斯特林

物理學家

斯特林(Robert Stirling),英國物理學家熱力學研究專家。

人物簡介


斯特林熱機
斯特林熱機
林熱展貢獻。科研究熱機。熱機的研製工作,是18世紀物理學和機械學的中心課題,各種各樣的熱機殊涌而出,不斷互相借鑒,取長補短,熱機製造業興旺起來,工業革命處於高潮時期。

斯特林循環


斯特林循環
斯特林循環
隨熱展,熱論研究提置,科致熱論研究,林著。提林循環,熱循環,亦稱“林熱循環”。循環,封閉式,采容吸熱循環式。循環程:①容吸熱熱;②熱源溫熱;③容熱,供吸熱;④冷溫熱,完循環。吸熱件,循環熱效率,溫限卡諾循環。利用這種循環的“斯特林熱機”,具有很多特點,如採用外燃,或外熱源供熱等。由於這種循環是封閉式循環,可採用傳熱性能好的工質,同時,工質的腐蝕性也可以很小,如氮氣氫氣等氣體。充入的氣體工質,還可以加大壓力,視封閉系統的情況,能夠採用遠遠大於大氣壓力的高壓氣體工作,這樣可以提高發動機的單位重量的功率,減小發動機的體積和重量。斯特林熱機在逆向運轉時,可以作為製冷機或熱泵機,這種設想在現代已進入了實用研究階段。
林循環熱空排廢,除燃燒室空,需空,適市環境層空。

循環過程


公式中W 為輸出的凈功;Q1為輸入的熱量。根據這個公式,只取決於T1和T2,T1越高、T2越低時,則 越高,而且等於相同溫度範圍內的卡諾循環熱效率。因此,斯特林發動機是一種很有前途的熱力發動機。斯特林循環也可以反向操作,這時它就成為最有效的製冷機循環。
斯特林循環可以分為4個過程:
①定溫壓縮過程:配氣活塞停留在上止點附近,動力活塞從它的下止點向上壓縮工質,工質流經冷卻器時將壓縮產生的熱量散掉,當動力活塞到達它的上止點時壓縮過程結束。
定容回熱過程:動力活塞仍停留在它的上止點附近,配氣活塞下行,迫使冷腔內的工質經回熱器流入配氣活塞上方的熱腔,低溫工質流經回熱器時吸收熱量,使溫度升高。
斯特林循環
斯特林循環
③定溫膨脹過程:配氣活塞繼續下行,工質經加熱器加熱,在熱腔中膨脹,推動動力活塞向下並對外作功。④定容儲熱過程:動力活塞保持在下止點附近,配氣活塞上行,工質從熱腔經回熱器返回冷腔,回熱器吸收工質的熱量,工質溫度下降至冷腔溫度。
在理論上,定容儲熱量等於回熱量,其循環效率等於卡諾循環效率。兩個活塞的運動規律是由菱形傳動機構來保證的。

斯特林熱機


熱氣機(即斯特林發動機)的理想熱力循環,它是由兩個定容吸熱過程和兩個定溫膨脹過程組成的可逆循環,而且定容放熱過程放出的熱量恰好為定容吸熱過程所吸收。熱機在定溫(T1)膨脹過程中從高溫熱源吸熱,而在定溫(T2)壓縮過程中向低溫熱源放熱。
18世紀末和19世紀初,熱機普遍為蒸汽機,它的效率是很低的,只有3%一5%左右,即有95%以上的熱能沒有得到利用。到1840年,熱機的效率也僅僅提高到8%。斯特林對於熱力學理論的研究,就是從提高熱機效率的目的出發的。他所提出的斯特林循環的效率,在理想狀況下,可以無限提高。當然受實際可能的限制,不可能達到100%,但提供了提高熱效率的努力方向。

發動機模型


用試管和玻璃注射器做個斯特林發動機,用蠟燭就可以轉,用酒精燈大概轉速在350左右,還有很大的改進餘地。
斯特林發動機
斯特林發動機
各種試管、注射器、膠管都有 經過改進,功率大增,體積減小。最高轉速達到900轉/分,用個小蠟燭就可以帶動一個簡易發電機點亮發光管。發電機就是用0.23的漆包線繞2000匝,鐵芯用4個450電直的廢主軸。磁鐵就是用兩個10mm的磁鋼吸在鐵質飛輪上。