PDF《史特林引擎的发展与应用》

史特林引擎的发展与应用 1/9 篇名 史特林引擎的发展与应用 作者 陈泰丞.

台中市立西苑高级中学.三年四班 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 史特林引擎的发展与应用 2/9 壹前言

2004 年10 月我参加了由国立自然科学博物馆主办、台湾大学物理系教授周鉴恒主讲的高中职学 生史特林引擎模型制作研习,使我对於这种神奇的热机引擎产生浓厚的兴趣,因而与史特林引擎 结下了不解之缘.常常看到电视上报导油价的起起伏伏,没错!石油总有一天会用完.届时所有 依赖石化油料的引擎都将停止运作,所有的汽车都动弹不得,所有的飞机都得停飞,整个现代社 会的运作也似乎将随石油的耗竭而停摆.虽然世人大都抱著今朝有酒今朝醉的心态,但这个无可 避免的问题终究必须解决.而随著近年科技的进步,在面对必须惜用周遭一切能源,又须著重环 保的时代下,史特林引擎基於其低污染、高效率的优点,十分有潜力成为未来引擎科技的明日之 星.本文将就史特林引擎的发展、原理、以及未来展望作深入探讨. 贰正文

一、史特林引擎的历史 西元

1816 年苏格兰牧师史特林(Robert Stirling)发明了一种非常特别的外燃引擎,后世通称所 有利用这种原理运转的引擎为史特林引擎(Stirling Engine).第一个实用的史特林引擎被用来抽 水,至今已经有两百年历史了.因为早期的史特林引擎均以空气为工作流体,所以又被称为热空 气引擎(hot air engine).十九世纪时曾经有无数史特林引擎在工业上使用,后因环保问题未受 重视,且在当时能源多元化也不迫切,在蒸汽机和内燃机的竞争下,史特林引擎遭到冷落. 随著近年因油价高居不下、环保和多元化时代的来临,能不能充分利用更多元化的能源和制造比 现有引擎更好的引擎,变成迫在眉睫的问题.而史特林引擎有潜力克服未来的种种挑战,於是又 被寄予厚望. Robert Stirling (1790~1878)出生於英国苏格兰,家中有八个兄弟,他排行老三,是苏格兰教会的神 职人员.既是牧师又兼具工程师身分,一直服务到86岁.但是在闲暇之余,他会在自己的工作室 建造热机. 1970年代工业革命时期,蒸汽发动机(steam engine)取代了大量人力,却也因蒸汽锅炉爆炸事故 频传,致使人员严重伤亡.身为神职人员的他有一颗善良的心,发明这个机器的初衷就是因为看 工人们在蒸汽机下工作太痛苦了.为了减少悲剧的发生,经过一番努力后,终於发明了史特林引 擎,造福无数世人.他发明的Stirling Engine (称之为an air engine )在1816年9月27日,Robert Stirling在苏格兰爱丁堡法务部申请他的专利权.(图一) PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 史特林引擎的发展与应用 3/9 (图一) 出处 http://tw.myblog.yahoo.com/jw!38.gq_GFHRT.YwEw_4YGB5QSPA--/article?mid=4&

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fid=6德盟工作室 1973年世界能源危机,人们再度想起史特林引擎的光辉历史.直至今日,人类仍继续研究,在美 国太空总署,瑞典的海军潜艇,甚至在北美家庭里的发电机,都是运用这个原理.也许日后这款 发动机的热源将会被太阳能所取代,让史特林引擎能有更稳定的热源.(注一) 史特林引擎是藉由温差运转的燃料引擎,除了可以使用各种燃料外,还可以使用包括:地热、太 阳能、核能、天然气、垃圾废热等进行发电.此外,运转时并无爆炸或高速气流产生,可以安静 有效率地发挥他的功效,更惊人的是史特林引擎在热能转换成动能的效率非常高,善用周遭所有 多元能源,避免浪费,已呈现出未来能源的发展趋势与利用型态.