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    双缸斯特林引擎发电
    作者:周鉴恒    文章来源:科学教育月刊    点击数:    更新时间:2010-2-6

    (原载:《科学教育月刊》, 287 期,20064月)

    在偏远地区,收听广播可能是唯一的娱乐,也是与文明世界沟通的管道,但偏远地区常无电力供应,甚至连电池都难以取得。虽收音机本身轻巧耐用,因缺乏适当的电力,收听广播变得十分麻烦,于是有人就想到利用发条经变速齿轮驱动微型发电机,提供收音机所需微不足道的电力。斯特林引擎在某些场合也具有类似的功能,尽管至今为止小型轻巧的斯特林引擎之输出功率,仍无法与尺寸相仿的内燃机匹敌(极其微小的斯特林引擎与同尺寸内燃机之比较,又另当别论),就收音机或小型照明设备而言,斯特林引擎之输出功率却恰到好处,并且具有燃料多元化、安静、污染少、构造简单耐用、保养方便等优点。

    玻璃制的透明斯特林引擎作为教具,固然可以寓教于乐,令学生印象深刻,但如果能进一步利用斯特林引擎作为动力,制作相关的动力机械,例如,装配一辆汽车模型(注一),或驱动发电机发电,并以此电力驱动小功率电器,除了完整介绍引擎之原理、构造和用途,更能演示热学原理、能量守恒原理、发电机负载原理,使斯特林引擎教具不但在高中、大学之物理学教学有用,也能应用在技职课程之教学和科普教育。

    本文介绍这一部双缸水平并卧透明试管引擎发电设备,由两具特别设计的斯特林引擎(注二)组合而成,其内部构造和运转情形一目了然。尽管乍见其外观(图一),构造似乎有些复杂,装配过程好像颇棘手,但其独特的设计已降低了精度的要求,不难成功自制,正适合有兴趣的读者大显身手。

      

    图一:试管引擎的实物照片,摄于20044 14 日。

    一、自制这款引擎所需的材料:

    1. 外径1.85 cm、内径1.7 cm 的试管二个,外径1.63 cm,内径1.45 cm 的试管二个(化学实验室或玻璃仪器行一定有,价格各约二、三十元台币);

    2. 粗约0.4 mm0.016 号)的吉他钢弦(乐器行有售,35 元一条);

    3. 长约16 cm,横截面2×3 mm2 的铝杆二支;

    4. 玻璃毛细管(外径5.8 mm,内径0. 45mm,学校实验室找得到);

    5. 直径1.5 mm,长10 cm 的钢棒两根(就是尚未攻牙的钻头,钻头工厂有卖);

    6. 内径1.3 cm,长约7cm 的玻璃管二个;

    7. 内径8 mm 的玻璃管;

    8. 内径2.2 mm,长约20 cm 的橡皮管;

    9. 内径15 mm,长约20 cm 的铝棒一根;

    10. 直径20 mm,长约20 cm PE 棒(以上五项,台北市太原路都找得到);

    11. 白杨木条若干(五金行有售)。

    二、自制附属发电机所需的材料:

    1. 直径0.3 mm 的漆包线80 m

    2. 直径3 cm,厚6 mm 的铷铁硼稀土磁铁(俗称强力磁铁)两块。

    3. 双面胶。

    三、所需的工具:

    小型车床和钻床、钻石轮锯(五金工具行有售,售价仅台币数百元);美工刀、砂纸;AB 胶、热熔胶等。

     


    注:原文为繁体,本站发布时未转译,但为方便读者阅读,直接将繁体转为简体。

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