Двигатель Стирлинга

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Согласен с вами, НО эта часть трения остаётся, пусть и на другом узле. Опять же размеры двигателя увеличиваются. А при качающихся цилиндрах можно и от помпы охлаждения попробовать избавиться.

 

Не понятно, почему ТС пытается сделать упор на альфа-стирлинг. Ведь использование поршня в горячем цилиндре приводит к проблемам со смазкой и понижение температуры это не выход - падает КПД. Почему не ограничиться гаммой, которая явно предпочтительнее, особенно при полукустарном производстве? Ведь вытеснитель не требует смазки, цилиндр с вытеснителем можно делать большого объема с низким давлением газа и из материалов не сложных в обработке - по сути сделать бочонок из тонкого листового метала и бочонок меньшего размера для вытеснителя, а рабочий цилиндр уже взять от ДВС или компрессора. Ну да, большой размер цилиндра приведет к слабому участию в теплообмене большей части рабочего тела, но можно же улучшить теплообмен, разместив вентиляторы в рабочем теле, как предлагается здесь - https://zayvka2016131416.blogspot.ru/.

То есть почему бы не использовать такую конструкцию - большой цилиндр с полым вытеснителем, выполняющим также роль регенератора (необходимо чтобы был достаточно длинным), в холодной части расположен электродвигатель (в углублении, выполненном в вытеснителе) с длинным валом с одной стороны. Вал электродвигателя проходит через тонкую трубку в вытеснителе к его поверхности со стороны области нагрева, где на нем крепится плоские лопасти (чтобы по минимуму мешал вытеснению рабочего тела). на короткой части вала крепятся лопасти в холодной части цилиндра. Трубка со стороны электродвигателя имеет меньший диаметр - выполняет роль втулки удерживающей вал и смазываемой. Причем желательно, чтобы эта часть трубки также находилась в углублении со стороны холодной части и охлаждалась потоками газа создаваемыми винтом вентилятора в этой части. Шток вытеснителя полый, с проводами идущими через него от щеток расположенных на штоке за пределами цилиндра к электродвигателю. Ну а сбоку или снизу холодной части уже располагается рабочий поршень.

В идеале, конечно не помешало бы еще и разделить цилиндр с вытеснителем на две части, разместив между ними материал с низкой теплопроводностью.

Может я, конечно, в чем-то ошибаюсь, но, по-моему, из этого может получиться действительно рабочий и достаточно простой вариант вполне мощного стирлинга. Улучшение теплообмена при помощи вентилятора внутри двигателя трудно посчитать ведь все очень сильно зависит от конструкции, но, просто для сравнения - вентилятор, установленный на радиаторе процессора компьютера, увеличивает скорость охлаждения в 10-15 раз. Это я к тому, насколько принудительная конвекция эффективнее естественной.

Конечно, размеры двигателя могут быть достаточно велики, но ведь задача стоит создать стационарный генератор и размеры здесь не очень критичны, тем более что большая часть занимаемого объема приходится на пустотелый цилиндр. И все трущиеся части находятся в областях с низкой температурой, что упрощает их смазку. А возможность использования при небольших давлениях и дешевом рабочем теле (воздух или азот), позволяет снизить требования к качеству уплотнений и осуществлять подкачку, при необходимости (можно вообще включить в состав установки компрессор или баллон с азотом, поддерживающими давление при утечках).

 

Лучче нарисовать. А то кошмар видится...

 

Ну да, а лучше видео сборки готового образца! Что там рисовать, это пример установки вентилятора в рабочем теле двигателя, а вариантов множество. Можно не на вытеснителе, а снаружи с двух сторон, через сальники, можно без электродвигателя - например механика, приводимая расположенными на вытеснителе роликами. Главное, что создание потоков в рабочем теле, не накладывает ограничений на размеры двигателя. Ведь без этого, мощность двигателя, при увеличении объема в три раза, увеличивается не больше чем в полтора и чем больше увеличиваем объем, тем меньше отношение роста мощности к увеличению объема. Я же предлагал обратить внимание, на попавшееся мне изобретение, которое дает решение для увеличения эффективности двигателя при любом объеме.

Ну и от альфы я предлагал отказаться тоже по понятным причинам - проблемы смазки горячего поршня. А гамма мне кажется более подходящей для полукустарного производства, так как его единственный агрегат, требующий точной подгонки деталей, это холодный цилиндр, который можно подобрать уже готовый. Остальные части реально изготовить чуть ли не в гаражных условия.

 

Вот видео генератора фирмы Qnergy . Подобные генераторы должны рассматриваться только в контексте микро ТЭЦ с отоплением дома вторичным теплом не более 70 градусов - максимальная температура воды в системе отопления дома, иначе сложно найти смысл в их создании для массового использования, чисто личное мнение.

Прошу простить за отступление от темы, есть альтернативное двигателю стирлинга решение, пока конечно на уровне разработки, но кто знает... - http://www.joule-watt.com/convertacia-energii/natrievyj-teplovoj-dvigatel-sulit-revolyutsiyu-dlya-domashnih-tets/

 

Не, ну при таком КПД как у Qnergy (20%), это действительно только вместе с котлом. Хотя опять же вопрос, а что летом греть? Но есть двигатели Стирлинга с КПД 30%, их использует в солнечной энергетике вместе с тепловыми аккумуляторами фирма United Sun Systems. Дорого, конечно и не для рядового потребителя, но как бы перспектива использования даже с таким КПД у движка есть - для солнечных батарей такой КПД пока недостижим.

А что касается конкретно Qnergy и аналогичных ей компаний, то вызывает сомнение срок службы двигателя - дело в том, что эти кампании обычно столько сами не "живут", сколько заявляют срок работы. Та же Qnergy раньше светилась как Infinia, которой теперь не стало. И передавала ли предыдущая компания новой какие-то обязательства перед покупателями или только патенты - хрен его знает.

Что же касается решений "на уровне разработки", то они уже даже порядком поднадоели - постоянно какие-то вбросы от разных компаний (чаще мелких) на тему "перспективных разработок", которые перевернут мир. А проходит срок предполагаемой реализации и об этих разработках уже ничего не слышно.

 

Как бе "тёплое с мягким"? Как КПД двигла сравнить с КПД СП?

 

Не понял о чем речь? КПД по ссылке 15,3%. КПД установки с двигателем Стирлинга, имеющим КПД 30% с учетом потерь на зеркалах, в теплоаккумуляторе, в генераторе - не менее 25%. Плюс такая установка ремонтопригодна, в отличии от СП, а срок жизни теплового аккумулятора больше, чем электрохимического. Ну а с точки зрения экологии (а именно она сейчас является обоснованием промышленного использования солнечной энергии, так как с экономической точки зрения это пока не выгодно), установки на Стирлинге, с учетом их производства и утилизации, оставляют СП с аккумами далеко позади.

 

И что же весь мир такие лохи, и лепят СП, а не Стирлинги?

 

В мире много чего лепят - и паровые солнечные электростанции и на "стирлингах". Но массовое распространение началось с СП. Почему - ну, скорее всего, по той причине, что стирлинг практически не развивается с 50-х годов, а в случае с СП, как это часто бывает с новыми разработками, обещали достигнуть заоблачных показателей в кратчайшие сроки. Сроки давно прошли - а грандиозных улучшений не появилось. Поэтому и стали вспоминать про старые технологии, которые задолго до СП показывали лучшие показатели. Но СП уже давно заполняли рынок, они больше "на слуху". Да и дешевле чем стирлинги, в короткой перспективе.
Ну и конечно же СП более доступны для массового потребителя - мощные стирлинги с нормальным КПД не купить в китайском магазине, их вообще под заказ для компаний делают и их мощность 30-40 кВт. Другое дело, если бы стирлинги мощностью 1-3 кВт появились по 1$ и ниже за киловатт мощности, но текущий подход к производству этих двигателей таких перспектив не дает.
Выше я озвучил свое рассуждения о сложившейся ситуации - я вижу причину в том, что текущие модели базируются на разработках, целью которых было "побить" ДВС по массогабаритным показателям. Это высокие давления, дорогие материалы и т. п. Хотя габариты для стационарного двигателя не очень-то важны, в переход к низким давлениям, но большим объемам мог бы улучшить ситуацию с ценой.

 

дС за 3 бакса? Хорошо бы...
Срок службы, простота эксплуатации, масса, габариты (масса 1 м² размещения)- вот почему СП давно используются вместо гипотетического дС для добычи ЭЭ из фотонов...

 

Согласен, ошибка. Имелось ввиду 1$ за ватт. Насчет остального - насколько помню, срок службы СП около 10 лет, потом они просто выбрасываются. Ни ремонта, ни восстановления. Габариты, масса - только до определенных размеров, для мощных электростанций эти показатели начинают выравниваться. Еще раз отмечу, солнечные электростанции на пару или стирлингах, это реально работающие объекты, далеко не в одном экземпляре и с немалой суммарной мощностью, несмотря на то, что вводится в эксплуатацию они начали последние пять лет, а СП уже лет 20 наращивают мощности. Но у стирлингов есть еще одно преимущество перед СП - комбинированные источники тепла. То есть, не хватило энергии солнца, можно добавить любой другой источник, хоть дрова.

 

Покажите дС, проработавший 10 лет и выдавший в России 12МВт*ч на 1кВт паспортной мощности за это время- тогда и будет дискуссия! А пока так, просто очередной апологет несуществующего "победителя СП".
ЗЫ- когда общаетесь- не поленитесь вставлять цитату собеседника. А то невежливо как-то. И неудобно. Топик- то так себе, сам по себе сюда не заглядываю...

 

В России? В России такие мощные солнечные электростанции, на которых бы могли быть установлены паровики или Стирлинги, нафиг не кому не нужны. Я же сразу говорил, что вся эта энергетика базируется не на экономической целесообразности, а на выбивании правительственных денег "под экологические проекты". А про 10 лет - опять же, повторяю, в промышленном виде это существует всего лет 5, а всякие "домашние варианты" больше похожи на лохотрон либо оправдывание перед инвесторами.

 

Вы абсолютно не знаете конструкции стирлинга. Я вам по-дружески советую ознакомиться с реальными конструкциями, а потом уже предлагать их улучшения. Всё же в них вложили несколько сотен человеко-лет работы.