环境污染和能源短缺的问题已成为世界各国共同面临的课题,当前研究的重点主要集中在两个方面：一是低能耗的产品开发；二是可替代性新能源研究,尤其是对太阳能的利用显得格外迫切。对太阳能应用的研究主要包括光热和光伏,其中利用太阳能热发电已被越来越多国家看好。目前世界各国对太阳能热发电主要有三种形式,即塔式、槽式和碟式,特别是搭载了斯特林发动机的分布型碟式太阳能热发电技术更是被视为最有潜力的技术,预计在不久的将来会有非常广阔的发展前景。本文研究的是小型斯特林发动机的换热系统,其中机体部分选择了β型单缸配气式结构,内部传动部分采用菱形传动机构。在研究过程中1,首先采用了经典的施密特分析法来探讨斯特林发动机内部热交换原理,同时吸取国内外相关模拟成果和已经公开发表的成功案例,根据相关经验公式,通过理论分析得出了发动机在工作过程中存在的各种阻力损失和热量损失。然后,通过对β型结构原理和斯特林发动机的效率与功率进行分析,根据给定碟片聚光量约为15kW,计算得出了斯特林发动机机体的各相关结构及其尺寸参数,按设计工况校核其输出功率为4.21kW,热效率达到28.1%,满足设计功率为3kW、有效热电转换效率达20%以上的设计要求。接下来,本文重点分析了单缸β型斯特林发动机的受力情况和运动规律,探讨了所设计的换热系统与发动机性能的关系。研究结果表明,发动机性能与换热系统的结构设计和加工工艺间有很重要的关系：在换热器方而,文中分析得到了吸热器、回热器及冷却器等参数变化对发动机的功率和效率的影响规律,对指导具体的设计有一定的参考意义；在加工工艺方面,文中探讨了真空钎焊技术和密封技术在整机传动部分和换热系中的运用。最后,文中针对所设计的冷却器进行了试验研究,结果表明冷却效果(热量交换率)达到93.6%,与理论计算值较为接近,同时还对吸热器、回热器、冷却器提出了优化设计方向,对高效换热系统的设计提供了依据,具有重要意义。