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开展斯特林发动机探究活动
作者：李耀俊虞海田
来源：《中学物理·高中》2013年第07期
1 斯特林发动机原理：
斯特林发动机（Stirling Engine）也叫热气机，是一种封闭式外燃机，1816年由罗伯特·斯特林发明。近年来在全球能源短缺与能源危机的社会背景下，斯特林发动机以其独特的性能越来越受到人们的关注。斯特林发动机通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力，图1是它的
热力学循环过程：
纵轴是工作气体的压力，橫轴是工作气体的体积，r为压縮比。
（1）a至b，等溫压缩，工作气体的溫度不变，但压力上升
（2）b至c，等体积加热，从热水获得热能
（3）c至d，等温膨脹，工作气体的温度不变，但压力減小
（4）d至a，等体积冷却，将热能排至环境
斯特林发动机是由两个等温过程及两个等体积过程组成的热力学循环，在T1和T2固定的情況下，斯特林发动机的效率与最佳卡诺循环相同，效率都等于εc=1-T1T2.
相比汽油机、柴油机等内燃机，斯特林发动机具有以下优点：
（1）燃料来源广。可用燃料包括煤、石油、天然气，太阳能、原子能、木材和秸秆等燃烧释放的能量。
（2）热效率高。实验表明斯特林发动机实际效率能达到32%～40% ，最高可达 47% 。
（3）排气污染小。斯特林发动机可以在足够的空气下运转，燃料的燃烧值比较高，显著降低各种有害气体的排放。
（4）噪音低。斯特林发动机没有气阀机构，没有燃烧产生的爆震和排气波，运转比较平稳，噪音比较小。
（5）结构简单，维修方便。斯特林发动机比内燃机少40%的零部件，没有容易出故障的气阀机构、高压喷油系统等，便于保养维修。