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.
Здравствуйте.
Очень интересна идея с фазовым переходом в стирлинге. Собираюсь изготовить пробный двигатель, но есть вопросы и некоторые мысли, которые хотелось бы обсудить.Прикрепляю грубый эскиз предлагаемого рабочего цилиндра. Так как хотелось сделать аппарат преобразующий совсем уж низкопотенциальное тепло окружающей среды (например разность температур между грунтовыми водами +7 и атмосфернм воздухом -10/+25), то думаю фазовый переход необходимо организовать в точке +3 для зимы или +10 для лета. Наиболеее приемлимая рабочая жидкость-ацетон. Из всех доступных имеет самую низкую темперетуру кипения 56 градусов, и низкую энергию парообразования. Вода-2200, ацетон-500.(все грубо).Т.е. на само кипение и испарение потратится раза в четыре меньше тепла, чем с водой. Для уменьшения температуры кипения до нужных точек уменьшаем предварительно давление в системе, но атмосфера вдавливает мембрану в цилиндр. Возвращаем ее на место с помощью пружины.
Хотелось бы услышать ваше мнение по поводу высказанного, а также соображения по оценке (хотя бы приблизительной) мощности двигателя. Не представляю каких делать размеров чтоб хоть киловатт вытянуть.
SVV, твои рассуждения и верны и нет, одновременно. Фазовый переход - никакой роли не играет, его вообще, как такового не. Есть точка кипения, которая зависит от температуры и давления. Если система жидкость-пар замкнута, то при любой температуре жта система находится в равновесии. Так, при 1 атмосфере вода кипит при 100 градусах, при 17 - 200 градусов, при 300 атм - 300 градусов. Теперь смотри, естественно, выгоднее переход (для воды) между 200 и 300 градусами - разница давление, при равныхбаритах, гораздо больше - мощность - тоже. И по этой же причине, ситуация, когда атмосферное давление двигает поршень - отпадает, хотя и работает, проверено. Просто атмосферное давление - мало, можно использовать гораздо большее.
То, что ты на эскизе нарисовал - тоже будет работать, коленвал (если хотим получить электричество) нафиг не нужен. Лучше сразу линейный генератор. Добавь 2 часть цикла, чтоб поршень не только под действием пружины ходил, чтоб его пар толкал - получишь двигатель-генератор, выше мной нарисованный. Как приятное дополнение - полная герметичность, рабочее тело никуда не улетучивается. Для создания рабочего движка - это важно.
Фазовый переход над землей/под землей - я с самого начала предлагал использовать. Увы, для работы, нужно переключать "зимнее" "летнее" положение (менять нагрев и холодильник), и менять рабочую жидкость (сжиженный газ - он даст больше толку). А в межсезонье - вообще попа ((( Придется самостоятельно подогревать.
Теперь - про парообразование. ВАЖНО!!!. Теплота парообразования привязана к массе, а объем получившегося пара - к количеству в-ва. И связаны они через молярную массу. Чем молей в килограмме больше - тем меньше кубометров пара. 1 моль воды - 18 граммов. 1 моль ацетона - 58. Учти давления паров, и ту получишь, что халявы тут нет.
А вообще, коли собрался делать, пиши на ozona<гав>Bk.ru, проконсультирую, что и как сделать. В конце концов, то, что энтузиасты собирают мой двигатель, и он работает - лучшее доказательство того, что он РАБОТАЕТ.
вряд ли испарившийся аммиак будет потом конденсироваться
Конденсироваться конечно не будет, а вот обратно растворяться в конденсационном тумане будет очень хорошо. В купе с огромной площадью поглащения это должно дать хорошее а главное, резкое падение давления в холодном цилиндре.
Надо пробовать.
Вопрос - живет ли покрытие из жидкого стекла в аммиачно-водных парах.
Я дисплейсер жидким стеклом покрыл - для термоизоляции.
_________________ Все о стирлингах - http://stirlingmotors.ru
Да, пожалуй в тумане и будет растворяться Что жидкое стекло не будет реагировать ни с аммиаком ни с водой - точно, будет ли растворяться... Стоит попробовать (просто с водой), если будет нормально держать - можно пробовать. Или проще - покрыть жидкое стекло дополнительно лаком - тогда точно выстоит
В прикрепленном файле - зависимость давлений паров воды и аммиака над раствором в зависимости от концентрации и температуры. Правда, нужно бы большую концентрацию, чем там приведена, но общая тенденция ясна. А большую концентрацию получить не проблема - 2 сосуда, соединенных трубкой, один греешь, второй - на лед. Ну и весь аммиак перекочует в холодный
Алё, изобредатели !!!
Кто скажет, где или от чего клапан до 200 атм. взять можно?
Мне надо на баллон с углекислотой поставить. Говорят, применяется нечто подобное в авиации и системах пожаротушения. Помогите, пожалста....Сильно надо.
_________________ Не бойся делать то, чего не знаешь. Ковчег построил любитель - профи создали Титаник.
Возьми редуктор кислородный, ну или углекислотный. Если нужно - переделай. Кстати, баллон с углекислотой под 80 атмосферами находится, ну, если подогреть - будет побольше. Но не 200.
Еще - можешь поковырять старый углекислотный огнетушитель, правда, там наверное не клапан, а мембрана, прокалываемая при нажатии на ручку.
Провел небольшой тест.
Из двигателя вынул дисплейсер, поставил временную мембрану на рабочий цилиндр (мембрана установлена с провисанием, свободный ход от НМТ к ВМТ около 18-20 мм), сверху разместил кусочек льда (для создания большего перепада температур). В теплообменный цилиндр залил грамм 50 горячей воды, загерметизировал и теплоизолировал стенки цилиндра, обмотав его тканью. Нагрел теплообменный цилиндр. До кипения не доводил, но шум, как при закипании чайника, был).
Реакция мембраны есть, но с неравномерной цикличностью и очень маленькой амплитудой (1-2 мм).
После этого быстро вылил воду из двигателя, снял теплоизоляцию, вставил дисплейсер и загерметизировал. Лед с мембраны удалил. Повторного нагрева не производил. Теплообменный цилиндр имел при этом остаточную температуру (в руку взять можно, но очень жжет ). При перемещении дисплейсера рукой мембрана реагировала мгновенно и с хорошей амплитудой (7-9 мм).
Эксперимент конечно "не чистый", но результат не очень порадовал.
Думаю повторить в ближайшее время, но без изменения условий (теплоизоляцию, полагаю, нужно не ставить изначально - слишком не равные площади для испарения и конденсации получаются).
_________________ Все о стирлингах - http://stirlingmotors.ru
Ну да, пожалуй... Двигатель то низкотемпературный, отношение объемов поршня и вытеснителя не то...
да и 50 мл - это лишко, вот когда вылил, оставшиеся несколько капель заработали :как надо:
Пожалуй, самое лучшее для модельки - собрать двигатель, как у меня на первой схеме, например, взяв за цилиндр насос старый, охлаждение - банка с водой, "напяленная" на него, поршень - деревянный, уплотнение чулочное, из презерватива.
«Возьмите, скажем, колесо диаметром 12 метров. Разместите 14 пар цилиндров, объем каждого из которых составляет 3415 кубических футов, вдоль обода.
Заполните цилиндры пропаном и поддерживайте температуру более холодного цилиндра на уровне 34C, нагревая при этом другой до температуры, скажем,35,7C. При скорости вращения 1 об/мин мощность двигателя составит 3,19 л.с. Более того, если вы замените пропан фреоном «R 12» и повысите разницу температур на 7 градусов, мощность увеличится до 8,69 л.с»
Это размер неслабый... 1.7 градуса для пропана - это температура, необходимая для того, чтоб разность давлений пара перекачала газ вверх. Если эту разность заставить толкать поршни, то можно получить ту же (и большую) мощность с агрегатом весьма скромных размеров, сравни мой двигатель (даже с учетом того, что еще будут нагреватель и холодильник) и это колесо...
Toxik сравни мой двигатель (даже с учетом того, что еще будут нагреватель и холодильник) и это колесо...
У меня есть подозрение, что в колесе Минто работает не только тепло нагревателя, но и тепло атмосферы. Т.е КПД должен быть больше 100%.
За счет нагревателя происходит фазовое превращение жидкости, а за счет тепла молекул газа/пара (скорость молекул порядка сотен м/с) заброс молекул на высоту. Затем конденсация, и тут уже используется рычаг и гравитация.
Давление в системе (это по сути тепловая трубка) всегда определяется давлением насыщенного пара при температуре холодного участка, т.к. скорость молекул очень большая.
В твоем двигателе по другому. Чтобы толкать поршень, нужно создать разность давлений. Соответсвенно работают формулы для цикла Карно.
Да как раз нет там цикла Карно - та же тепловая трубка, только холодный конец у нее подвижный, холодный участок закрыт поршнем - давление подскакивает, и эти же молекулы толкают поршень, холодный участок открывается - давление сразу падает, назад поршень возвращается при меньшем давлении.
А из-за того, что скорость испарения и теплопередачи при конденсации не бесконечны - возникает отставание фазы, потому двигатель и крутится, а не встает в ВМТ. Вернее, он все-таки встает в выключенном положении, и чтоб заработал - придется его крутнуть разок.
Что жидкое стекло не будет реагировать ни с аммиаком ни с водой - точно, будет ли растворяться... Стоит попробовать (просто с водой), если будет нормально держать - можно пробовать. Или проще - покрыть жидкое стекло дополнительно лаком - тогда точно выстоит 
!!!
