斯特林发动机效率与工质的关系
斯特林发动机简介
斯特林发动机是一种外燃式热机，以气体作为工质，是一种高效、清洁、安全的能源利用设备。该发动机由苏格兰工程师罗伯特·斯特林于1816年发明，至今已有200多年历史，但由于技术限制一直只能应用于少数特定领域。然而，它在现代工业领域中被重新发掘，因为其高效率、低排放和可靠性能够满足当代社会对可持续能源的需求。斯特林发动机的工质原理
斯特林发动机的工作原理基于卡诺循环原理，通过循环交替压缩和膨胀气体来释放热能。在斯特林发动机中，气体被连续加热和冷却，压缩和膨胀，从而完成循环过程。冷热两端的导热管热传导至活塞，使活塞作往复运动，驱动发电机或机械设备运转。 工质是斯特林发动机中起到关键作用的参数。一般而言，斯特林发动机的工质可以是空气、氦气、氢气等。然而，不同的工质性质对发动机的效率和功率输出有很大的影响。斯特林发动机的工质选择与效率
斯特林发动机从理论上讲可以采用任何气体作为工质，但在实际应用中多数采用空气或者氢气。因为需要兼顾工质的热物性质、安全性、可再生性、可操作性等多方面考虑。下面分别从不同角度分析工质选择对斯特林发动机效率的影响。 1.热物性质 工质的热物性质直接影响着发动机的效率。氢气因为具有很高的比热比和导热性，可以在相同的压强和温度下，与空气相比进一步增加了发动机的效率。同时，氢气的热容越高，相同热量下工质的温度变化越小，故同等热源下氢气工质的效率比空气工质更高。因此，在斯特林发动机的应用中，氢气作为工质能够获得更高的效率和输出功率。 2.安全性 由于氢气是一种易燃易爆的气体，存在较高的安全风险，因此其在斯特林发动机中应用时需要特别谨慎。空气作为一种常见的工质在斯特林发动机中更易于操作、控制和改进，同时由于空气的免费、易得、安全，故空气也是斯特林发动机应用中常用的工质之一。然而，根据研究表明，氢气和空气混合的混合气体在特定条件下其效率要高于纯氢气和空气。因此，在斯特林发动机的应用中，根据不同的具体场景，工程师可以选择不同的工质方案。 3.可再生性 在当今社会，可再生能源成为了重点发展的领域，因为其能够解决主要的环境问题和能源资源的枯竭。因此，斯特林发动机中采用的工质应该更注重可再生性，以减少对环境的污染。氢气是一种可再生的气体，能够通过太阳能、风能、水能等途径得到生产，可以持续供应用于斯特林发动机中。相反，空气则是一种不可再生的资源，不仅会增加大气污染，而且在斯特林发动机的长期应用过程中也面临可持续性问题。 综上所述，斯特林发动机的效率和工质的选择直接相关。针对不同的场景、需求和环境等条件，需优选不同的工质，以实现最佳的斯特林发动机效率。
