楼主: wbth

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 楼主| 发表于 2008-12-22 12:44:09 | 显示全部楼层
效率超高造型怪异的格林蒸汽发动机--------------------------------
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 楼主| 发表于 2008-12-22 19:26:04 | 显示全部楼层
工作原理虽然很不同于常规,但是也不复杂:转子上径向平行装有12片滑片,每两片滑片在两侧曲面靠模以及转子之间形成燃烧室,随着转子的转动,滑片可以靠着两侧的靠模曲面沿着径向滑动,而燃烧室的大小亦随之变化,设计可以使得这种变化正好符合工作循环的四个冲程,每转一圈,一个燃烧室完成一个工作循环,而12个滑片首尾排列,上下相隔,按顺序形成24个燃烧室,一圈下来就完成24个工作循环,也就是说,转子每转一圈,就获得24个做功冲程!一般的4缸内燃机,每个气缸要曲轴转两圈,才有一个做功冲程,4个气缸算下来,曲轴转一圈,只有两个做功冲程。
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 楼主| 发表于 2008-12-22 19:57:07 | 显示全部楼层
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(T1)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。
斯特林(Robert Stirling, 1790—1878)

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。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(T1)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。
斯特林(Robert Stirling, 1790—1878)

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。

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。。。
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
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 楼主| 发表于 2008-12-22 20:00:10 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2008-12-22 20:01:18 | 显示全部楼层
斯特林发动机--------------------------------------
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 楼主| 发表于 2008-12-22 20:18:19 | 显示全部楼层
http://www.cnengine.com/engine/
中国发动机网
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 楼主| 发表于 2008-12-22 20:20:02 | 显示全部楼层
http://bbs.cmiw.cn
中国机械社区
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 楼主| 发表于 2008-12-22 20:56:08 | 显示全部楼层
图片----------------------------------------------
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可变气门技术大比拼(附彩图).doc

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 楼主| 发表于 2008-12-22 21:04:58 | 显示全部楼层
据报道,美国华盛顿大学的研究人员研究开发出一套空气马达用以推动汽车。其原理是,将空气中的N2分离出来后再经-160℃的低温使其液化,用制备的液体N2作发动机燃料。在空气发动机汽车上装一类似汽车水箱散热网的热能交换器,当液体N2经过热能交换时会遇热迅速变为气体,其体积在瞬间会膨胀700倍,N2体积膨胀推动活塞运动,与汽油燃烧时的作用一样。研究人员认为,空气发动机汽车比电动汽车更具环保性,一没有制造电池的物质所含的毒性,二不需要充电;而N2取自大气层,不含毒性,其生产成本低于提炼汽油。
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 楼主| 发表于 2008-12-22 21:42:54 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2008-12-22 21:44:27 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2008-12-22 22:06:47 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2008-12-22 22:08:38 | 显示全部楼层
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发表于 2008-12-23 17:14:48 | 显示全部楼层
太谢谢了

                               
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 楼主| 发表于 2008-12-23 20:08:03 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2008-12-23 20:17:17 | 显示全部楼层

美国STM动力公司外燃机

位于美国底特律的STM动力公司经过20年的努力,在传统斯特林发动机的基础上,结合先进技术成果,成功地研制了新一代外燃机。
    外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机,因它是在1816年为苏格兰的R.斯特林所发明,故又称斯特林发动机。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,从而实现了高效律、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。该公司提供的STM4-120型25kW级机组的发电效率为29.6%,大大高于同容量的内燃机。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。
    该设备目前有三种型号可供选择,"热电联产"型、"太阳能-外燃混合发电"型、"余热利用"型,以及车用型和流动现场电源。

                                           热电联产型
    将燃料燃烧发电后的余热用于供热和生活热水机型为热电联产型,一台25kW的外燃机,可以供热44kW,完全可以满足1000-1500建筑平方米或一个连级单位的基本能源供应。STM设备可以单台独立使用,也可多台连用,根据需要进行组合配置,适应不同规模的能源需求。
    燃烧后的烟气可以达到盟国加利福尼亚州2005年和欧洲5号标准,这意味着可以将烟气直接排入塑料大棚,利用其中的低温余热、二氧化碳和水蒸气来促进植物生长。噪音,在距设备1米处,为68分贝。
                                                                 污染物排放比较
排放物 单位 STM 柴油机
氮氧化物 g/kW 0.5 9.2
一氧化碳 g/kW 4.4 11.4
    一台25kW外燃机如果用于供热,可以在高寒地区,满足500-800平方米建筑面积的持续供暖。如果用于供应热水,每小时可以供应1261kg 50℃热水,每天30吨约满足500-600人的生活热水供应。

                                                                 STM外燃机性能

发电输出功率 KW 25
效率 % 29.6
供热功率 KW 44
供热效率 % 52.1
燃料消耗量 MJ 304.05
功率输出总量 KW 69
热电总效率 % 81.7
转速 Rpm 1800
尺寸(长/宽/高) Cm 201/76/107
大修周期 Hrs 50000

热电联产设备外观

    STM公司推出的25kW外燃机,主要为适应当今世界正在出现的能源设施小型、分散化的市场趋势,并作为这一"新工业革命"的重要基础工艺产品之一。该设备作为一个独立的电源供应装置,能够自动适应小型独立电网的容量变化需求,实现智能化控制,无需专人运行职守,基本属于傻瓜机。设备结构简单,零件只有内燃机的一半,没有进出气阀门等磨损机件,没有震爆作功,可靠性大大提高。设备坚固耐用,大修周期为5万小时,设备寿命可以达到20年。



  STM外燃机外型               

    设备综合效率超过80%,特别是发电效率高达29.6%,比同容量内燃机效率高,是一般高原地区内燃机效率的150%,如果驻清藏和新疆西部地区的单位全部采用该设备供电,仅此一项每年减少三分之一的能源用燃油供应,如果考虑热电联产的节能效果,以及运输损耗的减少,年减少能源用油五分之二到50%,效益极为可观。因此,外燃可以作为一种效费比极好的备装。

           燃料消耗量

燃料消耗量  MJ  304.05
小时天然气消耗 M3  8.65
小时柴油消耗 kg 7.05
小时人工煤气消耗 M3 17.29
小时LPG消耗 kg 7.82

                                                 太阳能-外燃混合发电型
    STM利用外燃机的特性,将多面反光镜聚焦在外燃机的热腔,利用太阳的能量加温热腔发电,发电功率达到20kW,设备可以自动跟踪太阳旋转。STM另一个独具匠心的设计是在太阳落山后或阳光不足以发电时,自动合闭热腔,利用燃料燃烧发电,一机两用,节省了蓄电池投资,提高了能源供应设备的利用效率。而造价仅仅为硅晶光伏电池的三分之一,投资效益极好。
    STM太阳能发电装置,造型优美,可以安装在城市建筑物上,作为城市造型建筑,白天利用太阳能,晚上利用夜间低谷燃气,发电并解决楼内热水供应,在一定程度上还可以减少城市热岛效应。



STM太阳能--外燃混合发电设备外观

                                            余热利用型
    STM的另一优势是余热回收,而且大大简化了工艺技术。利用热腔温度达到700℃即可发电的特性,不需要任何介质或热能转换装置,直接将热腔伸入热源之中,将余热转换成高价值的电能。例如:炼油厂、化工厂、焦化厂、冶炼厂等,均可使用。每个外燃机可以回收25kW电能和44kW热能。

                   四联装余热回收系统              


                                                            其他用途
    STM外燃机还可以作为车用混合动力电源,目前国际上大力发展的混合动力汽车,采用动力机和发电机混合动力,由动力机驱动发电机发电,透过蓄电池为汽车动力马达驱动汽车。由于汽车行驶时只有加速和爬坡需要较多的动力,多数时间仅在怠速或略高的工况下运行。汽车起动时,动力机和电池同时提供动力,稳定行驶时动力机多余电能需入电池。所以50千瓦燃机可以推动一辆14米长50座的大巴士,25kW外燃机能够满足一辆120马力(91.68kW)轿车的动力。STM公司正在与美国通用汽车公司联合发展新型的混合动力轿车的外燃机动力系统。
STM与通用汽车联合发展的混合动力轿车动力系统。



                              
STM与通用汽车联合发展的混合动力轿车动力系统
                              
    外燃机的优势是效率比微型燃气轮机高(微燃机热效率26%),体积、噪音比内燃机小,排放比内燃机好得多。
外燃机对于燃料和环境的要求很低,体积小而轻便,所以非常适合作为现场电源。可以在施工中使用,例如目前正在进行的清藏铁路工程,采用该设备将非常理想。
    也可以作为现场的能源利用装置,将采油过程中的少量伴生气直接用于发电,将电力提供给采油设备,余热加温石油,不需要再架设电线供电。
    我国每年有万余矿工死于煤矿瓦斯爆炸,一个重要的原因是瓦斯没有和好很好的利用。STM外燃机可以就近利用这些瓦斯发电,供给矿井使用,不仅减少瓦斯爆炸的危险,也提高了供电的可靠性。
    STM的发动机转速只有1800转/分,适合于直接动力输出,可以作为多种驱动设备动力源。用于驱动水泵、压缩机等动力装置。

                                     外燃机的适用问题
    中国还有3500万人口完全没有电力供应,更多的人口没有持续可靠的电力供应。这些地区多在边远地区、山区和荒漠,以及海岛等地区,架设电网的投资太大,采用柴油发电成本太高,而外燃机可以利用太阳能、沼气、植物垃圾热解气体的特性,可以较好地解决这一难题。
    STM外燃机具有极强的用户适用性,可以满足城市楼宇、乡村、小型工业和部队的能源需要。在城市中,医院、学校、市场和旅馆等项目均可使用。在大电网不能覆盖的地方,可以孤立使用,也可以在低压系统中组成网络联网使用,互相提供备用保证,建立一个小型的能源互联网络。
    STM外燃机可以燃烧一切可以燃烧物质的特性,包括各种气体和液体燃料,而且不需要更换燃烧系统,非常适应战时需要。外燃机体积小、排热量低、噪音小,非常不易被发现。瑞典将其安装在潜水艇内,利用携带的柴油和液氧燃烧,在水下长距离潜航,日本海上自卫对也计划采购这种设备。STM可以多台并用,保证包括雷达站等各种用电量较大的部队的电力需求。
    STM亚洲代理为新加坡的新科动力公司,中国能源网因考虑到这一设备在中国的广泛适用性,成为该设备的中国代理。由于该设备在中国广阔市场潜力,STM和新科动力计划在中国生产该设备,预计造价将大幅度下降。2002年进口价格为每千瓦不到7000元人民币,2003年将降至6000以下,大大低于国内各种持续供电供热综合设备的造价。

                                     STM设备经济效益分析
                                                    STM 外燃机技术参数
电价  RMB/kWh  0.6
电收入  RMB/hrs  15
供水热水焓值(50˚C)   kJ/kg 209.34
回水热水焓值(20˚C)   kJ/kg 83.74
热水焓差   kJ/kg 125.6
小时热水供应量  kg/hrs 1261
热水价格  RMB/t 15
热水收入  RMB/hrs  18.92
系统小时收入   RMB/hrs 33.92
基本维护费  RMB/kWh   0.03
柴油经济性分析     
柴油价格
RMB/kg   2.6
柴油燃料费用  RMB/hrs  18.3
维护费用  RMB/kWh  0.75
收益   RMB/hrs 14.84  
设备大修寿命周期内收益   RMB 741771
投资回收率   % 359.21
    在STM设备大修寿命使用周期中,按电价0.6元/kWh,热水15元/吨,柴油2600元/吨的条件下,可以收回投资3.6倍。也许在高原地区的实际情况不一样,但与柴油机、风力发电和光伏发电比较,经济性必然更好。
                                           STM 热电联产设备折旧费用

年利用小时  Hrs  7500
设备寿命周期 年 20
设备造价 元/kW  6624
设备折旧 元/kWh 0.044
大修周期 Hrs 50000
大修费用  元/kWh 3312
大修折旧 元/kWh 0.066
KWh折旧费 元/kWh 0.110
                                              STM 太阳能设备折旧费用

设备寿命周期 年 20
02年设备价格  RMB 198720
年折旧 RMB 9936
日平均利用时间 Hrs 8
年平均利用日 Days 280
年利用小时 Hrs 2240
小时折旧费 元 4.44
KWh折旧费 元/kWh 0.22
    上述两种设备在20年寿命周期中折旧费分别为0.11和0.22元/kWh,太阳能-外燃混合发电设备折旧为0.143元/kWh。随着造价的不断降低,折旧费用将会不断减少。
                                        STM 热电联产设备价格预计

预计2002年kW造价   USD 1000
  RMB  8280
单台造价  USD  25000
  RMB  207000
预计2003年kW造价 USD 800
  RMB  6624
单台造价 USD 20000
  RMB  165600
预计2004年kW造价   USD 700
   RMB  5796
单台造价 USD 17500
  RMB  144900
                        
                                                 更加微型化的发展趋势
    美国人通常居住在独立的房子里,能源基本自成体系,为适应市场的这一特性,STM公司正在开发2-5kW的微型外燃机。这些外燃机精巧细小到可以安装在家用热水器上,代替燃烧器,而且是有什么燃料烧什么燃料,真正实现了发电厂的个人化和白色家电化。




5kW的外燃机   

    能源设备微型化技术的发展,将对能源行业带来更加深刻的革命和更为深远的影响,不仅会出现建在楼里的发电厂,还会出现安在车上的发电厂、白色家电化的热电厂,甚至出现背着走的发电厂。发电将不再是一个不可代替的工业行业,将会成为一些个人的业余爱好和家庭副业收入的新方式。
    STM外燃机在的广泛应用性能,将使我国的能源利用效率得到大幅度提高,无论对中国的可持续发展,还是环境保护基本国策的落实,无疑都有着非常积极的作用。不久的将来,STM将成为一个中国的企业和中国的品牌,如同桑塔那、宝洁一样为国人熟知。不仅如此,STM还将能够依附于中国巨大的市场和制造能力,不断降低成本,乘中国加入WTO的东风,成为全世界市场上的一种具有竞争力的产
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 楼主| 发表于 2008-12-23 20:41:18 | 显示全部楼层
周转斜盘活塞发动机是一种筒形发动机,各气缸的中心线围绕功率输出轴轴线布置,整机的外形呈圆筒形。发动机的热功转换过程仍在气缸中实现,与传统的平面曲柄连杆机构活塞发动机相比,所不同的是功率传动机构为空间连杆机构。空间连杆机构较平面连杆机构结构紧凑,灵活可靠,运动多样,但是空间连杆机构的运动复杂,既难于想象构思,也不易于分析计算。

鱼雷用周转斜盘活塞发动机是外燃机。推进剂在鱼雷燃烧室中进行燃烧反应或热解反应,生成高温高压的发动机工质。再由转阀配气结构将工质分配到各气缸,进行热功转换,并以空间连杆结构将气缸中活塞往复运动转换成输出轴的旋转运动。发动机功率输出轴驱动鱼雷的推进器,使鱼雷获得航行时所必需的推力。

根据发动机的缸体是否旋转,周转斜盘活塞发动机可分为转缸式和静缸式两类。

   
  

图6-18 转缸式周转斜盘活塞发动机功率传动机构原理图
0-机座 1-缸体外轴系统 2-内轴系统 3-周转斜盘 4-连杆 5-活塞


转缸式周转斜盘活塞发动机的功率传动机构原理如图6-18所示,它是空间六杆机构。杆0为发动机安装机座,对鱼雷而言,它固连于雷体;杆1为发动机缸体和外轴系统;杆2为包含斜轴的发动机内轴系统;杆3为周转斜盘;杆4为连杆;杆5为活塞。联系各杆的运动副从杆0起到杆5止依次为转动副(R)、转动副(R)、转动副(R)、球面副(S)、球面副(S),杆5又以圆柱副(C)与杆1相联。所以,该功率传动机构是RRRSSC空间六杆机构。若把整个发动机作为一个力学系统,在发动机稳定工作时,系统所受外力矩应达平衡,故可知发动机的内、外轴转向相反,因此转缸式周转斜盘活塞发动机可作为反向旋转的双轴输出。对鱼雷而言,发动机的外轴和内轴可分别直接驱动鱼雷的前、后两个螺旋桨,或双转子泵喷射推进器。

   
  

图6-19 转缸式周转斜盘活塞发动机结构示意图
1-缸套 2-活塞 3-连杆 4-周转斜盘 5-单向阀 6-斜轴
7-内轴 8-外轴 9-斜盘 10-锥齿轮 11-旋转配气阀 12-缸体



转缸式周转斜盘活塞发动机的结构如图6-19所示。整个发动机用前后两个轴承支承于鱼雷后舱或单独设置的发动机机舱中。发动机由外轴系统和内轴系统两大部分组成。外轴系统主要包括:装有配气阀座和各气缸套的缸体、各活塞连杆组、周转斜盘和外轴。内轴系统主要包括:装有斜轴的内轴、配重及由内轴直接驱动的旋转配气阀。内轴系统以内轴前、后轴承支承于外轴系统的部件上,使内、外轴可以反方向旋转,并实现各气缸的转阀配气。
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 楼主| 发表于 2008-12-23 20:42:52 | 显示全部楼层
凸轮式活塞发动机是一种筒形发动机,其外形为圆筒形,其功率传动机构为圆柱凸轮机构。发动机各气缸的中心线均平行于功率输出轴轴线,且气缸围绕功率输出轴轴线在圆周上均布。发动机以内、外轴作同心双轴反向旋转输出。图6-13为凸轮式活塞发动机的结构示意图。

   
  

图6-13 凸轮式活塞发动机结构示意图



各气缸的进排气由旋转配气阀控制,旋转配气阀则由发动机内轴通过端齿传动。高压高温工质在发动机前端引入旋转配气阀,经阀体进气孔和阀座及缸体上的气道孔进入气缸。工作后的废气由同一气道孔流到阀体排气槽。在排气槽中冷却海水与废气相混合,使废气降温,然后一同进入内轴的内孔,流向雷尾,最后经过内轴尾端的排气单向阀排出雷体。

工质在发动机气缸中进行热功转换,推动活塞部件而做功。活塞部件主要由活塞体、活塞环、圆柱形的前、后滚轮及其各自的滚轮轴等零件组成。前后两滚轮的直径不相同,前滚轮为大滚轮,后滚轮为小滚轮,它们分别与圆柱凸轮的前、后工作曲面相接触。当活塞部件在缸内工质压力作用下向后运动,即活塞正行冲程时,经前滚轮施力于凸轮,推动凸轮转动。凸轮与发动机内轴用键相联接,且以压紧螺母作轴向压紧,组成凸轮-内轴部件。所以凸轮内轴旋转,并传动鱼雷的后螺旋桨。在此同时,凸轮对前滚轮施以反作用力,使活塞部件并由其带动缸体转动,转动方向与凸轮和内轴相反。缸体与发动机后盖用长螺钉相联接,而后盖与外轴以螺纹和横向销钉固连,因此组成缸体-外轴部件。所以,当缸体转动时,发动机外轴及安装于外轴声的鱼雷前螺旋桨也一起转动,且前桨的转向与后桨相反。

活塞部件到达后止点,开始回行冲程。凸轮推动前滚轮使活塞部件回行,此时活塞做负功。但是,在气缸排气过程后期起的一段时间中,由于活塞部件运动的惯性,在某些情况下可能使后滚轮与凸轮后端工作曲面之间产生作用力,此时活塞部件对凸轮转动仍起驱动作用。

由上所述可知,凸轮式活塞发动机可以作反向旋转的同心双轴输出,当然,如果将缸体或内轴固定住,则凸轮式活塞发动机也可以单轴输出有效转矩。



图6-14 凸轮结构示意图



图6-13所示凸轮式活塞发动机具有5个气缸,其凸轮如图6-14所示。凸轮前后端的环形工作曲面各具有两个“峰”和“谷”,同一曲面的峰谷高差即为活塞冲程。内、外轴相对转动一周,5个活塞各完成2×2即4个冲程,每个气缸实现两次工作循环。与此相应,旋转配气阀的结构应如图6-15所示,具有两个进气孔和两个排气槽。
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 楼主| 发表于 2008-12-23 21:58:12 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2008-12-23 22:30:57 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2008-12-23 22:33:18 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2008-12-23 22:34:12 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2008-12-23 23:28:05 | 显示全部楼层
液压马达----------------------------

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