热端与冷端连接对γ型斯特林发动机性能的影响

发动机性能

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工程科学与技术，国际期刊

（

2022

）

101152

热端与冷端连接对γ型斯特林发动机性能

Tolga

Topgül

，

Melih

Okur

，

Zahh

，

ahin

，

CanZahınar

土耳其安卡拉加齐大学技术学院汽车工程系

阿提奇莱因福奥

文章历史记录：

2021年11月25日收到

2022

年

月

日修订

2022年3月21日接受

2022年3月31日在线提供

保留字：

斯特林发动机伽马型

发动机冷端连接热端

连接发动机性能

A B S T R A C T

外燃式斯特林发动机由于其能够与任何热源一起工作并且是高效的能量转换系统而被认为是解决日益增加的能

源和环境问题的替代方案本文通过实验研究了动力缸和置换缸的冷端和热端连接方式对γ型斯特林发动机性能的

影响。在不对发动机作任何结构改动的情况下，比较了功率缸和置换缸的连接方式对发动机性能的影响。以氦

气为工作气体，在不同的充气压力下进行了性能测试。试验结果表明，在一定的增压压力下，热端和冷端连接

发动机的扭矩和输出功率均达到最大值。与冷端连接（CEC）发动机相比，在相同的温度范围内，热端连接

（HEC）发动机的最大扭矩和输出功率增加。在HEC发动机中，最大发动机扭矩和功率分别达到0.5665 Nm

和23.35 W，与CEC发动机相比分别增加了68.4%和84.7%

BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。

介绍

外部加热式斯特林发动机可以使用任何热源运行，包括太阳能、核

能、生物质和工业废热[1]。使用各种能源的能力是斯特林发动机的主要

优点在文献中，Laazaar和Boutammachte[2]探索了适用于可再生能源

的斯特林发动机类型。他们解释说，阿尔法配置适合于工业部门的废热

回收，从中可以获得高的气体温度，而贝塔和伽马配置更适合于具有低

和中等温差的生物质和太阳能能源。Auñón-Hidalgo等人[3]安装了一个

由光伏模块、太阳能集热器和微型热电联产斯特林发动机组成的系统，

以满足家庭能源需求。研究结果表明，该系统提供了75.6%的家庭总能

源需求，减少了36.2%的

CO2

排放

。Bidhendi和Abhendi[4]探讨了太阳

能碟和斯特林发动机的结合据指出，启动时至少需要480 W/

的太阳能

通量

通讯作者。

电子邮件地址：

topgul@gazi.edu.tr（T. Topgül）。

由Karabuk大学负责进行同行审查

斯特林发动机

;

然而，这个值取决于太阳能盘和发动机的设计。该研

究指出，该系统的最佳性能可以在沙漠气候下提供

24%

的效率和每年

超过

20 GJ

的电能。

氢气、氦气和空气通常在斯特林发动机中用作工作气体[5自1816年

发明以来，对这些发动机进行了许多研究。由于热力学和动力学模型是

一种高效的能量转换系统，并被广泛接受为解决日益增长的能源和环境

问题的一种替代方案，因此已经开发了各种各样的热力学和动力学模

型。斯特林发动机基本上分为动力学和运动学两类，运动学发动机可以

设计为alpha，beta和gamma配置[8

许多学者对动态斯特林发动机进行了在叶等人进行的理论研究

[13]

，结合非线性热力学和动力学模型，对自由活塞伽马型斯特林发

动机（

FPSE

）进行了研究结果表明，输出功率随热端温度、充液压

力和置换器

Yang[14]

使用非理想绝热和动态模型预测结果表明，在

充模压力为

50 bar

、转速为

66.26 Hz

时，最大功率可达

595 W

在文献

中，运动斯特林发动机（阿尔法，贝塔和伽马）的输出功率和

https://doi.org/10.1016/j.jestch.2022.101152

2215-0986/

2022 Karabuk University.

出版社：

Elsevier B.V.

这是一篇基于

CC BY-NC-ND

许可证的开放获取文章（

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

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