斯特林发动机模型搜集
星期六, 三月 31st, 2012斯特林发动机的历史
1816年9月27日，罗伯特·斯特林向在苏格兰爱丁堡的大法官法庭申请了一项关于他开发的节能装置的专利。就职业而言，罗伯特·斯特林事实上是苏格兰教会的会长，并且他直到86岁高龄依旧在为大家提供服务。但是他在空闲时间于自己开设的工场内开发热机。
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。
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，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。
斯特林发动机动画演示
下面是一台2.670斯特林发动机的动画演示。
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）向右运动。当动力活塞运动到最右边时，黄色连杆迫使松配合的红色活塞（在机器左半边内）将气体挤压到机器较冷的一边。在较冷一边的气体将热量散失到外界并且收缩，并把蓝色活塞拉向左边。气体在此转移，被挤压回发动机的较热区域，如此循环往复。
斯特灵发动机的气体循环也能反向，由温度差动而改变旋转的方向（并且可以提供致冷）。
比较直观的原理动画：
这里还有一本书:《斯特林发动机（引擎）原理与手工制作及组装》 http://www.doc88.com/p-39790055464.html
看完书，明白了原理，下面就应该看看实物了
磁控斯特林发动机：http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=347798&extra=&page=1
http://you.video.sina.com.cn/happymodel
茶杯上驱动的斯特林热机： http://v.ku6.com/show/XrcwOTPxqzpAITqf.html
金属手工制作的：
制作步骤： http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=260286&extra=&page=1
精品欣赏:
更牛的人用来作电脑散热：
微星近日介绍的ECOlution散热器，据称采用了“斯特林发动机”（Stirling engine）理论，可用于芯片的散热工作。
“斯特林发动机”（Stirling engine）是一种独特的热机，因为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。微星设计的这种芯片组散热风扇采用无电源设计，等同于“被动式”散热器，此散热器的最大好处是无需任何电力供应，以节省能源消耗。
实际上大多数的企业环境中数以百计的计算机采用“主动式”散热技术，为了消除掉芯片表面的热量而消耗了大量的电力。据解释，此测试版散热器基于“斯特林发动机”技术，当热量聚焦到该系统，产生的压力推动位于散热器中央的活塞，活塞的运动推动向上旋转的齿轮，从而带动风扇。芯片组产生的热能转化成了动能，同时热量被发散出去。
微星解释这种散热器能把70%的热功率转化为动能，但是必须注意，需要有足够的热量才能旋转风扇的叶片，如果芯片组不够热，那么整个系统将不工作。
微星将在今年的CeBIT 2008上展出这款产品。
动手制做–斯特林发动机模型 http://china-heatpipe.net/heatpipe05/2008-1-27/–_48.htm
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。
玩累了吧，上盘饺子（视频）：
《饺子的力量 低温 斯特林 温差发动机 Stirling engine 能源再利用》
http://www.tudou.com/programs/view/i4WYxTAr39o/
这里有大量制作经验: http://bbs.5imx.com/bbs/search.php?searchid=848&orderby=lastpost&ascdesc=desc&searchsubmit=yes
这里有245M资料可以下载: http://down.gougou.com/down?cid=1302720684
新增几个视频:
体温能能启动的斯特林 发动机 http://v.youku.com/v_show/id_XMjEyMTU1OTM2.html
“灯光”驱动的发动机 http://v.youku.com/v_show/id_XNzIwNDY1MTI=.html
用低温（果冻）驱动的斯特林发动机模型 http://www.tudou.com/programs/view/rxVahnBDh-c/
最过瘾的: http://v.youku.com/v_show/id_XMTAzMDYyODU2.html
转速突破3200转分，斯特林模型: http://v.youku.com/v_show/id_XMTE4MTY1NTY4.html
数量最多的斯特林视频: http://www.soku.com/v?keyword=%22%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%9E%97%22&orderfield=1&ext=2&curpage=1
这是蒸汽机原理：
转载来源: http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=285296
斯特林发动机的种类
1.alpha型
2.beta型
汽缸和温差气室合二为一，其中移气胴体和活塞运动的相位差，由连杆和曲轴等构成的连动机构完成，但控制移气胴体的连杆须穿过活塞，制程精度要求较高。著名的连动机构，是1953年梅杰（R. J. Meijer）发明的菱形连动机构（Rhombic Drive Mechanism），这型斯特林引擎的连动机构可以减少活塞所受的应力。
配气活塞式发动机，只保留了一个缸，底部受热，上部冷却，大大减小了体积。是比较流行的趋势。
3.gamma型
4.gamma的变种
a. martini型
b. ringbom型
c. 自由型
5.转子发动机型
6.double-acting piston engine
称为瑞尼那组合（Rinia arrangement），将四个汽缸和活塞组合起来，利用“斜盘”（swash plate）或齿轮装置维持相邻活塞往复运动时的相位差（
）
瑞尼那组合（示意图）；实际运用时将四个汽缸和活塞组合成环形，利用斜盘（透视图的左方）维持相邻活塞运动的相位差
7.The thermodynamic generator
8.自由活塞式
这个是美国宇航局的35W太空核能发电方案
活塞和移气胴体之间，未必要用机械式的连动机构来保持运动时适当的相位差，公元1974年贝尔（W.Beale）利用共振现象（resonance）以及巧妙的气压差和机械弹簧，使得活塞和移气胴体往复运动时具有必要的相位差。自由活塞型的斯特林引擎也有许多不同的设计，其中美国太空总署葛林实验室研发的自由活塞型斯特林引擎，在极有限之尺寸之内，简洁处里这型引擎的诸多难点，堪称杰作
9.斯特林抽水机
The fluidyne
前面几种alpha型，beta型，gamma型。
alpha型能实现较大的功率。gamma型能在小温差下工作。
那个转子发动机型的因为工艺要求较高，没找到有人做出成品。
那个自由活塞式，据称是“更高效的”斯特林引擎。
那个斯特林抽水机，国外已有人做出模型，视频看能抽几十厘米的水，水很小，不过已经很不错了。
转载来源:http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=338165
热声效应（thermo acoustic）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，这声音其实是热机的另一总输出形式。空气振动形成声音，声音发生时，各“局部空气”（parcel）会发生膨胀和位移。如果“局部空气”被压缩后，被加热，再膨胀，对周围空气作较大的正功；这“局部空气”又先被冷却，再被压缩，作较小的负功（周围空气对其作较小的功）。虽然这“局部空气”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，而把热能转换成声音振动的能量，增加声音的强度。此即所谓的热声效应。
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。
图4-6所示为驻波型斯特林引擎，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。热片堆近共振腔闭口端温度较高，另一端温度较低，于是延轴向的温度梯度（temperature gradient）相当大。当驻波发生时，热堆片中的“局部空气”（工作流体）向闭口端位移，而被压缩，同时移向热片堆高温处，该局部空气在热穿透深度（thermal penetration depth）以内的部分会被热片堆加热，使温度升高，随即膨胀对周围空气做较大的正功，驻波之能量加大，“局部空气”随即膨胀，同时移至热片堆之冷端，当能量增加的驻波再度压缩这“局部空气”时，此“局部空气”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。热能于是不断变成驻波的能量。这声波的机械能可用来推动热声致冷机或用来发电。
驻波型热声斯特林引擎之热片堆（stack）。实物照片的左方为驻波型热声斯特林引擎；右方为热声斯特林致冷机。驻波型热声斯特林引擎产生的驻波可用来推动热声斯特林致冷机，液化气体。
驻波型热声斯特林引擎的工作流体，并未完全符合热机循环的过程，所以效率较低。约1998年开始Ceperley、日本Yazaki、大陆罗二仓、邱利民等人发明、改良了行波型热声斯特林引擎，使其工作流体以近似完美α型斯特林引擎的方式，将热能转换成声音的能量，有效提高了热声斯特林引擎之效率。
斯特林引擎的优点和缺点
具有以下优点的斯特林引擎，有助于开发新的、多元的初级能源，因此受到科学家和先进国家的政府的重视：
因为斯特林引擎是外燃机，可以使用任何足以维持必要温差的燃料：包括传统的各种燃料、太阳能、地热、核能、甲烷冰、生质燃料、农业废弃物、垃圾衍生燃料、工厂废热等。
如果使用洁净能源，斯特林引擎根本没有污染；如果燃烧燃料，由于可以连续燃烧，相对容易降低废气之污染，燃料的制备成本也相对较低。
斯特林引擎理论上有很高的效率，随着研究成果的进步和实际应用的经验累积，斯特林引擎的实际效率也会逐渐逼近理论值。
斯特林引擎的结构相对简单，没有气阀、正时点火和相关的零组件，润滑和轴承的部份均可避免设计在引擎高温的部份，因此性能可靠，适于长时间运转，坚固耐用，维修成本低。
因为不用爆燃和高速喷流，斯特林运转时，噪音低、安全性高。
然而斯特林引擎进一步实用化，若干设计上的难点亦有改良的空间。
例如：为了增加热机的效率或功率，都须要提高工作流体的温度，内燃机让燃料在工作流体中燃烧，直接加热工作流体到相当的高温，而引擎本身仍能维持低温。但斯特林引擎必须透过引擎本身的高温来加热工作流体。耐高温、刚性大、抗氧化腐蚀，导热性高，不易老化，又廉价且易加工的材料，目前尚难尽如人意。
为提高引擎的功率，常需用到非常高压的工作流体，有些机型的斯特林引擎不容易长时间密封高压的工作流体。
建造一座占地45,00英亩(1.9 km2)的巨型太阳能发电厂，采用阳光聚焦碟-斯特林引擎发电技术，藉总和直径约39英尺(11m)的82片组合反射镜聚焦，加热位于焦点的4气缸α型斯特林引擎(4-95 Mark Ⅱ )，以72支镍基超合金(Inconel)细管制成的热区(receiver)，运转时温度高达700゜C以上，高压氢气最高压可达200倍大气压，转速约1800rpm，在每平方公尺1,000W的阳光下，能产生25KW的电力。
用外力倒转斯特林引擎，斯特林引擎就变成致冷机(Stirling Cryocooler)。热声斯特林致冷机可以用来液化氮气、氧气等，特殊设计的斯特林致冷机具有10K的冷却效果，微型斯特林致冷机已被广泛用于冷却夜视系统的红外线感测芯片。
暖气机是寒带地区必要的设备，借着斯特林引擎冷区散发出来的热能，加热热水或供应暖气，而斯特林引擎本身的动力就用来发电，组合成同时提供电力和热源的电热共生系统(Combined heat and power system)。Whisper Gen公司在2004年曾生产80,000具住家用微型电热共生的商业产品。
微型斯特林引擎电热共生(CHP)的商业产品
