斯特林引擎在小作坊应用的可行性

【摘　要】斯特林引擎是一种外部加热式闭式循环活塞式引擎，也就是说只要能给它提供热量它就能够工作，这个热量可以由太阳能，原子能，蓄热装置，包括小作坊产生的废热提供。如果我们能够充分的利用小作坊产生的废热充当斯特林引擎动力装置的热源，给机械设备提供动力，无疑是件利国利民的事。

【关键词】斯特林引擎;废热;动力装置;小作坊

斯特林引擎是一种高效率的能量转换装置。现在，我们来对斯特林引擎的工作原理简单介绍一下。为了更好地阐述其工作原理，我们将举例子说明。用一个容器，把橡皮绑在容器口上，我们知道，橡皮受热时会膨胀，冷却时会缩收，这是因为气体受热产生压力作用在橡皮上，如果我们放入一个活塞，也可以叫做移气器，活塞直径比容器的内径小一些，当活塞上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由于容器底端加热，因此气体受热膨胀，气体经由活塞与容器间的空隙来到橡皮，使橡皮膨胀。当活塞下移时，容器内的气体被挤至容器上端，此时由于容器上端为冷却区，因此气体被冷却收缩，使得橡皮缩收，如此，不断使活塞自由上下移动，也可以看到橡皮会不断膨胀及收缩。由以上我们可以知道活塞上下移动导致气体在冷热两个容腔来回流动，故这样的活塞也有移气器的美称。

根据斯特林引擎工作原理，可知，以该结构为动力源，该结构就必须有冷热两个容腔，需要外界热源给其中一个容腔加热，使两个容腔产生温差。分隔冷热容腔的活塞本身是不会动的，起初必须有一个外力使活塞上下移动，而且该活塞要靠一定的惯性上下移动，再加上橡皮缩收，在容器内产生气流，对活塞有一个推力作用，使得活塞不断的运动。加热容器内的气体温度越高，橡皮膨胀越大，缩收时气流就越大，推力也就越大。总的来看，是热能转换成机械能的过程。我们知道靠橡皮缩收所提供的动力是很小的，是不可能完成需要动力较大的转动设备运转。因此，对于斯特林引擎不仅要解决好热源，还要解决如何提高其传动动力。

目前，斯特林引擎已经广泛应用在水下动力，空间站动力，热泵空调动力，车用混合推进动力等方面；但是由于其造价成本高，热损失大，还不能商品化的用于小作坊。其实，在生活中，一些小作坊产生的废热也是相当可观的，这些热量严重的影响到了人们生活的舒适度，若能将这些废热变废为宝，用作斯特林引擎的热源，造福人民，那该多好呀！下面，我们将从几个方面对斯特林引擎运用于小作坊的可行性进行分析。

根据斯特林引擎原理可以知道，任何一个斯特林引擎动力机都需要外界提供热源，这样斯特林引擎动力机才能不断地向机械设备提供动力。细加分析，斯特林引擎动力装置工作必须要有两腔，一个加热腔，一个冷却腔。在小作坊废热发生处工作，发热源分散，散发出的热量不能够集中，也就是说，废热不能集中地给加热腔加热，冷却腔也会受热而温度升高，导致温差缩小，甚至不能产生温差。这样斯特林引擎动力机也就工作不起来。所以说，如何能够把废热集中给加热腔加热，算是个难题，幸运的是，现在可以通过一些导热手段，缓解了这一难题，这就是说，斯特林引擎在小作坊运用的热源问题是可以解决的，从这一点看是可行的。

我们知道，斯特林引擎在运用过程中，光有热源是运动不起来的，必须先有一个驱动动力活塞，靠一些惯性作往复运动，这样才能不断循环运动。所以，在运用斯特林引擎动力机在小作坊工作，外部机械传动设备的设计也比较重要，一般采用曲柄机构与动力活塞相连结。当曲轴旋转时，活塞就会被带上带下，往复运动。在前面我们介绍斯特林工作原理时，提到橡皮膨胀，缩收提供动力，当然在小作坊中斯特林动力装置的应用，用橡皮是不足以提供动力的，对此，我们有α型--又称双气缸型、β型—又称为同轴活塞型、Y型—一个具有两个独立气缸，可供我们选择，视具体设备具体应用，就能提供足够的动力了。

从斯特林原理看，它在小作坊中的应用是可行的，不过，小作坊的环境复杂多变，选用的材料必须耐高温耐腐蚀。随着材料科学、机械设计制造工程学的不断发展，在不久的将来，一定能制造出物廉价美并广泛被应用在各种小作坊的斯特林引擎动力装置。在我国经济迅猛发展的今天，国民物质生活水平不断提高，对精神生活方面的欲望越来越强烈，对生活的质量不断提出新的要求。环境保护，废物利用思想深入人心，促使人们对斯特林引擎的研究与利用只会加强，不会削弱。因此，斯特林引擎应用前景是广阔的，它的研究工程是美好的。

【参考文献】

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