斯特林發(fā)動機,，紅圈中那個活塞與管壁之間是怎樣密封的,？

qooeooq

請問紅圈中那個活塞與管壁之間是怎樣密封的？
謝謝,！
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A209

也是環(huán)密封,，但活塞環(huán)的材料和結構和內(nèi)燃機的很不一樣

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原帖由 A209 于 2008-7-23 13:59 發(fā)表
也是環(huán)密封,，但活塞環(huán)的材料和結構和內(nèi)燃機的很不一樣

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有文章說美國STM動力公司外燃機使用氫氣作為工質(zhì)，但像氫氣這樣的氣體,，如果汽缸壁與活塞間的有縫隙的話（由于不可能做到100%的密封）,，那氫氣不是就跑掉了嗎？

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一種廣泛適用的新型動力設備——美國STM動力公司外燃機   

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CIO 韓曉平

4 z( J6 A5 v8 r/ |' H" r' g! K& `, G* b      位于美國底特律的STM動力公司經(jīng)過20年的努力,，在傳統(tǒng)斯特林發(fā)動機的基礎上,，結合先進技術成果，成功地研制了新一代外燃機,。
( S! V# A  o4 d/ U/ T+ R   外燃機是一種外燃的閉式循環(huán)往復活塞式熱力發(fā)動機,，因它是在1816年為蘇格蘭的R.斯特林所發(fā)明，故又稱斯特林發(fā)動機,。新型外燃機使用氫氣作為工質(zhì),，在四個封閉的氣缸內(nèi)充有一定容積的工質(zhì)。氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔,。工質(zhì)在低溫冷腔中壓縮,，然后流到高溫熱腔中迅速加熱，膨脹做功,。燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒,，通過加熱器傳給工質(zhì)，工質(zhì)不直接參與燃燒,，也不更換,。
   由于外燃機避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機的震爆做功問題，從而實現(xiàn)了高效律,、低噪音,、低污染和低運行成本。外燃機可以燃燒各種可燃氣體,，如：天然氣,、沼氣、石油氣,、氫氣,、煤氣等，也可燃燒柴油,、液化石油氣等液體燃料,，還可以燃燒木材，以及利用太陽能等,。只要熱腔達到700℃,，設備即可做功運行，環(huán)境溫度越低,，發(fā)電效率越高,。該公司提供的STM4-120型25kW級機組的發(fā)電效率為29.6%，大大高于同容量的內(nèi)燃機,。外燃機最大的優(yōu)點是出力和效率不受海拔高度影響,，非常適合于高海拔地區(qū)使用。
! k: x/ m2 j) H$ v3 l) P3 e8 W% E      該設備目前有三種型號可供選擇,，"熱電聯(lián)產(chǎn)"型,、"太陽能-外燃混合發(fā)電"型、"余熱利用"型,，以及車用型和流動現(xiàn)場電源,。
  
                                               熱電聯(lián)產(chǎn)型
& a3 u- v. X1 D; ?) H' @   將燃料燃燒發(fā)電后的余熱用于供熱和生活熱水機型為熱電聯(lián)產(chǎn)型，一臺25kW的外燃機,，可以供熱44kW,，完全可以滿足1000-1500建筑平方米或一個連級單位的基本能源供應。STM設備可以單臺獨立使用，也可多臺連用,，根據(jù)需要進行組合配置,，適應不同規(guī)模的能源需求。
      燃燒后的煙氣可以達到盟國加利福尼亞州2005年和歐洲5號標準,，這意味著可以將煙氣直接排入塑料大棚,，利用其中的低溫余熱、二氧化碳和水蒸氣來促進植物生長,。噪音,，在距設備1米處，為68分貝,。
                                                                     污染物排放比較
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排放物	單位	STM	柴油機
氮氧化物	g/kW	0.5	9.2
一氧化碳	g/kW	4.4	11.4

           一臺25kW外燃機如果用于供熱,，可以在高寒地區(qū)，滿足500-800平方米建筑面積的持續(xù)供暖,。如果用于供應熱水,，每小時可以供應1261kg 50℃熱水，每天30噸約滿足500-600人的生活熱水供應,。
                                                                                      STM外燃機性能
      

發(fā)電輸出功率	KW	25
效率	%	29.6
供熱功率	KW	44
供熱效率	%	52.1
燃料消耗量	MJ	304.05
功率輸出總量	KW	69
熱電總效率	%	81.7
轉速	Rpm	1800
尺寸（長/寬/高）	Cm	201/76/107
大修周期	Hrs	50000

      

   
   熱電聯(lián)產(chǎn)設備外觀
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# s6 j; P3 O! I5 U5 F4 P( p4 @   STM公司推出的25kW外燃機,，主要為適應當今世界正在出現(xiàn)的能源設施小型、分散化的市場趨勢,，并作為這一"新工業(yè)革命"的重要基礎工藝產(chǎn)品之一,。該設備作為一個獨立的電源供應裝置，能夠自動適應小型獨立電網(wǎng)的容量變化需求,，實現(xiàn)智能化控制，無需專人運行職守,，基本屬于傻瓜機,。設備結構簡單，零件只有內(nèi)燃機的一半,，沒有進出氣閥門等磨損機件,，沒有震爆作功，可靠性大大提高,。設備堅固耐用,，大修周期為5萬小時，設備壽命可以達到20年,。

  
; q  K. a* d2 `# D  
. y. H- [/ Z$ M* g   STM外燃機外型               
7 A; q( h1 \2 a. E% O  
/ M0 s6 o+ C' F1 X. H3 o3 `$ O   設備綜合效率超過80%,，特別是發(fā)電效率高達29.6%，比同容量內(nèi)燃機效率高,，是一般高原地區(qū)內(nèi)燃機效率的150%,，如果駐清藏和新疆西部地區(qū)的單位全部采用該設備供電，僅此一項每年減少三分之一的能源用燃油供應，如果考慮熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能效果,，以及運輸損耗的減少,，年減少能源用油五分之二到50%，效益極為可觀,。因此,，外燃可以作為一種效費比極好的備裝。
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0 A1 z# b+ m$ |/ F+ o$ F             燃料消耗量

燃料消耗量	MJ	304.05
小時天然氣消耗	M3	8.65
小時柴油消耗	kg	7.05
小時人工煤氣消耗	M3	17.29
小時LPG消耗	kg	7.82

      

                                                     太陽能-外燃混合發(fā)電型
   STM利用外燃機的特性,，將多面反光鏡聚焦在外燃機的熱腔,，利用太陽的能量加溫熱腔發(fā)電，發(fā)電功率達到20kW,，設備可以自動跟蹤太陽旋轉,。STM另一個獨具匠心的設計是在太陽落山后或陽光不足以發(fā)電時，自動合閉熱腔,，利用燃料燃燒發(fā)電,，一機兩用，節(jié)省了蓄電池投資,，提高了能源供應設備的利用效率,。而造價僅僅為硅晶光伏電池的三分之一，投資效益極好,。
      STM太陽能發(fā)電裝置,，造型優(yōu)美，可以安裝在城市建筑物上,，作為城市造型建筑,，白天利用太陽能，晚上利用夜間低谷燃氣,，發(fā)電并解決樓內(nèi)熱水供應,，在一定程度上還可以減少城市熱島效應。

  
  
# Q* t7 h# s2 ?- [  Q/ o, J; J: a STM太陽能--外燃混合發(fā)電設備外觀
  
                                                余熱利用型
, f& Z1 z  r1 a6 @; ~8 A   STM的另一優(yōu)勢是余熱回收,，而且大大簡化了工藝技術,。利用熱腔溫度達到700℃即可發(fā)電的特性，不需要任何介質(zhì)或熱能轉換裝置,，直接將熱腔伸入熱源之中,，將余熱轉換成高價值的電能。例如：煉油廠,、化工廠,、焦化廠、冶煉廠等,，均可使用,。每個外燃機可以回收25kW電能和44kW熱能,。
      
                     四聯(lián)裝余熱回收系統(tǒng)            

, K4 U; g4 K6 G1 T) ~2 C5 n/ `9 H                                                                其他用途
   STM外燃機還可以作為車用混合動力電源，目前國際上大力發(fā)展的混合動力汽車,，采用動力機和發(fā)電機混合動力,，由動力機驅動發(fā)電機發(fā)電，透過蓄電池為汽車動力馬達驅動汽車,。由于汽車行駛時只有加速和爬坡需要較多的動力,，多數(shù)時間僅在怠速或略高的工況下運行。汽車起動時,，動力機和電池同時提供動力,，穩(wěn)定行駛時動力機多余電能需入電池。所以50千瓦燃機可以推動一輛14米長50座的大巴士,，25kW外燃機能夠滿足一輛120馬力（91.68kW）轎車的動力,。STM公司正在與美國通用汽車公司聯(lián)合發(fā)展新型的混合動力轎車的外燃機動力系統(tǒng)。
0 _+ t, Q5 c0 i% R% o, K  STM與通用汽車聯(lián)合發(fā)展的混合動力轎車動力系統(tǒng),。

                                
   STM與通用汽車聯(lián)合發(fā)展的混合動力轎車動力系統(tǒng)
                                
- S+ N: q+ B" u2 D      外燃機的優(yōu)勢是效率比微型燃氣輪機高（微燃機熱效率26%）,，體積、噪音比內(nèi)燃機小,，排放比內(nèi)燃機好得多,。
  
  

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                                     混合動力巴士示意
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      外燃機對于燃料和環(huán)境的要求很低，體積小而輕便,，所以非常適合作為現(xiàn)場電源,。可以在施工中使用,，例如目前正在進行的清藏鐵路工程,，采用該設備將非常理想。
2 w) [! s* {; Z1 O$ G      也可以作為現(xiàn)場的能源利用裝置,，將采油過程中的少量伴生氣直接用于發(fā)電,，將電力提供給采油設備，余熱加溫石油,，不需要再架設電線供電。
0 n4 V. a- H9 @: ^5 t      我國每年有萬余礦工死于煤礦瓦斯爆炸,，一個重要的原因是瓦斯沒有和好很好的利用,。STM外燃機可以就近利用這些瓦斯發(fā)電，供給礦井使用,，不僅減少瓦斯爆炸的危險,，也提高了供電的可靠性。
      STM的發(fā)動機轉速只有1800轉/分,，適合于直接動力輸出,，可以作為多種驅動設備動力源,。用于驅動水泵、壓縮機等動力裝置,。
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                                         外燃機的適用問題
      中國還有3500萬人口完全沒有電力供應,，更多的人口沒有持續(xù)可靠的電力供應。這些地區(qū)多在邊遠地區(qū),、山區(qū)和荒漠,，以及海島等地區(qū)，架設電網(wǎng)的投資太大,，采用柴油發(fā)電成本太高,，而外燃機可以利用太陽能、沼氣,、植物垃圾熱解氣體的特性,，可以較好地解決這一難題。
   STM外燃機具有極強的用戶適用性,，可以滿足城市樓宇,、鄉(xiāng)村、小型工業(yè)和部隊的能源需要,。在城市中,，醫(yī)院、學校,、市場和旅館等項目均可使用,。在大電網(wǎng)不能覆蓋的地方，可以孤立使用,，也可以在低壓系統(tǒng)中組成網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)使用,，互相提供備用保證，建立一個小型的能源互聯(lián)網(wǎng)絡,。
   STM外燃機可以燃燒一切可以燃燒物質(zhì)的特性,，包括各種氣體和液體燃料，而且不需要更換燃燒系統(tǒng),，非常適應戰(zhàn)時需要,。外燃機體積小、排熱量低,、噪音小,，非常不易被發(fā)現(xiàn)。瑞典將其安裝在潛水艇內(nèi),，利用攜帶的柴油和液氧燃燒,，在水下長距離潛航，日本海上自衛(wèi)對也計劃采購這種設備,。STM可以多臺并用,，保證包括雷達站等各種用電量較大的部隊的電力需求,。
3 f" Y3 r' n" T   STM亞洲代理為新加坡的新科動力公司，中國能源網(wǎng)因考慮到這一設備在中國的廣泛適用性,，成為該設備的中國代理,。由于該設備在中國廣闊市場潛力，STM和新科動力計劃在中國生產(chǎn)該設備,，預計造價將大幅度下降,。2002年進口價格為每千瓦不到7000元人民幣，2003年將降至6000以下,，大大低于國內(nèi)各種持續(xù)供電供熱綜合設備的造價,。
  
                                         STM設備經(jīng)濟效益分析
0 t  G4 H  J; t, F                                                        STM 外燃機技術參數(shù)

        

電價	RMB/kWh	0.6
電收入	RMB/hrs	15
供水熱水焓值（50˚C）	kJ/kg	209.34
回水熱水焓值（20˚C）	kJ/kg	83.74
熱水焓差	kJ/kg	125.6
小時熱水供應量	kg/hrs	1261
熱水價格	RMB/t	15
熱水收入	RMB/hrs	18.92
系統(tǒng)小時收入	RMB/hrs	33.92
基本維護費	RMB/kWh	0.03
柴油經(jīng)濟性分析
柴油價格	RMB/kg	2.6
柴油燃料費用	RMB/hrs	18.3
維護費用	RMB/kWh	0.75
收益	RMB/hrs	14.84
設備大修壽命周期內(nèi)收益	RMB	741771
投資回收率	%	359.21

      

    在STM設備大修壽命使用周期中，按電價0.6元/kWh,，熱水15元/噸,，柴油2600元/噸的條件下，可以收回投資3.6倍,。也許在高原地區(qū)的實際情況不一樣,，但與柴油機、風力發(fā)電和光伏發(fā)電比較,，經(jīng)濟性必然更好,。
                                                        STM 熱電聯(lián)產(chǎn)設備折舊費用

        

年利用小時	Hrs	7500
設備壽命周期	年	20
設備造價	元/kW	6624
設備折舊	元/kWh	0.044
大修周期	Hrs	50000
大修費用	元/kWh	3312
大修折舊	元/kWh	0.066
KWh折舊費	元/kWh	0.110

      

                                                    STM  太陽能設備折舊費用

        

設備壽命周期	年	20
02年設備價格	RMB	198720
年折舊	RMB	9936
日平均利用時間	Hrs	8
年平均利用日	Days	280
年利用小時	Hrs	2240
小時折舊費	元	4.44
KWh折舊費	元/kWh	0.22

      

    上述兩種設備在20年壽命周期中折舊費分別為0.11和0.22元/kWh，太陽能-外燃混合發(fā)電設備折舊為0.143元/kWh,。隨著造價的不斷降低,，折舊費用將會不斷減少。
# Z  L- }! Y) h1 u                                           STM 熱電聯(lián)產(chǎn)設備價格預計

        

預計2002年kW造價	USD	1000
	RMB	8280
單臺造價	USD	25000
	RMB	207000
預計2003年kW造價	USD	800
	RMB	6624
單臺造價	USD	20000
	RMB	165600
預計2004年kW造價	USD	700
	RMB	5796
單臺造價	USD	17500
	RMB	144900

      

                       
                                                     更加微型化的發(fā)展趨勢
' f9 A9 H  E2 i1 |1 r      美國人通常居住在獨立的房子里,，能源基本自成體系,，為適應市場的這一特性，STM公司正在開發(fā)2-5kW的微型外燃機,。這些外燃機精巧細小到可以安裝在家用熱水器上,，代替燃燒器，而且是有什么燃料燒什么燃料,，真正實現(xiàn)了發(fā)電廠的個人化和白色家電化,。

  5kW的外燃機   

         能源設備微型化技術的發(fā)展，將對能源行業(yè)帶來更加深刻的革命和更為深遠的影響,，不僅會出現(xiàn)建在樓里的發(fā)電廠,，還會出現(xiàn)安在車上的發(fā)電廠、白色家電化的熱電廠,，甚至出現(xiàn)背著走的發(fā)電廠。發(fā)電將不再是一個不可代替的工業(yè)行業(yè),，將會成為一些個人的業(yè)余愛好和家庭副業(yè)收入的新方式,。
    STM外燃機在的廣泛應用性能,，將使我國的能源利用效率得到大幅度提高，無論對中國的可持續(xù)發(fā)展,，還是環(huán)境保護基本國策的落實,，無疑都有著非常積極的作用。不久的將來,，STM將成為一個中國的企業(yè)和中國的品牌,，如同桑塔那、寶潔一樣為國人熟知,。不僅如此,，STM還將能夠依附于中國巨大的市場和制造能力，不斷降低成本,，乘中國加入WTO的東風,，成為全世界市場上的一種具有競爭力的產(chǎn)品。

A209

這就和材料和結構有關了,，一方面采用耐磨和密封性好的材料,，另一方面采用有脹環(huán)和有唇口的密封環(huán)，確保磨損后仍有較好的密封性,，加工質(zhì)量高結構設計合理的話100%的密封完全可以做到
  F; I. D6 D7 Z9 q) Q7 `$ e, x' n氫氣比較危險,，也有用其他氣體的

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原帖由 A209 于 2008-7-23 14:31 發(fā)表
) A6 t7 g% }8 L! h% C. b( c這就和材料和結構有關了，一方面采用耐磨和密封性好的材料,，另一方面采用有脹環(huán)和有唇口的密封環(huán),，確保磨損后仍有較好的密封性，加工質(zhì)量高結構設計合理的話100%的密封完全可以做到
/ ^' c- m, c6 `( c氫氣比較危險,，也有用其他氣體的

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3 _5 w1 l# m- l2 `5 _
# H0 L" V" [4 m$ G謝謝A209兄,！

A209

舉手之勞，不必客氣

wang575111

不知道做一臺的成本有多少,？很貴吧,？

A209

有用試管自己做的！�,�,！也不是很復雜，感興趣的話可以自己做一個,，當然商用的話問題就多了�,。。,。,。�,！
視頻地址
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" h4 y1 O  ^8 D' M3 U[ 本帖最后由 A209 于 2008-8-3 22:42 編輯 ]

zxw157502

斯特林發(fā)動機的制造難點就在于密封問題難于解決,，不過技術進步后也應該可以解決,，以前的數(shù)據(jù)表明，斯特林發(fā)動機的成本是相同功率和轉速的柴油機的1.2倍,，也不知道現(xiàn)在是什么樣的水平,。

zxw157502

請問樓主，第一樓的圖片中第一個紅圈那里密封了么,？如果密封后冷熱氣體不就隔開了么,？熱量傳遞就僅僅通過“配氣活塞”來傳遞么？請指教.