Вариант парового стирлинга. Полностью рабочий. Впрочем, это уже совсем не стирлинг, и цикл совсем не Карно, так что давайте назовем его Двигателем Белова, т.е. меня, а то все остальное по именам изобретателей, даже обидно...
Итак - цилиндр, трубка, и как на стирлинге - есть горячий и холодный концы, зато поршень только ОДИН, что делает двигатель куда проще. Работать может он так же на любом градиенте температур и от любого источника тепла, (холода). В отличии же от традиционных паровых двигателей - рабочая жидкость НЕ РАСХОДУЕТСЯ, если не считать потерь между цилиндром и поршнем. Впрочем, на стирлингах эта проблема легко решается точностью изготовления.
Принцип работы: Допустим, поршень сейчас в нижней мертвой точке. Нагреваем нижний конец цилиндра, жидкость (вода) закипает, пар толкает поршень вверх. Объем цилиндра увеличивается, температура понижается, кроме того, поршень съезжает на охлажденную часть цилиндра, пар конденсируется, давление падает, поршень втягивается назад, цикл повторяется заново. На схеме изображен традиционный кривошипно-шатунный механизм, но он нафиг не нужен - двигатель прекрасно работает и без этого "лишнего" механизма, что очень удобно для создания линейных генераторов (магнит, двигаемый поршнем по катушке).
Кроме простоты, у движка есть еще одно, ОЧЕНЬ БОЛЬШОЕ, особенно для альтернативной энергетики преимущество - для работы ему нужен гораздо меньший темпертурный градиент, чем стирлингу.
Идеальный газ, температура холодильника - 373 К, нагревателя - 473 К (100 и 200 по цельсию) - при постоянном объеме давление пропорционально температуре, допустим, было - 1 атм, стало - 1.27 атмосферы, итого - 0.27 атмосферы разницы, не лишко, ведь именно она и толкает поршня в Стирлинге. В моем двигателе картина лучше - если жидкость - вода, то давление при 373 К - та же 1 атмосфера, а вот при 473 - уже около 17 атмосфер, т.е. полезная разность давлений - около 16 атм, на 2 порядка больше, чем если бы был просто газ. Да, в стирлингах газ применяют сжатый, потому и циферка разности давлений будет повыше, но если вместо воды применить сжиженный газ, который УЖЕ находится при приличном давлении, то эта разность вырастет еще больше. Та же вода - если за при 200 градусах - давление пара около 17 атм, то при 300 - уже 300 атм!!! - опять при сравнении со стирлингом мой двигатель в выигрыше, и еще больше.
Поэтому, кроме работы на на всем, что горит, можно заставить двигатель давать электричество, например, за счет разности температур на земле/под землей, использовать энергию Солнца, сконцентрированную параболическим зеркалом и т.д. И все это - без высшей математики, берешь, и делаешь, сделал - и работает.
Самый простой способ убедиться в работоспособности этого двигателя - взять пробирку, подобрать (я точил из алюминьки) поршенек, входящий в нее с минимальным зазором, налить на дно около 1 мл воды, вставить поршенек и подержать над пламенем. Вместо того, чтобы просто вылететь - поршень ачинает дергаться туда-сюда (амплитуда зависит от массы), по мере прогревания пробирки поднимаясь таки вверх. Но если сделать нормальный холодильник - поршенек будет дергаться на одном месте, соединяй его с магнитом, магнит в катушку - и радуйся АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГИИ.
rezoner, что-то рисунки у тебя в постах не отображаются... А видео - один - классический стирлинг с 2 поршнями, и без коленвала, второй - Ламинка, резонансный Стирлинг. Но от них сколь-нибудь большой мощности не получить, пытались уже...
Что касается линзы Френеля - да, вариант. Они продаются - формат А3 где-то полтиник стоить будет 😀 Несколько таких линз, + классические, маленькие, чтоб выпрямить сфокуссированный лучик, и зеркала, направляющие весь свет на нагреватель, ну и механика, чтоб вся эта фигня за Солнцем передвигалась:) С помощью таких линз, можно собрать достаточно большой, простой и легкий светосборник, учитывая, что А0 - метр квадратный, а А3 - 1/8 (чуть меньше) - 20 штук ( тысяча рублей) и светоприемник больше чем на 2 квадрата. Другое дело, что электрической то энергии когде солнышко светит как раз меньше всего и надо... Придется аккумуляторы юзать, что не есть гуд. Для пробы - лучше на дровах сделать, надежнее.
На Стирлинг мой двигатель похож только тем, что есть нагреватель и холодильник, да тем, что рабочее тело не расходуется. Для работы с приемлемым КПД ему нужен относительно небольшой перепад температур, стирлинги при таком тоже работают, но увы, при диаметре цилиндра в 20-30 см их мощности хватает только чтоб трение преодолеть, и КПД менее 1%.
Циклы разные - в Стирлинге газ сжимается и расширяется во время работы, а здесь - меняется соотношение жидкость/газ, фактически - меняется количество газа, поскольку жидкость имеет очень маленький объем, и его изменение можно вообще не учитывать.
Несколько таких линз, + классические, маленькие, чтоб выпрямить сфокуссированный лучик, и зеркала, направляющие весь свет на нагреватель, ну и механика, чтоб вся эта фигня за Солнцем передвигаласьsmile С помощью таких линз, можно собрать достаточно большой, простой и легкий светосборник,
Чет сейчас в бестолковку пришло-сделать секционную линзу френеля в виде шара,и нафиг следящую систему...
собственно,и френеля уже не надо будет-просто шар.....рабочее тело внутри....
дарю.....😊
_________________ Обьективная реальность-бред,вызванный недостатком алкоголя в крови...
Не выйдет нифига с шаром - работать то будет только махонький участок сего здоровенного девайса - в лучшем случае - одна, две секции, остальное - мимо. Да и собрать такой шар - сложнее чем плоскую батарею. Кстати, для ее перемещения, если городить лень, можно использовать готовый мотоподвес для тарелок спутниковых.
Но дело не в том, чем греть - источников тепла уйма, и самое простое - полено. Этот двигатель достаточно прост для самостоятельного изготовления, и в то же время способен работать, и не как демонстрационный образец, а как двигатель, дающий МОЩНОСТЬ. Что-то все стирлинги, до сих пор мне попадавшиеся, представляли из себя модельки, максимум - лампочку зажечь мощи хватало, а уж про дачную электростанцию на дровах - и мечтать не приходилось... А тут - вполне можно сделать, может, конечно, вместо лампочек придется светодиоды воткнуть, но на подзарядку дебильников, работу радио и освещение - хватит.
Цилиндр, по идее, можно использовать и от ДВС, колечки самодельные поставить, скажем, фторопластовые, да с нахлестом, чтоб поменьше травило пару, если рабочее тело вода - так его и подлить можно по мере выработки, и от утечки пара никакого вреда, в самом деле, можно электростанцию к уже готовой дачной печке привинтить 😀
Рефлектор просто из тазика делается - отпустил в горячую воду, наклеил на него пленку блестящую (навалом сейчас), из воды вынул, воздух остыл в тазике, пленку втянул - все, готов рефлектор.
Ток вот тему я создал про двигатель, а не про то, как солнечные лучи концентрировать.
Toxik
Посмотрите патенты примерно 70х годов. Тогда проверялась возможность использовать паровозы, где вместо воды оспользовался замкнутый азотный цикл. КПД такой схемы возросло с 8-12% до 26%. Но ввиду использования дизеля от этой схемы отказались. При использовании воды основные потери происходят из-за тепла, идущего на испарение воды, то есть на фазовый переход. Избавтесь от него, и КПД вашего девайса возрастет в несколько раз.
Видел я эти патенты, работа тех движков больше похожа на работу ДВС, или поршневых газовых двигателей - клапана, перепускные окна - все сводится к тому, что пар толкает поршень, потом открывается клапан, большая часть этого пара попадает в холодильник, остатки сжимаются, открывается другой клапан, поступает порция пара и снова толкает поршень - это, или турбины. И то и то - сложнее.
Что касается колоссальных затрат на вскипание воды - так и изменение объема колоссальное, 18 мл/моль в виде жидкости и более 25 л/моль па при 100 градусах и 1 атмосфере. Да, не спорю, вода - не лучшее рабочее тело, есть жидкости с меньшей теплотой парообразования. Зато вода - безвредная и бесплатная.
Что касается фазового перехода - весь изюм в нем, избавься от него, и будет изменение обхема газа 1/273 га градус, а с ним - на порядки больше. Это и делает возможным использовать для работы двигателя любой перепад температур, начиная от нескольких градусов.
Toxik
Я имел ввиду именно паровоз. Тогда используя азот избавились от фазового перехода. Те движки, про которые ты говоришь, из другой оперы.
Что касается фазового перехода, почитайте на скифе идею NNN. Не помню точно, как называется ветка. Что-то дизель на воде или около того. Я тогда строил для него компьютерную модель и кое что считал. Получились интересные данные. Даже для меня. Все данные есть в той ветке.
А про ПАРОвоз - паровая машина, это как раз когде ЕСТЬ фазовый переход. Да, наверняка были проекты двигателей, работающих на азоте и без фазового перехода, но раз его (перехода) не было - двигателя не паровые. По-моему логика ясна. А эти движки на азоте, вероятно, какие-то стирлинги, цикл то понятен - нагрели тело, толкнули поршень(крутнули турбину и т.д.), остудили, снова подали в нагреватель. Но я уже писал выше - если нагреть газ в N раз по Кельвину, по сравнению с первоначальным состоянием, то его давление (при постоянном объеме) тоже увеличится в N раз, либо объем (при постоянном давлении) увеличится, и опять в N раз.
А среднестатистическая температура окружающей среды - 300 К, и ниже остужать - себе дороже, вот и получается, что нагрев, скажем, до 400 градусов - мы получим расширение то всего на четверть. Да, тепла на нагрев немного затратим, но и полезной работы соответственно получим.
А если есть испарение, то количество газа МЕНЯЕТСЯ. Испарив 18 мл воды при 100 градусах - получим более 25 литров пара при атмосферном давлении, которых попросту НЕ БЫЛО, была жидкость, которая почти не занимает объема.
Если вместо воды использовать, например, изобутан (сжижается при -12 С, или при давлении в 3 атм), то можно использовать разность температур под землей (около +12 С) и на поверхности (30 летом, -20 зимой) - энергия то ДАРМОВАЯ. Разница - около 30 градусов, стирлинг, как и любая машина на цикле Карно работать не будет - 300 и 270 градусов, расширение всего то 10% - ртом сильнее дунешь... А вот использование фазового перехода - дает возможность получить БОЛЬШУЮ разность давлений, при небольшом перепаде температуры. И еще бо'льшую, при большом.
Toxik Пост: 198935 От 05.Sep.2009 (19:36)
Что касается фазового перехода - весь изюм в нем, избавься от него, и будет изменение обхема газа 1/273 га градус, а с ним - на порядки больше. Это и делает возможным использовать для работы двигателя любой перепад температур, начиная от нескольких градусов.
А как пользоваться от фазовым переходом? (не подскажите?).
И еще, если откачать из цилиндра воздух, то вода будет вскипать при гораздо меньших температурах.
Вода будет кипеть при температуре гораздо поболе сотни, и это - выгодно. Да, если откачивать воздух, то вода закипит, как только разряжение станет равно давлению паров воды при данной температуре, именно с такой силой (давление помноженное на площадь) пары будут давить на поршень, и именно эта сила будет определять мощность движка. Кроме того, при повышении температуры на несколько градусов, прирост давления тоже будет мизерным. Зато с повышением давления (повышаем температуру, скажем, до 200 - давление под поршнем уже 17 атм), двигатель того же размера будет давать больше энергии. Другой вариант - вместо воды использовать сжижаемый газ, скажем, CO2 - там на маленьком колебании температур будет огромное колебание давления, а температуры - сравнимые с окружающей средой. Другое дело, что нужно еще обеспечить герметичность, чтоб этот газ как можно меньше убегал из зазора между цилиндром и поршнем, поэтому для самоделок вода проще - ее и подлить не жалко.
А пользоваться фазовым переходом, в смысле получить халяву, не выйдет. Просто около фазового перехода система жидкость/газ может получать большое количество энергии (и отдавать тоже) при небольших колебаниях температуры. Чайник, вон, при 100 градусах кипит, и так пока весь не выкипит.
С мембраной не будет перехода на холодную часть цилиндра - а значит, не будет и работать. Ты разобрался с циклом то? что в двигателе за оборот происходит? Я разжевывать не стал, вроде и так все понятно...
Toxik | Post: 198952
Вероятно, мы друг друга не поняли. В цикле Карно фазовый переход не рассматривается.
Самый простой вариант использования фозового перехода из твоего примера - это тепловая трубка. Засунули ее в шахту, там температура 10-12 градусов. Наверху - 20 и выше. Можно греть шахту и получать халявную энергию с турбины.
Что касается движка NNN на фазовом переходе, я могу (если тебя это интересует) поискать на своем винче, и дать адрес ветки.
Что касается тепловой трубки - глянь на схему, сам мой двигатель - и есть тепловая трубка, но с подвижным верхним концом 😀 Небольшое смещение поршня в зону холодильника, и термодинамическое равновесие нарушено - в двигателе образуется туман, жидкости становится больше, а газа - меньше, давление падает, поэтому на возвращение поршня требуется меньше энергии, чем он отдал при движении вверх.
Что касается тепловой пары шахта/поверхность (о чем я и писал выше), нет смысла делать цилиндр у двигателя, скажем, 5-метровым, да еще и в землю закапывать, как раз и планировал использовать тепловые трубки, но с пористым наполнителем, они могут работать в любом положении, тогда как обычная трубка с жидкостью - только вертикально, и тепло проводит только вверх. Сам посуди, если внизу 10-12, а вверху 20, то обычная трубка (в том числе и двигатель) работать не будет, тупо жидкость внизу сконденсируется, т.е. работать будет только зимой, когда сверху - холоднее. Тогда - да, трубки будут подогреваться до 10-12 градусов.
А с пористыми - достаточно зарыть несколько штук (чтоб с землей лучше контачили), заизолировать серединки (чтоб наоборот, не обменивались теплом), и на поверхности мы получаем концы трубок, дающие все те же 10-12 градусов, которые летом работают аки холодильник, зимой - как нагреватель, ну а в межсезоньше - придется подогревать часть двигателя по старинке, топливом. Ну, возможно придется менять рабочие жидкости (сжиженные газы), типа, зимний/летний.
Зато - это полностью автономная электростанция, которую можно установить в любом месте, причем очень надежная, стирлинги как раз надежностью хвалятся, а тут - еще меньше деталей, еще надежнее, никаких капризных карбюраторов, или опережений зажигания, клапанов, никаких регулировок - поставил и пашет он круглосуточно.
Toxik | Post: 198980
Во всех тепловых трубках используется пористый элемент. На этом принципе она и работает. (используется каппилярный эффект).
Вот ссылка (Форум-экономия топлива-новые конструкции двигателей-дизель-паровой двигатель). Это я списал со своего компа. Не знаю, есть ли еще эта ветка на Скифе.
Почитал темку, занятно, но... Сдается мне, что на впрыск в цилиндр воды в ВМТ нужно будет затратить усилие, и не маленькое - сжатый газ при большом давлении (давление еще увеличится, да и газ нужно будет еще нагреть) - эта энергия и толкнет поршень, т.е. работать то заставить можно, энергия, затраченная на впихивание воды и будет источником энергии для двигателя... Халявы снова не выйдет 😕 .
А вот возможность превратить в мощность самые маленькие разности температур - меня самого приколола 😀 буду пробовать чуть погодя. Сейчас, правда, другая разработка "в железе" делаться будет, возможно по поводу программирования придется к черту, тьфу, bes'у обращаться...
Toxik |
Для впрыска воды энергии почти не тратится. Можешь посчитать сам.
Что касается твоей системы - то она, естественно будет работать. Это ясно даже и ежу(как говаривал Юрковский). Другое дело, что если нагревать искусственно, то с энергетической точки это не выгодно.
Около года назад на Дискавери как раз команда делала нечто похожее. они сделали колесо Орфериуса из баллонов, куда налили что-то типа эфира. Половина колеса грелась на солнце, половина была в тени. Эфир испарялся и перетекал в те баллоны, которые были в тени. Там конденсировался. Равновесие нарушалось и колесо крутилось.
Не скажи... Ты же по классической термодинамике считал, а там - очень сильно сжатый газ, и сжимать его нужно еще сильнее - играют роль уже размеры молекул. Вообще, несостоятельность того двигателя можно доказать элементарно просто - соляра - такая же жидкость, ну, пусть повыше температура киперия, зато теплота парообразования ниже. Так она еще и горит - дополнительный источник энергии. Получается, что дизель должен быть сверхъединичником, а нет, КПД всего то 40%.
Что касается невыгодности - даже при искусственном нагреве, можно ожидать вполне приемлемый КПД. Это же не цикл Карно, двление повышается не за счет теплового расширения, а за счет образования новых молекул в газе - средняя скорость постоянна, зато концентрация - больше. Это требует больше энергии, но и отдает больше. Никуда она не девается, весь нагрев идет на увеличение средней кинетической энергии жидкости, а она в свою очередь отдает свои самые горячие молекулы в газ, эти самые молекулы и толкают поршень, отдавая ему всю ту же энергию, после чего со спокойной совестью конденсируются.
Другое дело, что сильно то нагреть и не получится - всего 100 градусов (от 200 до 300) дают 280 атмосфер прироста!!! Впрочем, это тоже плюс - на стирлингах то самое сложное уплотнить "горячий" поршень, а тут - поршень один, причем он "холодный". Я тут между делом в мастерскую ходил, попался в руки превмоцилиндр, появилось желание верещать "эврика" и остальная конструкция двигателя нарисовалась сама собой. Самая трудноизготавливаемая пара (цилиндр/поршень) выпускается готовая, осталось приделать охлаждение, "горячую" часть из маленького пропанового баллона и коленвал - можно пробовать.
Toxik | Post: 199019
Ты не прав в рассуждениях. Логда ты разберешь свою модель процесса по ма-а-а-леньким шагам, то все поймешь сам.
В твоем случае можно ожидать более-менее высокого КПД только за счет снижения рабочей температуры и подбора рабочего тела с очень низким значением парообразования.
В ДВС температура газа достигает 1800 град цельсия. Из-за этого огромное количество тепла уходит в стенки цилиндра и поршень. Если твой двигатель будет работать при 80 град цельсия уход тепла может снизиться на порядок. Вот за счет
этого он, может быть, сможет конкурировать с дизелем по КПД.
Поскольку динамические характеристики у него будут очень плохие, его можно будет использовать только в генераторах тока, где используется исключитеьно стационарная работа.
Toxik |
Post: #198909 - Date: 05.09.09(14:02)
