为什么早期斯特林发动机没有大量应用？

1.功率密度低。
2.斯特林发动机不适合用于制造大功率装置。

另外当时的斯特林发动机仅仅是以低压空气为工质，它的热效率也不高。

当时的蒸汽机功率密度更底，至于功率不大也没关系，用于抽水，纺织机械总是可以的。
蒸汽机的热效率也不好。
况且那年代蒸汽机锅炉很不安全。

瑞典的很厉害这个吧？

回复 3# 夏风
斯特林发动机的活塞两侧压力（物理课本上叫压强）差是冷热端压力差，而冷端压力也都高于大气压。
蒸汽机活塞两端压力差直接就是蒸汽压力减去大气压力。
斯特林发动机有2个活塞，蒸汽机只有1个，在结构和传动系统复杂程度方面相比，也都是蒸汽机比斯特林发动机简单轻便。
所以，如果热腔温度压力相同，蒸汽机的功率密度更高。
另外，作为工质，水的热力性能比空气好，更容易得到更高的热效率。

回复 3# 夏风
斯特林发动机的活塞两侧压力（物理课本上叫压强）差是冷热端压力差，而冷端压力也都高于大气压。
蒸汽机活塞两端压力差直接就是蒸汽压力减去大气压力。
斯特林发动机有2个活塞，蒸汽机只有1个，在结构和传动系统复杂程度方面相比，也都是蒸汽机比斯特林发动机简单轻便。
所以，如果热腔温度压力相同，蒸汽机的功率密度更高。
另外，作为工质，水的热力性能比空气好，更容易得到更高的热效率。

锅炉的安全性还算可以，至少是可以接受的。
蒸汽机的另一个优点是寿命更长。
当时的斯特林发动机以热空气为工质，空气在高温下有氧化性，可想而知对汽缸内壁的氧化烧蚀作用。另外斯特林发动机活塞环不能使用润滑油，磨损较大，这都使得其机器寿命远比不上蒸汽机。

不光是当时的斯特林发动机应用不广泛，即使现在其应用也很少。
实际上稍微客观地分析一下斯特林发动机的特点和优缺点，尤其是缺点，就可以明白个中原因。

锅炉的安全性还算可以，至少是可以接受的。
蒸汽机的另一个优点是寿命更长。
当时的斯特林发动机以热空气为工质，空气在高温下有氧化性，可想而知对汽缸内壁的氧化烧蚀作用。另外斯特林发动机活塞环不能使用润滑油，磨损较大，这都使得其机器寿命远比不上蒸汽机。

不光是当时的斯特林发动机应用不广泛，即使现在其应用也很少。
实际上稍微客观地分析一下斯特林发动机的特点和优缺点，尤其是缺点，就可以明白个中原因。

回复 5# 克虏伯火炮


    话可不能这么说斯特林不需要一个巨大的锅炉，所以在轻便上是有优势的。而蒸汽机用水作为介质，把水变成水蒸汽就要相当多的能量。现在都可能也造不出热效率为30%的蒸汽机。但造热效率为30%的斯特林却不是很难。现在的玩具上看，DIY一个斯特林发动机很容易，但搞个蒸汽机却很难。

回复 6# 克虏伯火炮


    就算不用氮气，用二氧化碳总不难吧。

斯特林发动机确实不需要锅炉，但是需要“燃烧器”，而在斯特林发动机的“燃烧器”内完全是气-气换热，其传热系数比气-水换热差得多。就算水变成蒸汽了，H2O的换热能力也比空气、氮气、CO2好的多。
所以，同样热功率下的“燃烧器”，体积和重量绝对比锅炉更大。

现代斯特林发动机确实可以达到35-43%的热效率。但是你要看看那采用的都是什么技术：
氢气为工质，40大气压，热腔温度750-815摄氏度，冷却水温15-25度。
但当时受到高温强度材料性能的限制（当时没有高温强度钢这种东西，只有铸铁和普通钢材），最高温度不会超过450度。这导致了蒸汽机热效率低，但斯特林发动机的热效率也同样不会高。
当时的热气机，性能参数有记载的就是埃里克森1853年搞的300马力，热效率13%，号称“比当时的蒸汽机高一倍”。
但实际上，蒸汽机热效率最高的也差不多就是13%。

当时的斯特林发动机基本上是以空气为工质的。换用氮气或CO2，成本高不说，还需要有氮气或CO2制造设备供应（因为会有漏泄），设备就复杂得多了。
就算用氮气，其热力性能也与空气几乎一样，CO2的热力性能则还不如空气。唯一的好处就是缸壁氧化烧蚀作用小了，可以延长寿命。

斯特林发动机确实不需要锅炉，但是需要“燃烧器”，而在斯特林发动机的“燃烧器”内完全是气-气换热，其传热系数比气-水换热差得多。就算水变成蒸汽了，H2O的换热能力也比空气、氮气、CO2好的多。
所以，同样热功率下的“燃烧器”，体积和重量绝对比锅炉更大。

现代斯特林发动机确实可以达到35-43%的热效率。但是你要看看那采用的都是什么技术：
氢气为工质，40大气压，热腔温度750-815摄氏度，冷却水温15-25度。
但当时受到高温强度材料性能的限制（当时没有高温强度钢这种东西，只有铸铁和普通钢材），最高温度不会超过450度。这导致了蒸汽机热效率低，但斯特林发动机的热效率也同样不会高。
当时的热气机，性能参数有记载的就是埃里克森1853年搞的300马力，热效率13%，号称“比当时的蒸汽机高一倍”。
但实际上，蒸汽机热效率最高的也差不多就是13%。

当时的斯特林发动机基本上是以空气为工质的。换用氮气或CO2，成本高不说，还需要有氮气或CO2制造设备供应（因为会有漏泄），设备就复杂得多了。
就算用氮气，其热力性能也与空气几乎一样，CO2的热力性能则还不如空气。唯一的好处就是缸壁氧化烧蚀作用小了，可以延长寿命。

斯特林发动机好像还需要复杂的传动装置，损耗大，效率低。

现在蒸汽轮机的效率可不低

回复 11# outman


    蒸汽轮机要到20世纪才能实用。

回复 9# 克虏伯火炮


    将空气中的氧气烧了，然后再注入气缸使用。这样的设备应该不算复杂吧。

夏风 发表于 2010-8-8 20:01
燃烧产物中的二氧化硫、固体杂质等如何解决？
如果燃烧后直接进入气缸膨胀做功，那不就是内燃机？
斯特林发动机最大的特点是外燃机。

解决了燃气直接做功的问题，就能作出内燃机了。
与内燃机相比，斯特林发动机几乎没有任何优势。
斯特林发动机的历史比内燃机长得多，但现在仅仅在潜艇上刚有了出头之日。这其实就是利用了其“外燃”，废气容易处理的特点。
另外，斯特林发动机可以在较小的功率水平下做到高效率，接近甚至超过同样功率水平的柴油机。其噪音则比高速柴油机低。这些也是其用于潜艇的优点。
没有这些优点，斯特林发动机用于潜艇，与闭式循环柴油机相比也没有优势。

回复 14# 克虏伯火炮


    这个可以用空气滤清器的。至于将燃烧后的空气注入气缸，只是为了补充漏失的气体。

你的空气滤清器用什么滤芯？
内燃机用的是纸滤芯，因为需要过滤的是进口的冷空气，温度不高，杂质也少。
燃气几百上千度，杂质含量又高。即使忽略杂质含量，只考虑温度，那么如果用纸滤芯，那么必须前将其冷却到几十度，这过程需要在冷却器中完成。
所以，你的发动机又需要增加冷却器了。
另外，燃气热能在冷却器中散失，又增加了能量损失，降低了热效率。

你的空气滤清器用什么滤芯？
内燃机用的是纸滤芯，因为需要过滤的是进口的冷空气，温度不高，杂质也少。
燃气几百上千度，杂质含量又高。即使忽略杂质含量，只考虑温度，那么如果用纸滤芯，那么必须前将其冷却到几十度，这过程需要在冷却器中完成。
所以，你的发动机又需要增加冷却器了。
另外，燃气热能在冷却器中散失，又增加了能量损失，降低了热效率。