斯特林制冷机的结构和工作原理

 斯特林制冷机的发展有着悠久的历史。1815年Robert Stirling发明了后来以他名字命名的热力发动机，1861年Alexander Kirk利用逆向的斯特林循环制冷获得成功，到1954年由荷兰的菲利普实验室研制成功实用的斯特林制冷机，并予以推广。此后，小型斯特林制冷机作为冷却军用红外夜视设备(主要用在飞机和坦克上)的主导产品服务了近50年。

图32-5是斯特林制冷机的结构和工作原理图，它由压缩机Va、回热器R、排出器Vcd、热端换热器A和冷端换热器C组成，排出器与压缩机活塞相连，它们的运动维持一定的相位差，以保证工质在处于环境温度的压缩腔与处于低温的膨胀腔间流动。其热力学工作原理是由两个等温过程与两个等容过程组成的，理想状态下，斯特林制冷机的制冷效率(COP)等于卡诺循环的效率Tc/(Th-Tc )，式中Th和Tc分别是高温热源和低温热源的温度。实际的斯特林制冷机由于有各种不可逆因素的存在，包括回热损失、压缩热损失、流限损失、泵气损失、穿梭损失、轴向导热损失、冷端热漏损失、换热器不完全换热损失等，其COP值大约为卡诺循环效率的1%~25%。