Post:#198909 Date:05.09.2009 (14:02) ... 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.
Пару лет назад на ютубе лежали ролики с "вакуумным" тепловым двигателем.
К сожалению, ссылку не сохранил.
Суть в следующем: в фазе всасывания в цилиндр запускается горячий воздух (на моделях - от свечи).
Затем окно всасывания перекрывается, воздух внутри цилиндра охлаждается (на цилиндре имеются радиаторы), и происходит рабочий ход (объем уменьшается) - маховик накапливает энергию.
После прохождения точки минимального объема открывается окно всасывания и процесс повторяется.
Могу рассказать про волновиков в Эмиратах, смыло ихнюю конструкцию нах. Сейчас на цепи и два года на восстановление конструкции - далее сказали, что просто в залив.
Идея - супер!
Это тот же Стирлинг, но с использованием фазового перехода.
Есть маленькая "рацуха". Вместо поршня поставить мембрану (даст полную герметичность), а к ней приделать дисплейсер, открывающий и закрывающий холодную часть цилиндра. В эту схему и регенератор очень хорошо вставится (ввиде мочалки из нержавки, как в термоакустических двигателях). И еще. Нужен расширительный бак. Он будет конденсировать излишки пара (тепловые потери и снижение КПД - несомненно, но зато не нужна точная регулировка температуры нагрева).
Да вообще все просто - наливаем в стандартную "гамму" с мембраной вместо поршня немного воды и получаем охрененный прирост мощности!!!
Супер!!!
_________________ Все о стирлингах - http://stirlingmotors.ru
anatoly | Post: 199094
Такая идея была уже использована где-то в 15-16 веках(точно не помню. Тогда все помешались на часах) для заводки часов. Стоял барометр. При изменении атмосферного давления он заводил часы.
Да, но в тех механизмах не было горячей и холодной полостей. Был только перепад давления. Они давали мощность(и хорошую мощность), но не могли давать ее по требованию пользователя
Белов - молодец!!!
Я читал у Уокера о фазовом переходе, но отложил на потом. А зря!
_________________ Все о стирлингах - http://stirlingmotors.ru
Зачем же так дословно понимать. Это просто пример механизма. Залейте в барометр эфир (чуть-чуть). Потерей жидкости не будет, сила огромная, фазовый переход есть. Надо только нагревать и охлаждать.
C мембраной - при кажущейся простоте будет лишь усложнение конструкции. Регенератор вряд ли потребуется - жидкость превращается в пар внизу цилиндра, по всему объему - кипит. Пар превращается в жидкость тоже по всему объему - в виде тумана.
А так - группа цилиндр - поршень (холодная часть, горячая может быть и отдельно) - пневматический цилиндр. Все уже готово, ничего мудрить не надо, утечки практически никакой. Самый главный минус стирлингов - трудно сделать "горячий" поршень и цилиндр, там появляются утечки. У меня горячего цилиндра вообще нет, его функцию выполняет жидкость, поэтому двигатель будет проще.
По поводу эфира в барометре - лучше жидкий аммиак, или углекислоту... Там при одном и том же перепаде температуры перепад давления будет в десятки раз больше, чем для эфира. Правда, опять же, ни одна мембрана не выдержит.
Вот схемка второго варианта "полуторацилиндрового" двигателя Он должен работать именно как генератор электричества.
Рабочий цикл: поршень в крайнем левом положении. Средняя температура в левой части больше (контакт с холодильником меньше), жидкость кипит, давление пара поднимается, двигает поршень. Движение сжимает пар в правой части, при повышении давления излишки пара конденсируются в виде тумана. При дальнейшем движении поршня контакт левой части с холодилником увеличивается, правой - уменьшается, поршень продолжает двигатся по инерции и потому, что на испарение (образование тумана) требуется время, но время проходит, скорость падает, поршень оказывается в крайнем правом положении. Дальше - все наоборот.
Здесь - оба движения поршня рабочие, это плюс. Кроме того, система то, хоть и состоит из 2 частей, разделенных поршнем, остается герметичной. Если пар будет вытекать между цилиндром и поршнем, то он всего лишь попадет в другую половину, и при движении поршня обратно, назад вернется приблизительно такое же количество пара. Максимум - соединить котлы трубкой с краном. Заглушил двигатель, дал выровняться температуре, открыл кран - уровни выровнялись сами, закрыл - запускай снова. Думаю, проводить это мероприятие потребуется не часто.
Единственное за что опасаюсь - устойчивое положение поршня ровно посередине цилиндра - по идее во время работы он должен пролетать этот участок по инерции (поршень с магнитами, или короткозамкрутыми обмотками будет весить солидно). Впрочем, стоит одну секцию подогреть (охладить), как давления пара изменяться, сдвинут поршень, потом - обратно и раскачают, подобно маятнику.
А конденсат (в основном в виде тумана) будет при движении поршня выдавливаться, вместе с паром в нижние, подогреваемые части цилиндров. И давление само будет поддерживаться около точки росы, никакие дополнительные резервуары не нужны.
Двигатель как раз на этом принципе и работает, давление, соответствующее точке росы, зависит от положения поршня в холодном цилиндре - чем меньше контакт, тем "горячее" система пар/жидкость, это давление смещает поршень к центру, вернее, за центр - на испрение и конденсацию нужно время, это дает отставание фазы, как в стирлинге. Поршень будет не стоять в пложении равновесия, а именно двигаться туда-сюда.
А когда давление пара уравновесится? Поршень не станет по середине цилиндра, или рабочие котлы греть до разных давлений?
И какая примерно должна быть масса поршня(чтоб его паром двигало)?
Котлы греть как получится. Если до одинаковой температуры - поршень будет колебаться относительно середины, если будет какая-то разница - она "выберется" смещением колебаний влево или вправо. Встать по середине не должен - на конденсацию, и, особенно, испарение требуется время. Т.е. поршень подошел к середине, но давления еще не выровнялись - его продолжает двигать. он сдвигается до точки, где давления выравниваются и продолжает движение по инерции - вот это расстояние уже будет зависеть от массы поршня. Ну и когда он, наконец, останавливается, разница давлений опять накопилась - двигает поршень в обратную сторону.
Тут как раз тот случай, когда нужно не расчитывать, а делать. Я вот сам удивляюсь - почему таких двигателей до сих пор нет. Он же проще, чем любой из ныне используемых, должны были придумать...
Кстати, движок полностью самонастраиваемый - повышается температура нагретой части - возрастает давление (и перепад давления при движении поршня), ну и мощность - движок отрабатывает подводимое тепло. И что бы не произошло - двигатель перестроится, и будет продолжать работать. Самое опасное - перегрев. Если холодильник не будет справляться - температура подскочит, давление тем более подскочит, а там и до бабах не далеко...
