利用燃料燃燒加熱循環工質（如蒸汽機將鍋爐里的水加熱產生的高溫高壓水蒸氣輸送到機器內部），使熱能轉化為機械能的一種熱機。
基本介紹
- 中文名：外燃機
- 發明人：R.斯特林
簡述,分類,蒸汽機,蒸汽輪機,斯特林發動機,
簡述
利用燃料燃燒加熱循環工質（如蒸汽機將鍋爐里的水加熱產生的高溫高壓水蒸氣輸送到機器內部），使熱能轉化為機械能的一種熱機。
分類
蒸汽機
是一個能夠將水蒸汽中的動能轉換為功的熱機，由於其中的燃燒過程在熱機外部進行，屬於熱機中的外燃機。泵、火車頭和輪船曾使用蒸汽機驅動。蒸汽機在工業革命中起了基本的作用。蒸汽機需要一個使水沸騰產生高壓蒸汽的鍋爐，這個鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至垃圾作為熱源。蒸汽膨脹推動活塞做功。現代蒸汽機的最大的優點是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉化為機械能，比最初的蒸氣機轉換效率提升許多。不像內燃機那樣對其燃料很挑剔。此外沒有蒸汽機的話原子能無法被使用。原子反應堆既不直接產生機械能，又不直接產生電能，原子反應堆實際上只是加熱水，這個水被沸騰後的蒸汽通過蒸汽機來轉化為有用的功。蒸汽不一定需要通過燃燒來產生，比如使用太陽能聚熱器也可以產生蒸汽推動蒸汽機。尤其在高山上蒸汽機機車的優點顯著，因為它們也可以在比較低的氣壓下運行。當南美洲將用柴油-電力機車取代它們的蒸汽機車後這一點就被發現了。在高山上他們不得不使用功率比較高的柴油機車。在瑞士和奧地利新的齒軌鐵路使用現代的蒸汽機，這些蒸汽機只需要一個人來運行，比起過去的蒸汽機它節省60%的燃料，比起電力機和柴油機它輕50%，因此對齒軌的磨損小得多。在日內瓦湖上也有一艘新的蒸汽機船，它是世界上第一艘遙控的蒸汽機船
蒸汽輪機
是一種擷取（將水加熱後形成的）蒸汽的動能轉換為渦輪轉動的動能的機械。相較於原由詹姆斯·瓦特發明的單級往復式蒸汽機，渦輪蒸汽機大幅提高了熱效率，更接近熱力學中理想的可逆過程，並能提供更大的功率，至今它幾乎取代了往復式蒸汽機。使用渦輪蒸汽機發電的電廠叫做熱電廠，其特別適用於火力發電和核能發電，世界上大約80%的電能是渦輪蒸汽機所產生。老式船艦中也有不少使用渦輪蒸汽機，但是在現代化船艦中已經大多被燃氣渦輪發動機或柴油機取代，只有少數特例如現代機仍使用蒸汽渦輪。
斯特林發動機
斯特林發動機通過氣體在冷熱環境轉換時的熱脹冷縮做功。發動機內的工作氣體處於封閉中，本身不參與任何形式的能量轉換，因此可以用惰性氣體來作為工質。以簡單的雙缸斯特林為例，斯特林發動機的工作過程可以分為如下幾個階段：
a．右側氣缸受熱，右側活塞上升，接近於等溫膨脹過程。
b．工作氣體進入左側氣缸，左側活塞上升，右側活塞下降，接近於等容放熱過程。
c．左側氣缸被冷卻，左側活塞下降，接近於等溫壓縮過程。
d．工作氣體進入右側氣缸，接近於等容吸熱過程，完成一個循環。
理想情況下，等容放熱量與等容吸熱量相同，等溫膨脹吸熱量高於等溫壓縮放熱量，輸出機械能。
配氣活塞式斯特林發動機的原理，配氣活塞斯特林發動機有配氣活塞和動力活塞兩個活塞。其中配氣活塞並不密封，氣體可以從其和氣缸間的縫隙中自由流動：
1. 底部氣體受熱，配氣活塞向上運動。
2. 配氣活塞上部氣體受到壓迫，一部分推動動力活塞運動，一部分從縫隙中進入配氣活塞底部受熱膨脹繼續推動配氣活塞。
3. 動力活塞轉動，帶動飛輪，飛輪帶動配氣活塞向下運動。
4. 配氣活塞壓迫氣體進入上方，氣體被冷卻收縮，配氣活塞上升，完成一個循環。
