1、所利用生物质燃料。美国俄勒冈州科瓦利斯市废水处理厂于年应用商业发动机建立了座利用废水处理中产生的沼气发电的示范工程，解决了当地因担心使用内燃机发电系统会带来新的空气污染而不能被利用的沼气的问题。该工程证实了利用废水站沼气和其它热电共生项目热源的发电设备可进行成功的商业应用，并提供了种在有丰富生物能源的地区可广泛应用的可再生能源利用技术。三蝶式聚光太阳能热发电系统世纪年代末到年代初由瑞典美国及等开始对现代碟式太阳能热发电技术进行研究，大都采用聚光镜，管状直接照射式集热器及型斯特林发动机。目前，因碟式发电装置的聚光系统与理想抛物面形状的偏差易造成焦斑直径过大和受到镜面和结构方面的限制，所以容量范围般在之间。点聚焦系统聚光比聚光镜开口直径般限制在米之间。美国于年建立了套碟式斯特林太阳热发电系统，从太阳能到电能的最高转换效率是.。以后，建立了套碟式斯特林热发电系统，系统净效率大于，后来将硬件和。

2、立的总成而存在的。离合器通常装在发动机与变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器相连。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器，实际上是种依靠其主从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。离合器的主要功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏有效地降低传动系中的振动和噪音。.斯特林发动机年由苏格兰牧师雷伯尔特•斯特林发明，又称“热空气发动机，当时已生产出数干台，后由于蒸汽机和内燃机的出现而被冷落，到二十世纪初己基本消失。主要因为密封的工质为空气，加热温度较低，只有几百度，致使机构庞大使用不便。年荷兰菲利蒲公司欣赏它外燃式静止发动机的特点，做为无线电用发电机的动力而重新开发，。

3、分析。黄护林对太阳能斯特林发动机的性能进行了模拟，考虑太阳辐射强度的变化，模拟了天中太阳能斯特林发动机的输出功率和系统效率曲线。崔海亭袁修干等，根据国外研究经验，提出了发展中国空间太阳能热动力发电系统研究的建议。关于本文提出的单缸自由活塞式斯特林发动机带动直线发电机工作的运行方式，还未见国内学者对其进行研究的报道。国外研究现状现阶段采用斯特林发动机的发电系统主要应用在以下几个方面空间发电应用美国公司和瑞典公司为共同开发了宇航用的型自由活塞式发动机发电系统，并通过了地面测试工作，由于可用太阳能和核能为热源，相比空间运行的其它发电系统具有以下优点降低了怀的使用量系统具有高于其它系统倍的效率相同质量下要比其他系统发电功率大因可采用其它能源，特别适用于没有太阳能的深空探测。由于具有上述优点，此系统引起各方的广泛关注。二生物质斯特林发电系统地处美国密歇根州安阿伯市的公司已成功开发出和商用发电机，。

4、.课题研究内容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发电系统工作原理.自由活塞式发动机及其工作原理自由活塞式发动机的结构自由活塞式发动机的原理自由活塞式发动机的特点.永磁直线发电机及其工作原理永磁直线发动机结构永磁直线发动机工作原理永磁直线发动机特点第章自由活塞式发动机的尺寸设计和运行性能分析.自由活塞式发动机设计要求.工质选择.结构尺寸确定汽缸直径热腔冷腔和无益容积缝隙式回热器和配气活塞尺寸配气活塞行程动力活塞尺寸和质量缓冲腔容积.基于等温分析法的动力特性数值模拟简化假设冷腔压力热腔压力和容积计算系统功率和效率.本章小结第章永磁直线发电机空载磁场及电动势计算数学模型建立有限元计算空载磁场分布.空载电动势计算.带负载时磁场分析结论致谢参考文献第章绪论.课题背景离合器是汽车传动系中与发动机直接联系的重要部件。对于以内燃机作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为个独。

5、率均达到设计要求，改进加热器换热器和活塞环密封后，发电用斯特林发动机亦基本上达到了规定的目标。最近几十年，随着能源问题和环境问题的日益突出，国内外广大学者对斯特林发动机兴趣逐渐增加并进行了广泛的研究。.国内外研究状况现阶段，斯特林机已在太阳能热发电水下动力等多个领域得到运用，但还存在热交换密封等问题制约着斯特林机的发展和运用。国内研究现状国内许多学者对利用太阳能的斯特林发电系统展开了较多研究，如姚睿，吴克奇提出了空间太阳能发电系统中采用四缸自由活塞式斯特林发动机发电装置的概念设计模型，确定了整个概念设计的框架，并对自由活塞式斯特林发动机作了初步设计，同时对相关问题进行了探讨，提出了未来的发展方向。李鑫李斌等以能量守恒方程为基础，结合抛物面光学特性，建立了设计计算聚光器的个数学模型，并采用试算和迭代核算相结合的方法，对碟式斯特林太阳能发电系统聚光器的尺寸进行了计算。还对此系统的经济性进行。

6、技术全部转让给在年间进行了试验，年平均效率达。德国公司于年至年间建造了两套大型碟式太阳热发电装置，安装在沙特阿拉伯的利亚德附近。采用张膜结构的聚光镜，直径米，用型斯特林发动机，氢气工作平均温度，工作平均压力兆帕。当入射光辐照度为时，净输出，效率达.。鉴于碟式太阳热电技术具有较高的热电转换效率和广阔的应用前景，上世纪年代以来，美德等国的若干企业和研究机构在政府部门资助下，以项目或计划方式加快了碟式太阳热电技术的研发步伐，以推动其商业化应用进程。例如美国公司开始了自由活塞式的碟式斯特林热发电系统的研究工作，与合资开发了碟式斯特林热发电系统，并于年率先把自由活塞式斯特林发动机直线发电机组应用于碟式太阳热发电系统，建造了套设计功率为.的示范装置美国联合开发了并网碟式斯特林太阳热发电系统计划美国建造了的碟式斯特林样机，具备了大批量生产和商业化的条件美国能源部与等公司签约合作开发碟式斯特林热发电系。

7、但不久由于电子器件的晶体管化而停顿。以后又做为汽车用发动机重新开发，试制了换置式和斜板回转式双向型发动机，并做了装车试验。由于高温高压产生的高效率和高转矩，在以氢气为工质时达到了高速度，初步显示有可能成为比内燃机效率高的外燃式汽车发动机的潜力。进入八十年代以来，第二次石油危机又引起各国对斯特林发动机的关心，后石油供应虽有缓和，但从环保和能源角度出发各国又竟相进行斯特林发动机的开发工作。菲利浦公司研究斯特林发动机的核心人物密吉尔在菲利浦中止开发后即赴美自行开办了公司继续进行开发工作，并很快试制成功型斯特林发动机，回转斜板式双向型，采用了热管加热器可变行程等新技术，功率达到，在转每分钟时，热效率达，在技术上有重大突破。瑞典的公司自年购入菲利浦公司技术后，在菲利浦回转斜板式基础上，开发出曲轴双向型斯特林发动机，并在客车和卡车上做了试验，其优点是可利用原来内燃机的相关部件。以后又改进为双曲轴型。

8、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。

9、进步扩大了其用途。该公司亦参加了美国能源部组织的汽车发动机开发项目，其主力发动机为混合型，由于采用了太阳能辅助加热，热效率可达，并制造了数十台样机。据计算如将受热部改为陶瓷时，热效率可达，此机若用于太阳能发电，则每千瓦时电的成本仅美分，因此重点转向太阳能发电的开发。另外还开发出以纯氧燃烧柴油为热源的型斯特林发动机供法国潜艇和瑞典海军使用。与其美国的子公司共同开发出级二级活塞型发动机，供热泵和小型发电机用。法国公司开发的熔盐蓄热器为热源的直列双向型发动机，供潜艇动用，德国的公司和本茨公司亦在开发类似的发动机供车用。由美国公司和太阳能公司共同开发的级自由活塞式发动机可供热泵和小型发电机用。日本年进行了船用发动机的开发，只做了些基础工作。从年起列入目前计划大型节能技术开发项目，计划投资亿日元，到年开发出民用和发动机。经过约年的开发，试制出的台样机于年在国立机械研究所进行了运行试验，功率和热效。

10、应用研究资助项目号.基于循环的直线发电系统的原动机采用斯特林发动机，斯特林发动机属于外部燃烧加热式发动机。它是对封入内部的气体工质从外部进行加热和冷却，从而推动活塞往复做功，与内燃机的气缸内燃烧的方式有着明显的区别。由于本系统采用斯特林发动机直接带动永磁直线发动机工作，相比较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。

11、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。

12、美国桑地亚国家实验室研制了第套碟式斯特林遥控太阳能发电系统的样机，并已运行了多小时，达到了功率效率和自动运行等所有的性能指标美国,及三方合作安装了套系统，用于进行性能评价及寿命试验。年，德国建立了套.的装置年，德国在西班牙完成了项目，建立了套的装置，项目由提供聚光镜及结构，提供发动机。双方联合承担建立套碟式斯特林发电系统，聚光镜采用张膜式结构，斯特林发动机型号为，实现全天候从日出到日落自动控制运行，对性能可靠性及寿命的评价提供了数据，为日后大批量生产成套设备做技术准备。澳大利亚在参与下与和联合进行了”大型化研究，为在澳大利亚的建太阳能热电站作技术准备工作，在此期间取得了驱动机构简化，镜体改进，蒸汽接收器支撑结构改变等许多技术突破。以色列魏兹曼科学院建立了个“”发电单元，并进行了高温集热器燃气轮机试验。.课题的来源及意义本课题来源国家自然科学基金面上项目基于电流体力学的强化冷凝换热机理及。

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