华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
图5—3斯特林—燃气轮机联合循环
联合循环的总效率为：
ηCp(T3—T4′)—Cp(T2′—T1)+Wst1=Cp(T3—T2a) (5-13)
斯特林发动机做的功和热效率分别为：
WT6—T2′T6st=ηstCp(T4′—T5)；ηst=1—TT=1——T2′ (5-14) 4′—5T4′—XT4′其中，X=T5T。
4′空压机和汽轮机所做的功分别为：
mWCpTl(λ—1)c=η；Wt=Cp(T3—T)=C14′pTlτηt(1—cλm) (5-15) 由回热性质得：
R=T2a—T6T (5-16)
5—T6由于，
1—((T2′+T6)Cp(T6—T2)T5+T4′)/2′T2′/2=1—Cp(T4′—T，则，T6=5)X。 其中，T12′=T1[1+
η(λm—1)]；T3=T1?τ；T4′=T1?τ[1+ηt(1λm—1)]；
cT15=X?T4′=X?T1?τ[1+ηt(
λm—1)]；T6=T2′X；T2a=T6+R(T5—T6)；联解(5-13)—(5-16)式，可得该循环总热效率为
X2η(C—A)—X(C+D)+(D+B)2=X2R(C—A)—XC+(1—R)(D+B) (5-17)
3.斯特林发动机是布置在汽轮机后面的，但冷端实际是独立存在在循环中的
27
华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
图5—4斯特林—燃气轮机联合循环
如图5-4所示，则回热系数的新表达式为：
R=T2a—T2′ (5-18)
T5—T2′因此斯特林发动机合理的定义表达式为：
ηst=1—令T5=XT4′,
T12T1 (5-19) =1—(T4′+T5)/2T4′+T5根据前面所示的推导，同理可得该循环的总热效率：
χ2(C—A)—χ(A—B+2D)—(C—B—2D) (5-20) η2=Rχ2(C—A)+χ[R(F—A)—F]—R(D+B)—F其中：F=C—D—B。
5.3 小结
本章通过讨论斯特林循环和其它热力学循环联合热力性能特性，得出的结论如下： 1．使用斯特林发动机作为一种回热装置可以产生额外的功，在朗肯—斯特林和燃气轮机—斯特林联合系统中是非常有用的。
2．燃气轮机—斯特林联合循环具有很高热效率和实际应用价值，应该能在能源利用领域中作出巨大的贡献。
28
华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
结 论
本课题针对当今世界能源发展的趋势，石油资源的日益短缺，价格逐渐上涨，研究能以天然气、沼气、生物质等作为燃料的发动机有关技术，从而促进能源的综合利用、改善当前使用单一的石油资源的状况并减少环境污染。研究了斯特林发动机的性能特性，设计制作斯特林发动机模型，并进行了实验分析。总结本论文的研究工作，可以得到以下几个方面的结论：
1．近年来，斯特林发动机的研究在世界领域取得了突破性进展，能源危机更增加了世界各个国家对斯特林发动机的重视程度，进一步加快了斯特林发动机的发展进程。由于斯特林发动机得天独厚的优势，随着技术进步和新材料的开发，斯特林发动机的性能还会有很大的提高，应用领域还会进一步扩展，斯特林发动机很可能成为21世纪一种主要的动力装置。我国斯特林发动机的研究起步比较晚，不过近年来我国的研制力量和水平的进展速度很快，取得的一系列成果已经受到了国际斯特林发动机界的注目，而且中国在这一领域将会发挥巨大的作用。
2．通过对斯特发动机的性能模拟和制作，充分了解了发动机的工作特性和结构设计。为今后的斯特林发动机的设计，打下了良好的基础。通过斯特林发动机模型的实验，该性能与模拟性能的基本一致，说明该斯特林发动机模型制作是成功的。
29
华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
参考文献
[1] 钱国柱，周增新．热气机原理与设计．北京：国防工业出版社，1987． [2] 郭廷杰．关于斯特林发动机和节能．江西能源，1997，3(4)：1～4．
[3] 史岩，粱安波，送洪波，等．农用热气机热力性能计算的计算机模拟．农业工程学报，
1998，6(1)：126～130．
[4] Theocharis Tsoutsos，Vasilis Gekas，Katerina Marketaki．Technical and econ．omical
evaluation of solar thermal power generation．Renewable Energy，2003，7(28)：873～886． [5] D．Mills．Advances in solar thermal electricity technology．Solar Energy，2004，5(76)：
19～31．
[6] 李斌．李安定．太阳能热发电技术．电力设备．2004，5(4)：80～82．
[7] 姚睿．吴克启．斯特林发动机在空间太阳能发电中的应用．太阳能学报，2001，22：
11l～114．
[8] 邓和．热气机发电装置的现状和未来．上海电力学院，2002，18(3)：75～77． [9] Evgueniy Entchev，John Gusdorfi Mike winton．Micro-generation technology assessment for housing technology．Energy and Buildings，2004，(36)：925～931．
[10] X.Q.Kong，R.z.Wang，X.H.Huang．Energy efficiency and economic feasibility of CCHP driven by stirling engine．Energy Conversion and Management，2004，4(45)：1433～1442． [11] Erich Podesser．Electricity Production In Rural Villages With a Biomass Stirling Engine．Renewable Energy， 1999，6(16)：1049～1052．
[12] Theocharis Tsontsos，Vasilis Gekas，Katerina Marketaki．Technical and economical evaluation of solar thermal power generation．Renewable Energy，2003，7(28)：873～886． [13] G·沃克．热气机．北京：机械工业出版社，1987．
[14] 郭廷杰．斯特林发动机简介．节能技术，1993，(5)：36～38． [15] 王珈璇．工程热力学．北京：华北电力大学，1997，12．
[16] 吴丹妮．斯特林发动机的循环分析和计算．湛江海洋大学学报，1997，17(2)：82～93． [17] 滨口和洋．斯特林引擎模型制作．上海交通大学出版社，2009．
[18] 严子浚，苏国珍．斯特林热机的优化性能．应用科学学报，1999，17(2)：207～210． [19] 解文方．斯特林热机最佳效率与供热率间的关系．内燃机学报，1993，13(2)：203～205．
[20] 顾根香，王芝秋，金东寒，等．回热器循环熵增的概念及其优化．哈尔滨工业大学学报，1994，2l(2)：348～360．
30
华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
致 谢
本学士学位论文是在我的导师王庆五老师的悉心指导下完成的。正是在他的精心指导下，我的学识才得以长进，思维水平才得以提高，获得了将专业理论知识运用于生产实践的机会。老师渊博的知识、忘我的工作作风以及宽以待人的胸襟，使我深受启迪。值此论文完稿之时，特向我的导师致以最真心的感谢与祝福!
还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。感谢他们在我学习与工作中给予的合作与帮助。
在此谨向所有关心过我、爱护过我和帮助过我的人致以诚挚的谢意!
31
华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
32