基于循环的直线发电系统设计摘要与内燃机为原动机的发电系统，它具有以下优点燃料多样化由于是外燃机，可使用多种燃料，从传统的化石能源生物质燃料低温余热到太阳能等均可利用。高效率由于在加热器和冷却器中间设有蓄热式换热器，从理论上可接近卡诺循环，为效率最高的热机。低污染没有进排气阀门，内部压力变化平稳，噪音和振动小且由于连续燃烧易实现自节能技术和自动控制，燃烧完全，排烟污染较小。结构简单，寿命长采用单杠自由活塞式发动机直接与直线发电机相连的结构，方面因为单杠自由活塞式发动机运行时没有磨损部分而具有非常长的使用寿命，另方面使用直线发电机与发动机动力活塞直接相连缩小了系统整体体积。可实现冷热电联产，次能源利用率可达以上。因具有上述优点，对于基于循环的直线发电系统的研究具有如下意义作为传统电网的补充，为不方便架设输电线路的地区，提供种可利用当地能源的发电设备。替代传统内燃机发电系统，降低其污染特性，减少对空气的排污。因为其低噪音和可采用多种能源的优点，在军事上是潜艇的化中种很实用的选择。.课题研究内容本文对基于循环的发电系统进行了概念设计和运行特性的数值模拟，具体工作如下单缸自由活塞式发动机几何尺寸确定单缸自由活塞式发电机运行特性数值分析永磁直线发电机结构设计及运行特性数值分析。第章发电系统的结构及工作原理.发电系统结构原理和特点发电系统结构本发电系统由单缸自由活塞式发动机永磁直线发电机充电回路和蓄电池组组成，如图所示，自由活塞式发动机动力活塞与永磁直线发动机的动子直接相连，永磁直线发电机绕组出线与充电回路相连，充电回路起到将交流整流为直流的作用，蓄电池组将系统发出的电能储存起来，可供随时使用。发电系统工作原理本发电系统实现的是将外部热源转化为蓄电池组中的电能，其工作流程如图所示。外部热源包括太阳能生物质燃料地热和余热等，为单缸自由活塞式发动机加热器提供热量。从外部热源获得热能后，单缸自由活塞式发动机开始工作，其气体工质的膨胀和压缩使动力活塞获得机械能动力活塞带动永磁直线发电机动子做往复运动，动子的往复运动使得永磁直线发电机定子中的绕组相对动子中的磁极作切割磁力线的运动，从而产生感应电动势永磁直线发电机发出的交流电通过充电回路整流为直流后充入蓄电池组，系统完成从热能到电能的转化。配气活塞将汽缸分为膨胀腔和压缩腔两部分，起到分配膨胀腔和压缩腔内气体工质比例的作用。配气活塞通过弹簧与汽缸相连，弹簧对配气活塞的运动起到定的控制作用，动力活塞除与发动机负载相连外还与自己的储能弹簧相连，弹簧和动力活塞的重量形成最大质量震动系统，使动力活塞的运动接近于简谐运动。回热器为种类似金属丝网状结构，其作用相当于热力海绵，根据工质温度能吸收或放出热量。.自由活塞式发动机及其工作原理基于循环的发电系统主要采用的是单作用活塞配气活塞式结构，其起到将热能转化为机械能的重要作用。自由活塞式发动机的结构自由活塞式发动机结构如图所示，由加热器回热器冷却器配气活塞动力活塞和汽缸组成。气体工质在膨胀腔回热器和压缩腔内流动。自由活塞式发动机的原理自由活塞式发动机，是种外部加热的闭式循环活塞式发动机。其运行时工质被封闭在膨胀腔回热器和压缩腔组成的循环回路中，通过配气活塞的往复运动来调整气缸容积的变化，控制工质在闭式循环中的流动方向作为发动机其要求工质在较低的温度和压力下被压缩，并在较高的温度和压力下膨胀，即膨胀功大于压缩功。从而获得正的循环功。发动机的热力循环遵循的是斯特林循环，斯特林循环由等温压缩过程等容加热过程等温膨胀过程和等容冷却过程四步组成。为说明斯特林循环，将斯特林发动机气缸简化为如图所示，压缩腔活塞远离冷却器时为其运动内止点，与冷却器接触时为其运动外止点膨胀腔活塞靠近加热器时为其运动外止点，远离加热器时为其运动内