热效率最高的热机.doc

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1、热效率最高的热机——热磁发电斯特林发动机项目编号：197351详细介绍：高效率的热磁发电斯特林发动机制冷机             或可破解能源危机破解能源危机，还我蓝天白云、青山绿水，这一切或许并不遥远，热磁发电斯特林发动机的热效率高于任何一种已知的热机。用于太阳能斯特林发动机的改进，大幅提高热效率，降低发电成本，直至火电水平，且几乎无污染，用于汽车尾气余热利用，也可大幅提高热效率，还可用于火电烟气余热利用，地热资源利用，也可用于潜艇，大幅提高续航能力，没有深奥的理论，所有的计算根据简单的物理原理，选用最常

2、见的工业原料及其标准的各项物理参数，实际制做出来的机器即使与计算结果有所误差，误差也不应很大，在可以接受的范围之内。这一切简单、自然，一切计算均有物理学定律作为依据，无可质疑.斯特林发动机是理论上达到卡诺循环效率的热机，它是1816年由苏格兰的R·斯特林发明的一种外燃的闭式循环往复式热力发动机，可用氢、氨、氦或空气为工质。在封闭的气缸内充有一定容积的工质，气缸的一端为膨胀缸，另一端为压缩缸，作为发动机时，膨胀缸温度高，为热缸，压缩缸温度低，为冷缸；作为制冷机时，膨胀缸为冷缸，压缩缸为热缸。膨胀缸与压缩缸间用吸

3、热器、回热器和冷却器连接，回热器内充有填料，大多为不锈钢丝。在理论上，回热器容储热量等于回热量，斯特林发动机的效率等于卡诺循环效率。以太阳能为高温热源的太阳能斯特林发动机，近年来有较大发展，美国已建造太阳能斯特林发动机的电站，中国也准备在近年来建造太阳能斯特林发动机电站。在这方面要想有较大进展，首先要提高斯特林发动机的效率，以降低发电成本，力求达到火电的发电成本。此外，还需要解决工质泄露的问题，由于需要提高功率及效率，所以工质的压力很高，造成工质密封困难，而工质的泄露使得发动机无故障工作时间缩短。这个问题可从

4、结构设计的改进得到解决，另文谈此事。本发明对斯特林回热器部分加以改动，使之除仍有储热，回热的功能外，还起到发电的作用，从而大幅度提高斯特林发动机、的效率。在斯特林发动机的每一个做功循环中，冷热气体（工质）分别交替流过回热器一次，回热器中的填充物一般为不锈钢丝网，近来也有研究将填充物做成片状，以减小气阻。本发明是用磁性材料片充当回热器中的填充物，用作填充物的磁性材料片是处于磁场中而被磁化的软磁材料片，所谓软磁材料，当它位于外加磁场中时被磁化，撤去外加磁场时，其磁性则消失，其磁性随温度变化也发生变化，如硅钢片，软

5、铁片或坡莫合金片等等，多片软磁片形成软磁片组，软磁片间留有气隙，可供工质流过，软磁片组的两端与软磁铁芯相连，软磁铁芯由磁导率很高的软磁材料（如1J22软磁合金，坡莫合金、纯铁等）组成，软磁铁芯与强力磁铁相连。磁铁、软磁铁芯与软磁片组，形成一个闭合磁路。在软磁铁芯上绕有线圈，如果回热器的外壳由铁磁性材料组成，则要在软磁铁芯和回热器外壳之间加装由弱磁性材料，如铝、铜等构成的隔磁圈和隔磁片、隔磁圈与软磁铁芯、回热器外壳紧密连结，以保证回热器内的工质不外泄，如附图所示，如回热器外壳由弱磁性材料构成，则无需隔磁圈、垫，

6、软磁铁芯直接与回热器外壳紧密连接。在斯特林发动机、制冷机的每一个做功循环中，冷热气体（工质）分别交替流过回热器一次，从而使得软磁片的温度及磁力发生变化，温度升高时，磁性减弱，反之则增加，而磁铁、软磁铁芯和软磁片组构成了一个闭合磁路，软磁铁芯的磁力也将改变。于是线圈所包围的截面内所含的磁力线的数量也将改变，根据法拉弟电磁感应定律，线圈两端将产生感生电动势，这时线圈成为一个电源，可向外界提供电能。为了便于叙述，我将在后文中将这个由闭合磁路及线圈等组成的部分，称作热磁发电机，本发明可看作斯特林发动机与热磁发电机的组

7、合，所以本发明起名为热磁发电斯特林发动机。比较斯特林发动机和本发明，除回热器的填充物改变为软磁片组等物外，斯特林发动机的其他部分均无变动，而且我们可以让软磁片的质量、比热容与工质的接触面积等，尽量与原填充的钢丝网相等，使回热器储热、回热作用基本不变，这样对原斯特林发动机、制冷机的工作状况影响较小，而我们又从热磁发电机部分额外得到一部分电能，所以本发明的热效率高于斯特林发动机。由于热磁发电机的工作原理是电磁感应，不同于热机由气态工质受热膨胀做功，所以在理论上，它不受卡诺循环效率的限制，热磁发电机将工质的热能除磁

8、滞损失外，转换为电能，转换率极高，所以效率极高。而且在热磁发电斯特林发动机的等温压缩过程中，热磁发电机也同时在将工质的热能转化为电能，从而降低了工质的温度，从而降低压缩过程中的压力，也提高了斯特林发动机的效率。综上所述，热磁发电斯特林发动机中的热磁发电机的工作伴随斯特林发动机的热力循环而产生。在此同时，又强化了斯特林发动机部分的工作，二者相辅相成，形成一个不可分割的完整的机器。从能量转换的角度来看，