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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date斯特林发动机热力特性研究基于MATLAB下600MW直接空冷机组变工况的特性研究基于GT- POWER斯特林发动机热力特性研究摘要：以等温分析法为理论基础，通过合理的系统分解和简化，建立斯特林发动机数学模型；基于GT- POWER软件进行计算求解。根据模拟结果分析斯特林发动机温度、压力和转速对发动机工作性能的影响，为进一步优化斯特林发动机结构和提高性能提供了理论依据。
2、关键词：等温分析法；斯特林发动机；工作性能 Study on thethermal characteristics ofSterlingengine Abstract: The direct air-cooled condense dynamic simulation model was established based on understanding the system composition and heat transfer, Take a 600MW unit as a example, the units cold system characteristic curves we
3、re drawn, then some relationships with the back pressure ,the speed of wind，the temperature and the displacement were analysised, it has great value in guiding operation of direct air-cooled units. Key Words: Isothermal analysis; Stirling engine; performance-0 引言随着石油资源的日益短缺，石油价格逐渐上涨，传统内燃机使用石油资源而引起的环
4、境污染、能源使用极不平衡等社会问题日益突出。基于斯特林循环的斯特林发动机以其高效率、燃料利用面广、低噪音和低排放等优点受到各国学者的青睐。Stig Kildegard Andersen1等人利用数值分析方法对斯特林发动机回热器最优化问题进行了研究，研究发现基体温度在轴向方向线性摆动可以提高斯特林发动机的性能。胡学光2等人对P-40型斯特林发动机进行了绝热分析，结果显示通过绝热分析法计算的斯特林发动机的轴功率计算误差随着发动机转速增加而增加。斯特林发动机作为动力装置，其性能指标主要是功率和效率。本文利用等温分析法对斯特林发动机效率、功率以及运行条件对性能影响问题进行了研究，为斯特林发动机的进一步
5、设计与优化提供了理论依据。1理论模型为方便几何模型分析计算，对斯特林发动机进行简化，如图1所示。斯特林发动机主要由膨胀腔、加热器、配气活塞、动力活塞、压缩腔组成。热端由膨胀腔和加热器构成，冷端由压缩腔和冷却器构成。 图1斯特林发动机几何模型1.1模型尺寸和相关参数表1 模型尺寸和相关参数名称 发动机类型工质平均压力(MPa)转速(rad/min)加热器内壁温(K)冷却器内壁温(K)冷却器类型数值 单作用型20.301053300管式2数学建模作为斯特林发动机功率和效率计算的等温分析法以气缸等温换热为基础，充分考虑了各种工作介质的损失，适用于各种传动机构，不必使用局限性经验修正系数。2.1 工质
6、循环压力确定由质量守恒方程可得工质总质量为： （1）由（1）推导出循环压力p为：（2）式中：c为压缩腔，k为冷却器，f为回热器，h为加热器，e为膨胀腔。2.2循环功率的确定：根据Thombare提出的斯特林发动机容积表达式：（3）（4）式中： 为膨胀腔容积；为瞬时腔压缩容积；为膨胀腔最大扫气容积；J为扫气容积比；A为曲轴转角；B为膨胀腔变容积变化领先角。由能力守恒定律， 推导出斯特林发动机的压缩功为：（5） （6）由公式（5）、（6）可得斯特林发动机循环功为： （7）单缸循环功率为： （8）式中：n为转速2.2循环效率的确定： 定义回热器回热损失热量为：（9）式中：为回热器的有效性，为回热器的
7、长度。由公式（5）、（6）、（9）可得斯特林发动机效率为：（10）式中：.3发动机热力特性研究在上述分析的基础上，汽轮机排汽压力的主要因素函数表达式为：。使用MATLAB软件建立数学模型，在，三个影响排汽压力的主要因素中，如果仅有一个变化，保持另外的两个不变，可求任意工况下的排汽压力，由于、的影响，使直接空冷机组排汽压力不同于凝汽器压力，排汽管的压降和温度降可以看作是定值。通过分析这些因素对排汽压力的影响，进而研究直接空冷机组冷端系统的变工况特性。3.1不同温度下发动机功率、效率与压力关系3.2不同压力下发动机功率、效率与温度关系3.3不同压力下发动机功率、效率与转速关系4结论：1 排气量、环
8、境温度、迎面风速是影响汽轮机背压的主要因素，背压与这些因素之间必然是动态的传热特性，即。 2 风速对汽轮机背压有很大的影响，在不同排汽量，随着迎面风速的上升，汽轮机背压下降。3 当环境温度升高时，风速的变化对汽轮机背压影响增大，在环境温度较高时需要加强对背压的监控。参考文献： 1丁尔谋.发电厂空冷技术M.北京:水利电力出版社,1992.2郑体宽.热力发电厂M.北京:中国电力出版社,2001.3赵旺初.空冷电厂的发展J.西北电力技术,1997,6（3）：55654E.S米利阿斯. 空冷式发电厂M.北京：机械工业出版社，1986.5齐复东，贾树本，马义伟.电站凝汽器设备和冷却系统M北京：水利电力出版社，1990.320-324.6马义伟.空冷器设计与应用M.北京：化学工业出版社，1998.60-61.7严俊杰，张春雨.直接空冷系统变工况特性的理论研究J.热能动力工程,2000（6）:601603.8严俊杰，张春雨.直接空冷装置经济性诊断理论的研究J.华北工学院测试技术学报,2000（1）:16.9周兰欣,杨靖.600MW直接空冷机组变工况特性研究J.2007（4）:165-217.10张春雨.火电厂空冷装置运行经济性诊断理论的研究D， 西安:西安交通大学,2000.