双作用自由活塞型斯特林发电系统性能研究

作     者：常德鹏 孙岩雷 胡剑英 罗二仓 张丽敏 陈燕燕 罗靖 陈远航 王海涛 CHANG Depeng;SUN Yanleil;HU Jianyingl;LUO Ercang;ZHANG Limin;CHEN Yanyan;LUO Jing;CHEN Yuanhang;WANG Haitao

作者机构：中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《工程热物理学报》 (Journal of Engineering Thermophysics)

年 卷 期：2023年第44卷第6期

页      面：1491-1499页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.51876213和No.51976230) 中科院先导A项目(No.XDA21080300) 

主　　题：双作用自由活塞型斯特林发电系统 声电耦合原理 参数影响性分析 

摘      要：自由活塞斯特林发动机作为一种高效的能源转换装置,在可再生能源利用等领域有重要的应用前景。本文针对一种双作用自由活塞型斯特林发电系统,从声电耦合原理出发,推导了双作用斯特林发动机与直线电机之间的阻抗匹配方程,建立了发电系统的整机数值模型,并获得了加热温度、平均压力、活塞连杆直径、机械阻尼和间隙密封宽度等参数对整机性能的影响规律。结果表明,由于双作用活塞两侧同时存在较大的温差和压差,因此相较于单作用结构的系统而言,活塞间隙大小对该系统性能影响更大,这是导致效率变化的关键因素之一。经过优化计算,设计了一台四单元双作用自由活塞斯特林发电机,在加热温度600?C、放热温度20?C和平均压力8 MPa的额定工况下,每个发电单元可输出1.41 k W的电功,热电效率为40.8%,为后续实验研究奠定相关的理论基础。