Двигатель Стирлинга

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Генераторный газ без сложной очистки убьет любой ДВС в кратчайшие сроки, поэтому никакой простой системы не получится. А вот для использования этого газа в топке стирлинга никакой очистки не потребуется, зато регулировка проще, чем напрямую дровами греть. КПД простенького ДВС менее 15%, а с 20% это только у четырехтактных автомобильных начинается, совсем не мелких и не простеньких. Я тут в другой теме уже писал о ситуации, когда ДВС с генератором может быть выгоднее СБ, но там не зря упоминались движки от 10 кВт. Меньшей мощности с приемлемым КПД и ресурсом работы никто не делает (хотя тоже могли бы), а для выработки пиролизного газа приемлемой чистоты, потребуется сложная пиролизная установка. Что касается ДВС, то потенциал их КПД тоже не исчерпан - цикл Отто и даже Дизеля далеко не идеал, но у них выше требования к качеству топлива, чем у стирлинга, отсюда и большая привлекательность последнего.

 

Мысль правильная - паровая система будет раза в 3 раза дешевле стирлинговой. Например, газовый Стирлинг сейчас стоит 1 млн руб, значит паровая установка на газу - 300-400 тыс., а дровяная - наверное, не менее 500 тыс.

 

А вот это неправильно. Малый КПД - не препятствие, если вырабатываемое тепло используется потребителем. Например, зимой - для отопления, летом - для ГВС, подогрева бассейна, тригенерации (выработки холода для кондиционера), сушки тех же дров или сельхозпродукции.

В Европе никого не смущает КПД микрогеновского Стирлинга в 13% при цене 15 тыс. Евро и больше. И производят, и покупают.

 

А что мешает в паровике использовать большие температуры при низком давлении ? И тем самым поднять КПД хотя бы в теории? Или сделать замкнутый контур рабочего тела (типа холодильника)? И получить больший рабочий диапазон температур.

 

Большие температуры, как и большое давление - значит, нужно использовать дорогие материалы и технологии для всех частей установки, соприкасающимися с паром. Дороже насос. Особенно сложный вопрос с уплотнениями. Также усложняются системы безопасности. Думаю, выигрыш по КПД не перекроет проигрыш по удорожанию.
А рабочее тело (вода) обязательно должно циркулировать по замкнутому контуру, иначе КПД вместо 10-15% будет 5-7.

 

А сколько Вы получили на опытной установке?
На видеоролике ламп горит немного..)

 

С чего бы вдруг. Я уже писал, те стирлинги, которые сейчас продаются по 1 млн. руб не являются образцом нормальной технологии - там используются наработки для движков с высоким КПД, которые не имело смысл применять в маломощных движках. Используются часто топорно - не удивлюсь если даже с регенератором не стали заморачиваться (кстати, хорошее объяснение того, почему столь низкий КПД, при таких входных параметрах). А паровых двигателей со сколько-нибудь приемлемым КПД и ресурсом малой мощности вообще никто не производит. И если специально заняться разработкой маломощного бытового стирлинга или такого же паровика, то неизвестно что выгоднее получится.

 

Свойства пара мешают. Пар при низких температурах далеко не газ - там часть H2O в газообразном состоянии находится, а часть в капельном. При росте температуры все большая часть этих капель переходит в газ, увеличиваясь в объеме в 1000 раз (примерно, лень сейчас вычислять). При увеличении температуры (абсолютной) газа вдвое, и давление увеличивается вдвое. При увеличении температуры пара вдвое давление может увеличится в несколько десятков раз. Если пытаться греть пар сбрасывая давление, то нагреть его не получиться - часть газа начнет конденсироваться снижая общую температуру. Вообще это физика класса так 6-7-го.

 

в практике надо найти годно дешевое вещество для работы при этих температурах в кислородной атмосфере. печки вот из железа быстро горят уже при средних температурах около 600.

 

хорошо - пару бочек (деревяных) с мелким сыпучим мусором типа сырых опилок на сбор абразива и смолы. или грунтовый фильтр - выкопать чуть грунта и обложить пленкой для пропуска там газов и понижений температуры. водород и окись углерода там без потерь имхо пойдут и станут холоднее как и нужно для двс. опять проще выходит.

даже мелкий 87 куб см 154ф уже имеет около 0.25 кпд при выдаче около киловата. весьма серийный и дешевый и простенький. производят по слухам с форумхауса тысячи заводов у азиатов. по цене выходит примерно в тысячу раз дешевле стирлинга на тоже киловат.

вот серийный стандартный промышленый газовый двс с кпд около 0.25 при около киловате на выходе - https://www.alibaba.com/product-detail/CE-87cc-4-stroke-Gasoline-Engine_672181712.html стоит от 20 денег при оптовой закупке. это около 1140 ру. а стирлинг на киловат выходит милион ру.

 

наверно таки физика т. к. полезну работу производят паскали вместо градусов. еще точнее ньютоны - но для выхода годных ньютонов с малых паскалей нужны огромные квадратные метры (и горячие и потому с лишними потерями дорогих градусов).

 

так греть при одинаковом давлении - пусть он с паскалями и нужными ньютонами увеличивает кубометры и производит полезну работу. водяной пар без сильных развалов на водород и кислород или гидроксилы можно греть хотя бы до около 1500 цельсиевых. это где-то в 4.5 раза в кельвинах.

одинаковость паскалей еще и сильно поможет реальным деталям двигателя долго работать без усталостных износов.

 

Если бы так было в действительности, то фирмы, выпускающие эти двигатели давно разрослись до промышленных гигантов, а не исчезали бы лет через 5-10. Так что даже в Европе, где цены на все энергоносители в 2 и более раз выше чем у нас, такие установки покупают только не умеющие считать деньги. Поэтому будущее есть только у компаний, улучшающих показатели. Тот же микроген уже заявляет о КПД 26%, хотя кардинальные изменения они тоже ленятся делать. Все тот же свободнопоршневой, весьма сложный в изготовлении, все тот же линейный генератор, который ввиду собственного производства малой серии немало составляет в цене устройства, отсутствие ассортимента - все тот же 1 кВт мощности и без других вариантов.

А насчет "КПД не важен, если вырабатываемое тепло используется потребителем" - допустим у вас потребление 10 кВт*ч в сутки, а КПД двигателя 5%, то куда использовать 200 кВт*ч в сутки в виде тепла? Даже в отопительный сезон в период без сильных морозов, а уж тем более в теплое время года? 720 МДж, которыми можно нагреть с 20 С до 70 С 3,5 м3 воды? Ну только для узкоспецифичных вещей, типа подогрева того же бассейна. И опять же цена/ресурс может даже в этом случае сделать такой вариант невыгодным. Допустим даже ваш паровик будет стоить с генератором 500 т. р., но ресурс его 20 тыс часов, а потом ремонт тысяч за 50, а после 60 тысяч часов кап ремонт за 150 т. р., то за 20 лет он, без учета инвертора+контроллера+АКБ, обойдется в 1 млн. руб. И мы опять же вернемся к варианту, что СБ+инвертор+контроллер+АКБ(+бензогенератор) обойдутся дешевле и, самое главное, это проверенная технология.

А хороший КПД позволяет расширить область применения, увеличить ресурс при избыточной мощности и эксплуатации не круглые сутки. И тут у стирлинга опять же преимущество перед паровиком - тому для хорошего КПД нужны высокие давления, а стирлингу не обязательны. И даже если давления примерно одинаковые, то у Стирлинга они только в самом двигателе, а у паровика еще и в его котле-нагревателе и соединениях, а именно эти составляющие паровика всегда были наиболее опасными.

Я уже не говорю о разных свойствах пара и чистого газа - перегрев газа на лишние 10% и давление увеличит на 10%, а такой же перегрев пара может увеличить давление на 50-150%. Например давления пара при 573 К (300 С) = 8,5 МПа, добавим сюда те самые 10% (+ 57 К) и при 630 К (357 С) давление будет уже 18 МПа (!), а в газе бы только да 9,35 МПа поднялось. Так что любой сбой системы контроля давления пара и получаем взрыв. Поэтому забудьте о паровиках в быту.

 

Повторю полностью предложение, на часть которого был дан этот ответ со странной идеей:

"Если пытаться греть пар сбрасывая давление, то нагреть его не получиться - часть газа начнет конденсироваться снижая общую температуру. Вообще это физика класса так 6-7-го."

Для тех "кто в танке" - сбрасывать давление и означает "греть при одинаковом давлении".

 

На отопление, это же всего теплопотери в 200/24 = 8,3 кВт, если с них воду ГВС греть то еще пару кВт мощностей отнимите...
типичные теплопотери жилища 100-200 м2 в средней полосе.