第一章.史特林引擎之研究及与制作.PDFVIP

史特林引擎之研究及與製作 指導老師：吳秋錦、楊士震老師 組員：邱盛宇 羅昌聖 洪飛鴻 紀凱翔 藍天鴻 陳柏勳 建國科技大學 機械工程系 一、簡介： 史特林引擎早在 1816 年由 Robert Stirling 先生所發明，當時史特林引擎曾經被認為有潛 力成為很有效率的引擎，但是近兩百年來史特林引擎始終沒有成為引擎的主流派，內燃機引 擎出現後史特林引擎便被打入冷宮，直到今天史特林引擎仍然只有在一些很特殊的應用場合 中被使用，像是潛水艇或者是遊艇的輔助發動機。目前雖然還沒有看到史特林引擎成功的大 量市場應用，但是對史特林引擎的研究始終興趣不減，特別是最近幾年能源及環境問題越來 越嚴重，史特林引擎再度浮上枱面，被認為是解決能源問題可能的方案之一。 二、動機： 現今環保議題及能源危機討論的沸沸揚揚，內燃機與石化燃料的使用是造成環境污染主 因之一，而石化能源也會在幾十年後慢慢短缺，所以近年來能源工程相關的技術問題，已逐 漸被重視，所以要如何將無污染之能源與外燃機結合，是目前討論之重點，所以史特靈引擎 的研究興趣正逐漸加溫，極可能除了燃料電池外，未來成為新的動力來源選擇之ㄧ。 三、功能： 將熱能轉為動能，可用簡單的機構原理改變作動方式；例如直線往復運動或是旋轉運動。 四、特色： 1.熱源多樣化：所以任何種類之燃料皆可成為史特靈引擎的熱源，如：太陽能，廢熱…等。 2.熱效率高：史特林引擎是一種高效率的能量轉換裝置，採用封鄆氣體循環及再生器設計。 3.低污染： 史特林引擎之燃燒供熱過程通常為在一大氣壓之下長時間的燃燒過程，故燃燒較為 完全且廢氣中 CO 含量很少。因此， 史特林引擎在環保方面的特性遠優於內燃機。 4.噪音低：史特林引擎屬於封鄆式外燃機，並無氣缸內的燃燒爆炸及進、排氣行程，因此整體 噪音很小。 5.簡單之機構： 史特林引擎並沒有容易出現故障的進、排氣閥 裝置、高壓噴油系統、及需要 潤滑的活塞環等。 五、原理： 史特林引擎是一種高效率的能量轉換裝置，係採用封閉氣體循環（Closed gas cycle）及再 生器（Regenerator）設計。理論上，理想史特靈引擎的熱效率(Thermal efficiency)與卡諾引擎 (Carnot engine)相當，二者皆屬可逆熱機（Reversible cycle），具最高熱力循環轉換效率。史特 靈引擎的使用的工作氣體可為高壓之空氣、氮氣、氦氣、或氫氣。一般而言，大致分為兩種 可能的配置：第一種配置利用一個動力活塞（Piston）壓縮或膨脹氣體，另利用一個移氣器 （Displacer）使工作氣體在氣缸內來回流動；第二種配置則不用移氣器，完全利用兩個活塞 來達到壓縮膨脹氣體與來回驅趕氣體的目的。當氣缸內部氣體被驅趕至加熱部而受熱時，即 因膨脹推動動力活塞而對外作功。 六、設備： 冷熱交替缸 七、運用時機： 以”熱”為副產品的地方，像是焚化爐，或是機器做動時因摩擦產生高溫，皆可使用。 八、指導老師評語： 在目前綠能及環保的議題高漲之際，史特林引擎之研究引起了各方的重視，本專題的同 學也趕上了這股熱潮，希望能對史特林引擎有更深的認識及了解。本組學生完成了史特林引 擎的製作並進行實驗及分析，已達成預定之目標。 九、業界認證： 公司名稱：毅晉塑膠企業有限公司 負 責 人 ：宋清木 聯絡電話：（04）2337