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系統識別號 U0002-2108200817422000
中文論文名稱 低溫史特靈引擎再生器之研究
英文論文名稱 Investigation of Low-Temperature Differential Stirling Engine Regenerator
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 宋怡龍
研究生英文姓名 Yi-Lung Sung
學號 695370170
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-07-15
論文頁數 51頁
口試委員 指導教授-康尚文
委員-楊錫杭
委員-楊龍杰
委員-陳育堂
中文關鍵字 低溫史特靈引擎  再生器  滑塊型 
英文關鍵字 Low-Temperature Differential Stirling Engine  Regenerator  Displacer 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本實驗主要針對低溫史特靈引擎再生器之材料與厚度進行研究,實驗中再生器類型選用滑塊型。引擎整體尺寸為120 mm × 120 mm × 165 mm,重量為380克,掃氣活塞尺寸大小為94 mm。研究中加熱方式採用電子式加熱器,冷凝方式採用自然對流,輸入功率為5 W、10 W、15 W,環境溫度為28±1℃,操作溫度為52℃至108℃。
  再生器材料方面,選用活性碳濾網與珍珠板。實驗結果指出,當輸入相同功率下,以珍珠板為再生器材料之低溫史特靈引擎所輸出之轉速較高。厚度實驗部分,只針對珍珠板為再生器材料,厚度為1 mm至7 mm,實驗中量測低溫史特靈引擎所輸出之轉速來進行比較。相同功率下,引擎轉速隨著厚度增加而變快,而最佳厚度尺寸為6 mm。
英文摘要 The focus attention in this research is on the material and thickness of Low-Temperature Differential Stirling engine regenerator. The displacer regenerator was chosen. The activated carbon filter and formcores were chosen as the regenerator material. The dimension of the engine is 120 mm × 120 mm × 165 mm;the weight of the engine is 380 grams;the dimension of the displacer is 94 mm. Electron heater was adopted for heating;natural convection was adopted for cooling;the range of input power was 5 W, 10 W and 15 W;environment temperature was 28±1℃;operation temperature was 52℃ to 108℃. The range of formcore thickness is 1 mm to 7 mm. Engine speed was measured with different regenerator material and thickness.
The research indicates that engine speed with formcore regenerator is faster than activated carbon filter regenerator. The increase of engine speed is caused by the increase of the thickness. The best thickness is 6 mm.
論文目次 目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 3
1-3 文獻回顧 4
1-3.1發展歷史 4
1-3.2近期研究 5
1-4 研究目的 15
第二章 相關簡介 16
2-1 史特靈引擎介紹 16
2-2 史特靈循環 20
2-3 再生器之介紹 21
第三章 實驗設備與步驟 25
3-1 測試設備 26
3-1.1 加熱平台構造與原理 30
3-1.2 熱電偶線溫度校正 32
3-1.3 穩態時間量測 33
3-2 再生器之製作 34
3-3 實驗步驟 35
第四章 實驗結果與討論 39
4-1 再生器材料 39
4-1.1 活性碳濾網 39
4-1.2 珍珠板 40
4-2 再生器厚度 40
4-2.1再生器厚度1 mm 41
4-2.2 再生器厚度2 mm 41
4-2.3再生器厚度3 mm 42
4-2.4再生器厚度4 mm 42
4-2.5再生器厚度5 mm 44
4-2.6再生器厚度6 mm 44
4-2.7再生器厚度7 mm 45
4-3結果與討論 46
4-3.1再生器材料對於引擎轉速影響之比較 46
4-3.2再生器厚度對於引擎轉速影響之比較 47
第五章 總結與未來建議 49
5-1 總結 49
5-2 未來建議 49
參考文獻 50

圖目錄
圖1-1 微熱電混合(Micro CHP)能源轉換概況 3
圖1-2 Koichi Hirata所設計之史特靈引擎原型 6
圖1-3 加裝密封結構後的史特靈引擎 6
圖1-4 於不同汽缸充填壓力下之實驗結果 7
圖1-5 Koichi Hirata等人之多缸式史特靈引擎示意圖 8
圖1-6 多缸式史特靈引擎模擬所得之理論值結果 8
圖1-7 多缸式史特靈引擎實驗結果 9
圖1-8 Bancha等人所製作之雙動力活塞之低溫史特靈引擎 10
圖1-9 Bancha等人所製作之四動力活塞之低溫史特靈引擎 11
圖1-10 引擎與測試設備 13
圖1-11 Bancha等人以鹵素燈為模擬太陽能熱源之實驗示意圖 14
圖1-12 不同再生器的熱效率下,引擎熱效率與壓縮率之關係 14
圖2-1 雙活塞式史特靈引擎 17
圖2-2 同軸式史特靈引擎 18
圖2-3 分置式史特靈引擎 19
圖2-4 自由活塞式史特靈引擎 19
圖2-5 理想史特靈循環P-V與T-S圖 20
圖2-6 外接型再生器 22
圖2-7 外環型再生器 23
圖2-8 滑塊型再生器 24
圖3-1 測試設備示意圖 26
圖3-2 精密超低溫史特靈引擎 27
圖3-3 LW-9053NE之加熱平台 29
圖3-4 LW-9053之加熱平台溫度量測裝置 29
圖3-5 GPR-6030D電源供應器 29
圖3-6 testo 177資料擷取器 30
圖3-7 紅外線轉速量測設備 30
圖3-8 加熱平台示意圖 31
圖3-9 校正設備之標準溫度計 32
圖3-10 穩態時間測試 33
圖3-11 Polyester化學式 34
圖3-12 活性碳濾網 34
圖3-13 壓克力底板尺寸示意圖 35
圖3-14 熱電偶線位置示意圖 36
圖3-15 冷凝端熱電偶線(TC1)位置圖36
圖3-16 加熱端熱電偶線(TH1、TH2)位置圖 36
圖3-17 壓克力治具示意圖 37
圖3-18 架設完成圖 37
圖3-19 再生器組裝流程38
圖3-20 轉速量測示意圖 38
圖4-1 輸入功率5 W下,不同再生器材料轉速之比較 46
圖4-2 輸入功率10 W下,不同再生器材料轉速之比較 47
圖4-3 輸入功率15 W下,不同再生器材料轉速之比較 47
圖4-4 輸入功率5 W下,各再生器厚度轉速之比較 48
圖4-5 輸入功率10 W下,各再生器厚度轉速之比較 48
圖4-6 輸入功率15 W下,各再生器厚度轉速之比較48


表目錄
表1-1 雙動力活塞之低溫史特靈引擎參數表 12
表1-2 四動力活塞之低溫史特靈引擎參數表13
表3-1 精密超低溫史特靈引擎規格表 27
表4-1 以活性碳濾網為再生器之低溫史特靈引擎於各輸入功率下之速表
39
表4-2 以珍珠板為再生器之低溫史特靈引擎於各輸入功率下之轉速表
40
表4-3 再生器厚度1 mm之低溫史特靈引擎於各輸入功率下之轉速表
41
表4-4 再生器厚度2 mm之低溫史特靈引擎於各輸入功率下之轉速表
41
表4-5 再生器厚度3 mm之低溫史特靈引擎於各輸入功率下之轉速表
42
表4-6 再生器厚度4 mm之低溫史特靈引擎於各輸入功率下之轉速表 43
表4-7 再生器厚度5 mm之低溫史特靈引擎於各輸入功率下之轉速表 44
表4-8 再生器厚度6 mm之低溫史特靈引擎於各輸入功率下之轉速表 45
表4-9 再生器厚度7 mm之低溫史特靈引擎於各輸入功率下之轉速表 45

參考文獻 [1] http://www.stirlingenergy.com/default.asp
[2] J. Harrison, “Micro Combined Heat & Power” EA Technology
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[10] B. Kongtragool, S. Wongwises, “Performance of a Twin Power Piston Low Temperature Differential Stirling Engine Powered by a Solar Simulator” Solar Energy, Vol.81(7), pp.884-895, 2007.
[11] B. Kongtragool, S. Wongwises, “A Four Power-Piston Low-Temperature Differential Stirling Engine Using Simulated Solar Energy as a Heat Source” Solar Energy, Vol.82(6), pp.493-500, 2008.
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[13] 林貴添、簡國祥,2003,「史特靈引擎之復熱再生器的設計規劃分析」,能源季刊 第三十三卷 第一期 第114-125頁。
[14] I. Urieli, D. M. Berchowitz,“Stirling Cycle Engine Analysis”,1984。
[15] 林貴添、林祥輝、簡國祥,2003,「史特靈引擎的性能數值分析」,能源季刊 第三十三卷 第三期 第78-93頁。
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