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简介：斯特林引擎（Stirling Engine）的优势特色与问题
从 Stirling Engine 的原理与结构来看，它有几项颇具优势的特点：
        1.、其使用外部热源，因此只要是能够产生热，皆可用来做为推动的能源，
所以并不仅限于可燃烧的燃料。而由于内燃机常令人诟病其排放的废气，会产环境污染的问题，因此能够使用地热、太阳能等自然的能源来运作StirlingEngine，显然在此方面是具有优势的。                                                                                             （点击图片看动画）                 
         2.、虽然Stirling Engine 常被归类于外燃机，但实际上，只要能够产生温差，
就能够成为运作的能源，因此使用低温流体，如乾冰、或冰水，同样可使Stirling Engine 进行运作。
        3.、由于Stirling Engine 外部热源与工作气体（Working gas）是分开的，因
此没有燃烧废弃物堆积于内部的问题，使用的润滑油周期较持久。
        4、由于热源位于外部，因此在调整控制上，比内燃机容易得多。
        5、 热源的提供是连续性的，较不会有燃料燃烧不全的情形。
        6、比起其他引擎，它的构造很简单，不需要阀门，也没有化油器等机构。
        7、运作的温度与压力比起蒸气引擎或内燃式引擎要低且安全的多，因此引擎强度与重量不需要很要求很高。
        8、没有燃烧爆炸的作用，运作也很安静，没有剧烈的震动。
        以上就是 Stirling Engine 的发展优势。然而，既然Stirling Engine 具有优势，但为何当初它并没有成为普遍的动力系统？显然它仍然有一些问题有待克服或替代方桉：
        1、无法避免热源对热室的侵蚀。毕竟高温差使得其运作效率提高，但也相对的会使活塞机构产生高温或低温侵蚀性的影响，引响运作寿命。
        2、虽然在低温差可以运作，但要在低温差下产生大量的动能时，引擎的体积就会很巨大。
        3、高低温差的控制很困难，尤其取决于引擎的隔热包装技术。如果无法有效控制，会徒增能源的散逸，减低效率。
        4、刚开始Stirling Engine 无法迅速运转，它必须经过一段“暖机时间”。
        5、要改变它的能量输出等级是很难的，它无法像内燃机一样用燃油多寡直接去控制动力的大小。
        6. 最好的工作气体是使用氢等分子量小的气体，但这些气体不易保存。
所以，以上的这些特性与问题，造成了 Stirling Engine 发展的兴衰。以目
        尽管如此，Stirling Engine 仍被利用在进行乾淨、环保的长时期稳定运作的电力生产与低温冷冻上。
（点击图片看动画）

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第一步：材料与工具准备：首先要准备的材料与工具如表1、表2 所示。
表1   材料表

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名称                   规格                  数量              备注
试管              18 x 150mm         1支             附橡皮塞
玻璃针筒      10 ml                     1 支            作为活塞
铜管              内径约φ2mm       2段
铜棒              φ2mm                   1根
光碟片                                        1片
铅线              约φ1.5mm            1包             曲轴
铁丝              细                                              固定钢丝绒用
钢丝绒                                        1包              移气活塞
塑胶软管      φ3 mm                  1段
木条            180 x 10 x 8 mm    1支             木条
木板                                             若干           基座
热熔胶                                         若干
橡皮筋                                         2 条            固定试管及针筒
小螺帽        内径约φ1.5mm      若干
小铁钉        约φ1.5mm              若干            轴用
冰棒棍                                        若干

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表二：工具表

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名称                       数量                    备注
剪刀                        1
美工刀                    1
剪嘴钳                    1                         制作曲轴
虎钳                        1                         制作曲轴
线锯                        1                         切割木板
电钻                        1
直尺                        1
记号笔                    1                         做记号
实验室酒精灯      3~5组                  亦可用蜡烛代替
工业酒精                2瓶
铁鎚                        1                         钉制基架

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材料图：

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第二步：制作步骤
（一）利用手摇钻（或小电钻）将橡皮塞钻出两个孔，一为连通气室用，一为交换器用

（二）将钢丝绒以小铁丝绑绕在铜棒上，製成移气活塞。活塞长度约为试管
长度的一半。


（三）将做好的移气活塞组合上试管。并装上塑胶软管与钻孔的小木块（连
结轴用）。

（四）将玻璃针筒以热熔胶固定在木条上，并用橡皮筋加强固定。针筒后方
黏上钻孔的小木块，以备之后连结轴用。

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（五）同样将试管固定在木条上。然后以塑胶软管连接。

（六）此时可以稍作测试。加热试管前端，拉动移气活塞，看看针筒是否会前后伸缩移动。如没有，则应该检查是否出现漏气现象。
（七）在木条前 10mm 钻一φ1.5mm 的孔，接着依下列尺寸，将铅线弯曲制作曲轴，并黏合光碟片。要注意针筒与移气活塞必须有相差90 度的相位角。


（八）计算移气活塞的活动长度，在冰棒棍上适当钻孔以符合，将木条与
冰棒棍切割钻孔。

（九）最后将钻孔完毕的冰棒棍以小铁钉组合上去，即完成本次活动制作。

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第三步：测试与完成
        要使自制的Stirling Engine运作，首先在试管下至一酒精灯，待烧热约1
分钟，试着转动光碟片即可。如果旋转不够顺利，试着微调相位角度；又或者
旋转的连续性（贯性）不够，可在光碟片上夹上小夹子，以增加其惯性转动力
量。

注意事项：
        虽然，本次制作的 Stirling Engine 教具结构简单，但整个史特灵引擎制作
的关键，就在曲轴与活塞，因此有几点影响制作成功与否的关键要点要注意：
1. 气体交换室（试管）的密闭性要高，尽量不要有漏气现象。
2. 曲轴角度要呈90 度，移气活塞的相位角要比活塞提前90 度。
3. 移气活塞的铜棒管接合处，要尽量能滑顺，但又不能有大量漏气现象，
挑选铜管与铜棒时，公差要配合好。
4. 曲轴旋转的流畅度是关键，这个部份需要的精密度较高，尽量能以模
具或电动工具製作。
5. 连结曲轴的冰棒棍要尽量平行推动，不要有分向力量减低推动。
6. 光碟片的目的是要增加其旋转惯性，如惯性不足，可用小夹子夹住光
碟片来调整。

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