热机的发展，针对实际应用中的难点问题进行了讨论，为太阳能斯特林热机的发展提供参考。
关键词：斯特林热机，太阳能，综述1.引言能源问题成了一个世界性关注的焦点，在石油和煤炭资源逐渐减少的今天，对于可再生能源的利用获得了很多政府的资助和支持。
我国863和973国家项目都提高了对太阳能等可再生能源利用项目的资助。
太阳能作为地球最大的可再生能源，在近年来获得了更多的利用和发展，中国也成为了太阳能热水器生产的最大输出国，太阳能光伏电池也得到了迅速的发展，但是利用太阳能效率最高的斯特林发动机在中国的发展却非常不够，在日本每年都有斯特林发展的技术论坛。
本文将对斯特林热机的发展和关键问题进行讨论。
目前我国电力供应持续紧张，无法满足人们生产和生活需要，同时，采用化石燃料供电对环境造成了严重污染，因此，新能源发电方式越来越引起社会的热切关注。
斯特林热气机是完成热功转换的高效装置，并且对热源品位要求较低，适于以热能形式利用太阳能。
近年来，发达国家加快对斯特林太阳能热发电方式的研究，其研究的方向主要集中在提高系统稳定性和降低系统发电成本方面；我国曾有少数科研院所从事过船用斯特林热气机、燃烧式（以麦杆等为燃料）斯特林热气机的研发工作，但最终以电能形式利用太阳能的斯特林发电系统尚未见成功实例。
2.斯特林热机的发展2.1 斯特林热机发展概况最早的斯特林热机源于1816年斯特林发明的回热式热机，专利号是4081，此热机小，功率输出是100W-4kW，并且它很快就被随后的内燃机所取代。
1864年Ericsson发明了使用反射镜加热排出器气缸热端的太阳能驱动的热空气机[1]，随后几年做了一些改进。
第二代斯特林热机始于1937年，荷兰的飞利浦公司采用新材料技术把斯特林推上了一个很高的水平，在对传热和流体物理知识更好的理解下，对结构也做了重大改进，其中最重要的是菱形结构设计，提高了热机的稳定性。
为乡村和偏远地区使用的斯特林也得到很多的发展，比如古朴塔[2]研究了1.9kW太阳能驱动的热机，热机效率5.7％，整个效率是2.02％。
随后产生了带透明石英窗口的斯特林热机、带集光收集器的斯特林机和太阳碟式热机技术。
在大量太阳能技术中，碟式斯特林系统被认为拥有最高的太阳能到电能的转换效率。
在太阳能碟式斯特林系统中一般采用高温高压氦气做工质的斯特林热机。
其热电转换效率大约40％。
太阳碟式热机技术是最老的太阳能技术之一，上世纪70年代末和80年代初，Advanco Corporation、United Stirling AB、McDonnell Douglas Aerospace Corparation(MDA)和美国能源部及NASA喷气推进实验室都研究了现代太阳碟式热机技术。
Davenport等[3]报道的第二代碟1本课题得到国家自然科学基金（50576024）和博士点基金（2003 0487046）资助。
式斯特林发电系统瞬时峰值功率23.3kW、效率26％。
代表系统有4-95(25kWe)，STM 4-120(25kWe)和SOLO 161(11kWe)。
现代碟式斯特林系统安装费用大约为10000$/kW，随着技术的发展将来有希望降到3000$/kW，实现市场化目标。
西方各国的研究机构正在积极推进和发展高效、长寿命、高可靠性的Solar/Gas混合的蝶式斯特林太阳热发电系统，都在致力于关键技术上的突破、成本的降低及商业化和推广应用。
美国的几家热气机公司正在研究开发25kW双作用式的自由活塞式的斯特林发动机[4]；中国科学院电工研究所从上世纪70年代末期就开始从事太阳热发电的研究，目前该所正在进行10kW碟式斯特林系统的示范化工程[5]。
上海711研究所已开发出110kW级斯特林机（使用常规燃料），北京农业大学已开发出5kW级斯特林机（燃玉米芯）[6]。
2.2 碟式斯特林机的应用碟式抛物面太阳热发电系统是抛物形碟式镜面将接受的太阳能集中在其焦点的接收器上。
主要部件有太阳碟、电转换单元等。
碟式斯特林系统跟踪太阳运动，把太阳能集中到一个穴型接收器转换为热机/发电机的驱动热源。
接收器吸收这部分辐射能并将其转换成热能。
在接收器上安装热电转换装置，比如斯特林发动机或朗肯循环热机等，从而将热能转换成电能。
斯特林热机具有高的热能转换机械能效率超过40％，高功率密度40-70kW/liter（太阳热机）、长效低维护费用的潜力等优点。
由于碟式集热装置具有较高的光学效率，并因其采用双轴跟踪，具有较低的跟踪误差，从而保证了较高的热电转换效率，在太阳能斯特林发电系统中应用较多。
近20年来，碟式集热系统在西方发达国家得到了迅速发展，单元系统的容量从2kW发展到50kW。
用氦气或氢气做工质其工作温度可达800℃，斯特林发动机能量转换效率较高。
碟式系统可以是单元式的，也可以是集群式的。
碟式斯特林系统是模块化结构，在过去的20多年中，美国、德国、日本和俄罗斯的公司建造了8个不同的碟式斯特林系统，发电功率从2－50kW范围。
第一个由ADV ANCO公司建造的25-kW系统获得了净太阳能到电能的转换效率29.4％。
这个系统使用了玻璃面碟直径10.5m，一个直接绝热的接收器和一个联合斯特林4-95 Mark II动力斯特林热机。
即便是这些系统也仅用于示范，也就是商业运行前的测试阶段[6]。
目前正在向商业化方向发展的碟式斯特林系统主要有4个：美国的SAIC/STM，SES、WGA系统和欧洲的SBP系统（两个典型系统如图1、图2 所示）。
碟式抛物面集热系统也有不足之处，主要表现为机构复杂，运行维护费用较高。
图1 SES碟式斯特林发动机图片图2 SAIC/STM碟式斯特林发动机系统2.3 斯特林热机的结构及低温差应用的特点斯特林热机的结构有三种基本机械结构α型、β型和γ型。
α型结构不使用排出器，β型结构中排出器和功率活塞安装在同一气缸中，而γ型结构中排出器和功率活塞分别安装在不同气缸中。
双作用活塞布局的γ型结构理论上具有最高的机械效率。
为适应太阳能利用的低温差斯特林热机具有如下特征：排出器与功率活塞的扫气容积比更大；排出器及其气缸直径更大；排出器更短；排出器气缸两端板具有更大有效传热表面；排出器行程更小；转速更低；可以使用自由低品位热源。
斯特林热机的理论效率与卡诺循环相同，所以热机效率在典型温度范围927-1073K ，转速2000-4000rpm 内是30－40%。
功率活塞和排出器的运动要求一个合适的相位差，这个相位差对热机效率有很大影响，传统热力学理论解释不了这个现象，华中科技大学制冷与低温工程系通过多年的斯特林机的研究，提出了用波动理论进行建模的网络可行性方案，并取得实际效果和成果。
斯特林热机的回热器也是一个关键部件，也需要应用波动理论进行研究与设计优化。
3. 太阳能斯特林热机的关键难题与解决方案设想理论上斯特林循环具有卡诺循环一样的热效率，并且可以使用外挂热源，具有多种优势，但是在实现过程中，还有一些问题没有解决好，导致应用远远不如内燃机。
由于工作气体是密闭在工作空间内，所以对于工作气体有一定要求，当前选择氦气为工作介质的为多，选用氢气需要解决材料的放气问题。
第一个是设计计算采用的经典热力学计算的局限性。
对于发动机的设计还是沿用经典热力学理论，经典热力学理论解决的是宏观现象，而实际上工作腔中的工作气体压力处于压力波动过程中，那么就要求膨胀活塞和压缩活塞具有一定的相位关系，这个相位关系的严格要求得到了广大斯特林发动机工作者的共同认识，但是气体在工作腔中的流动是交变流动，因此多年来设计的回热器都没有受到足够的重视，在热声斯特林热机的研究进程中，逐渐认识到回热器中的热量存储是一个交变过程，需要应用波动理论来进行解决。
根据阻抗匹配原则进行计算设计，在热声热机的研究中得到了应用。
第一个方案是研究5部件的频率谐振。
这其中回热器是可调部件。
（当机械工作频率和加热器热源温度一定时）建立回热器频响特性数据库。
便于不同机器工作频率及热源温度的选择。
采用热声热机的实验台架，按照热声热机的实验方法来测量计算和建模。
第二个方案是研究回热器动态摩擦因子。
它与压力降和流率的幅值相关。
建立回热器在不同振荡压力和流率下摩擦因子数据库。
)sin(222m oscm g m h t f A X d x P φωρ+=∂∂− （1）m φ是质量流率的相角 振荡流摩擦因子由实验得到的流率和压力降幅值决定。
oscm f 第三个方案是采用参数辨识，直接对回热器在振荡流动工况下的压力降以及频响特性研究。
同时测量压缩缸、膨胀缸的压力，进行傅立叶变换，分析能量峰值，考察5部件的频率匹配关系。
同时根据测量的压力、速度以及相位关系可以计算声功以及耗散功（参考两传感器测量声功以及热耗散函数测量）。
如果按照传统热力学分析也要加上流率项，这样再做数值计算才能较好设计出转速和扫气容积之间的关系，得到发动机的性能曲线。
Can Cinar 制造和测试的γ形斯特林发动机的输出功的影响情况如下：图3 不同气体和充气压力对输出功的影响图4 不同传热面积对输出功的影响从这两个图形可以清楚看到，斯特林发动机的工作介质和充气压力会影响最佳转速，反过来转速会对应一个最大输出功。
第二个难题是换热器与热源的耦合问题。
热端换热器与外热源的连接也成了一个难题，需要针对不同应用环境进行定量设计。
对于热交换器来说，实际上是个很大的难点，国外在报道发动机的进展的时候都略去了换热器的情况，但是它们显然对斯特林热机性能有很大影 响，还需要做细致的分析与制造。
4.发展前景由于国家能源政策的指导和促进作用，尽管斯特林热机在设计和制造上还有一些困难，但是对于发展可再生能源却是一个非常好的动力系统。
相信随着国家和企业的投入，斯特林热机会走上快速发展通道，为我国能源结构提供一个新的途径。
参考文献[1] Rizzo JG. The Stirling engine manual. Somerset:Camden miniature steam services,1997.[2] Gupta RK, Deshpande AM, Brave KM. Developmen of 1kW solar powered reciprocatingengine for rural applications. In:International Solar Energy Congress,New Delhi.1978,p2016-2020[3] Davenport RL, Butler BL et al. Operation of second generation dish/Stirling power system.In:Proceedings of the ASES 2002 Solar Conference,Reno,2002.[4] 太阳能热发电技术[5] 碟式斯特林太阳能热发电系统经济性分析[6] 关于斯特林发动机和节能A review of Stirling engine progressDing Guozhong , Zhang Xiaoqing , Guo Fangzhong , Hu Xinghua , Zhang Chunping School of Energy and Power engineering,Huazhong University of Science andTechnology,Wuhan,430074AbstractSolar power is a noticeable issue for governments and enterprises under the condition of energy strain.The article describes a review of the Stirling engine driven by solar power, and discusses some difficulty of applying Stirling engine and will be helpful to the progress of Stirling engine.Keywords:Stirling engine Solar power Review。