内径填料外径长度填料类型丝网不锈钢空隙率丝网直径工质与工况类型氦气冷端温度热端温度频率平均压力上海理工大学本科毕业论文图曲柄连杆斯特林发动机示意图模拟程序的流程图通过上章对绝热模型算法的介绍，建立了曲柄连杆斯特林发动机的理想绝热模型，本文利用编写了模拟斯特林发动机性能的程序图是程序的流程图。图模拟计算的流程图基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析计算结果及分析输入上述斯特林发动机参数尺寸，加热器冷却器回热器工质及运行参数，程序分别会计算出施密特分析理想绝热循环分析和考虑个换热器中热损失的绝热循环的结果，其中包含图，能量图，温度图，质量图。表为热机参数的计算结果。表为热机参数的计算结果压缩腔余隙容积压缩腔扫气容积压缩腔余隙容积压缩腔扫气容积平均相位领先角冷却器死容积回热器死容积回热器平均有效温度加热器死容积工质的总质量压力相位角施密特分析结果表施密特分析结果做功量热端传热量冷端传热量指示效率η指示功率图和图是施密特分析的图和压力分布图上海理工大学本科毕业论文图施密特分析压力分布图图施密特分析图由上述计算结果可知，施密特分析法所得出的效率就是卡诺循环的效率，是最理想的热机。理想绝热模型的分析结果表绝热模型分析结果冷却器散热功率加热器加热功率回热器的净换热量总输出功率热效率图和图分别是绝热模型分析的图和温度图基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析从计算的过程来看，绝热模型循环的收敛性较好，在个循环的迭代后就收敛了。收敛的条件是和必须在与初值的偏差为摄氏度以内。计算结果如下图绝热循环图从温度图中可以看出工质在膨胀腔中有个很大幅度的温度变化大于，且膨胀腔的平均温度小于设定的运行温度。同样的在压缩腔中工质的平均温度在设定温度以上。这说明在绝热条件下的工作腔能有效的减少运行的温度限制，从而使得循环的热效率低于卡诺循环的效率。图绝热循环能量图从图可以知道个循环中热量和做功的情况。从做功量可知，做功是先从膨胀过程开始的让后再进行压缩过程，最后再回到膨胀过程。因此膨胀过程的做功量大于热机对外的净功量。能量图中比较重要的是回热器中热量的交换几乎是热机循环净功的倍左右。因此斯特林热机的性能与回热器的效率和储存热量的能力有很大的关系。在循环的前半部分回热器填料从工资吸收的热量等于后半循环工质从回热器填料中吸收的热量。因此回热器中的净换热量应该等于零。上海理工大学本科毕业论文从图还可以知道，膨胀腔做功与加热器的加热量的曲线有很大的差异，但是最后它们有相同的值类似的有压缩腔的做功量等于冷却器中的散热量。这与第二章中理论分析的结果致。有热损失的绝热模型分析表有热损失的绝热模型分析结果回热器的分析结果平均雷诺数最大雷诺数斯坦顿数回热器效率回热器净损失回热器壁面漏热加热器分析结果平均雷诺数最大雷诺数传热系数加热器壁面温度工质温度冷却器分析结果平均雷诺数最大雷诺数传热系数冷却器壁面温度工质温度绝热模型计算结果冷却器的散热量加热器的加热量回热器的净换热量输出总功率热效率基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析图为有热损失的绝热模型的温度图。图有热损失的绝热模型的温度图图有热损失的绝热模型图上海理工大学本科毕业论文由图和图可知，加热器和冷却器的传热温差分别为，,,使得输出的功从减少到。对比施密特分析绝热模型分析有热损失的绝热模型的分析，可以看到图中斯特林热机输出的功越来越小，也越来越接近实际的情况。本章小结第三章主要用对斯特林热机进行了计算和模拟。首先对斯特林热机进行了设计使得热机的输出功率在左右。并对计算和模拟的结果经行了分析，得到的主要结论有施密特循环分析计算过程简单但与实际情况相差较大。而使用绝热循环计算能使得模型跟实际情况更加接近。由于有热损失的的存在使得输出功率减少。由图可以很直观的看到，做功面积变小。基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析第四章碟式太阳能热发电系统的设计和分析碟式聚光器的性能分析聚光器的性能及能量传递分析在碟式太阳能热发电系统中，聚光器负责将投射到其表面上的太阳能处于吸热器内部的焦平面上。汇聚的太阳光可以在吸热器内形成较高的斯特林发动机提供热量。聚光器由太阳跟踪系统驱动，时刻对准太阳。形状选择为旋转抛物面。吸热器和斯特林发动机安装在聚光器的焦点光器的轴线与吸热器腔体轴线重合，以保证太阳光汇聚到吸热器内部,如图所示，聚光器的主要结构参数有焦距抛物面中心点到焦平面之间的距离开口半径聚光器边缘到轴线的距离边缘角焦点与聚光器边缘连线与对称轴的夹角极轴长度聚光器表面任意点到焦点的距离极轴角抛物面上任意点与焦点连线与光学轴的夹角。图碟式聚光器示意图各结构参数存在以下几何关系束锥型光束通过抛物面表面任点反射到焦平面为椭圆。这椭圆的中心在焦平面的焦点处。椭圆短半轴长度为上海理工大学本科毕业论文椭圆的长半轴的长度为式中太阳光线最大角的半。在太阳能从聚光器向吸热器传递的过程中，存在两个方面的能量损失首先，太阳能在聚光器表面反射的过程中，部分能量会被聚光器吸收，从而造成反射损失，这损失可以用反射率表示其次，在太阳能从聚光器向吸热器的传递过程中，由于空间中存在细小的尘埃和颗粒等，会造成部分太阳光散射到其它地方，形成散射损失，这形式的损失可以用投射率加以计算。聚光器误差分析以上考虑的是聚光器在理想的条件下聚光器向吸热器传递的能量。但是，由于现实中的聚光器并不完美，必然存在定的误差进步减小传递的能量。这种由于聚光器误差引起的对能量传递的影响可以用截断效率来表示。在实际的聚光器工作过程中，存在以下几种重要的误差聚光器反射面的倾斜误差在设计聚光器的时候，般认为聚光器是个理想的旋转抛物面。但是实际的聚光器形状不可能是理想的，其型面存在由不平整度带来的倾斜误差如果是理想的旋转抛物面，聚光器对入射的圆柱形太阳光反射到焦平面上，将是个椭圆形的形状，并且椭圆的中心位于焦平面的焦点处。但是如图所示，由于型面不平整度的存在，反射到焦平面的椭圆形太阳光的中心将会偏离焦平面的焦点。这分散了焦平面上的能量，降低了聚光器的能量汇聚能力。倾斜误差可以由误差角度ε来表示。误差角度ε被定义为聚光器反射面任意点切线与理想旋转抛物反射面此点处切线的夹角。基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析图焦平面出能量分布聚光器的指向误差聚光器系统指向误差是个综合误差。它是由自动跟踪系统误差吸收定位误差和太阳光线误差组成的。它们都会使焦平面的中心与吸热器腔体开口心不重合。定义角度为聚光器光学轴和地球太阳中心连线的夹角。因指向差的存在会使反射面反射到焦平面的光线中心和接收腔的中心不重合，两个中的距离如图所示，距离为。图存在指向误差时焦平面区域模型经验误差分析模型由于聚光器误差导致的能量损失，可以用聚光器的截断效率来表示。提供了个用于计算聚光器的倾斜误差跟踪误差接收腔定位误差和太阳光线误差的经验公式。焦平面热流密度分布误差为上海理工大学本科毕业论文总光学误差分布的标准误差为聚光器的截断效率为式中碟式聚光器的李鑫，李安定，李斌，郑飞碟式斯特林太阳能热发电系统经济性分析中国电机工程学报，,张鹤飞太阳能热利用与计算机模拟西安西北工业大学出版社，王如竹，代彦军太阳能制冷北京化学工业出版社，杨世铭，陶文铨传热学北京高等教育出版社，王坤，鲁雪生，顾安忠蓄冷器丝网填料的孔隙率的估算方法探讨低温技术姚睿，吴克启斯特林机在空间太阳能发电中的应用太阳能学报黄护林太阳能斯特林机的性能模拟太阳能学报朱榜荣斯特林机的优化设计及仿真研究硕士学位论文北京华北电力大学，髙益兵，黄护林种新型碟式聚光器的设计与仿真模拟中国工程热物理学会,,,基于斯特林热机的碟式太阳能热发电系统设计及分析廖葵，龙新峰基于小型发电机的碟式太阳能热发电技术研究进展能源技术,,,