Мощный двигатель Стирлинга из подручных материалов

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Я что то такое слышал, а как это сделать не понимаю.

Где их можна увидеть, в спортивных магазинах?

Вот этот Стирлинг с жидким рабочим телом и фазовым переходом еще называется паровая машина. Удельная мощность которой значительно выше Стирлинга, поскольку площадь теплоотдачи невероятно большая во время кипения - жидкость испаряется во всем обеме.

А твердотельный Стирлинг на биметалах не хотите сделать? Между пластин двух металов прокладываем изолятор. Весь этот сендвич закрепляем заклепками. На каждом цыкле поварачиваем пластину, чтоб она грелась по череди с разных сторон. Как вам... Но вся проблема в том, что это ничего качественно не дает.

Была доказана еще бог знает когда 200 лет назад теорема Карно, которая доказала что для любых цыкличных тепловых процесов существует некая стойкая особенность а именно КПД двигателя построеного на этих процесах, так же как и число Пи для разных кругов одно и тоже (не больше и не меньше) и зависит только от разницы температур. Конечно в идеале, без учета потерь. Как следствие КПД не зависит, как это и не прарадоксально кажется на первый азгляд, от рабочего тела. Отсюда и пошла в дальнейшем термодинамика и ее второй прынцып. Доказательство очень простое. Если допустить что вывод теоремы неверен, то легко показать что нарушается закон сохранения энергии, и стройте себе вечные двигатели сколько хотите... А все эти разные рабочие тела, конечно обладают разными физическими свойствами, в частности вязкость, текучесть, что позволяет уменьшить потери и приблизиться к Карновскому КПД.

 

ИгорьU а как вам схема со вспрыском воды горячей и холодной ? там вроде перевод с немецкого
и кпд обещают хороший.

 

Идея мне очень понравилась, где-то мне такая попадалась. Поверхность теплоотдачи может оказаться очень большой при незначительном размере установки. Но это может быть актуадьно только на производственных площадках, где есть много дармовой теплой и холодной воды или на Камчатке и Исландии. В принцыпе и с солнечных коллекторов можна разпылять воду.

 

День добрый пишу первый раз строго не судите дело в том что я занимаюсь немного теплицами и там приходится следить за температурой так вот для этой цели применяют автоматику так сказать берут гидро целиндр заполняют его капроновей гранулой и заливают маслом и на солнышко при перепаде температуры в 10 град длине цилидра 60-80см ход поршня 20см и усилие не малое это из журнала ЮТза1987 год №9 стр62 может такое решение имет смысл.

 

Можно узнать, чем завершилась ваша история с двигателем?


Это было для WEYDER

 

Да что, валяется в складе, мощность даже в предварительных экспериментах была ничтожна, а игрушку делать нет никакого желания. Сейчас то что должен был делать стирлинг делает солнечная батарея (в другом разделе я писал как её делал, пока исправно всё работает) .

 

Если не сложно, киньте ссылочку - нет времени весь форум перелопачивать.


Приветствую всех форумчан.
Я один из тех валенков, которые верят в реальные преимущества роторного стирлинга.
Поэтому расчитываю создать действующий прототип герметичного роторного стирлинга использующий любое рабочее тело с произвольным рабочим давлением (зависит только от прочности материалов) с лектрической мощностью на выходе не менее двух ватт.
Надеюсь на вашу моральную поддержку, приму с благодарностью ваши советы по разработке и изготовлению узлов. А так же помощь в расчетах.
Конструкция двигателя многосекционная, ротор двигателя выполнен является маховиком. Предполагается автозапуск или электрический, с последующим переключением в режим генерации.
Нагрев и охлаждение жидкостное.
Варианты использования: автономный источник электропитания, энергонезависимый насос в системе водяного отопления, солнечный водяной насос.
В ближайшее время выложу рисунки и буду сопровождать процесс изготовления размещением фотографий и видео.


Почему на форуме нельза править ошибки в своем посте? Дали бы хотябы минут 15 на редактирование.

 

Общая концепция двигателя.



Поправочка, это не весь двигатель а "первичный" элемент. Сам двигатель будет состоять из 2х - 4х таких элементов.


На сколько я понимаю, чем больше площадь поршня, тем большее усилие он будет развивать. Однако, выигрывая в силе, проигрываем в расстоянии. Помогите рассчитать оптимальное соотношение между общим объёмом двигателя, площадью поршня и длинной колена на валу для получения максимальной мощности на выходе.


Вид с торца с радиатором



Точнее - разрез.


Концепция герметичного чипа на 2х или 4х "первичных" элементах.

 

Данная концепция позволяет обеспечить полную герметичность двигателя и его использование в качестве автономного источника энергии в любых условиях, вплоть до открытого космоса.

 

Ну вот и я что-то подобное делал, - большой в том, что рекуператор не сделаешь, и вал должен двигаться рывками, т. к. не хватает по времени теплопереноса газу температуры.

А так, да, привлекательно.

та там нет ничего этакого, ребята некоторые в том разделе гораздо лучше и технологичней батареи делают.

https://www.forumhouse.ru/threads/90604/

 

Рекуператор не нужен, его функцию прекрасно вполнит оребрение теплообменника. У роторного двигателя несколько иной вид рекуперации.


Чем меньше шаг между пластинами, тем больше обороты. Хотя, конечно вопрос, как получить наибольшее КПД с солнечной радиации. Пусть это будет эксперимент и я расчитываю на его положительный результат.


Корпус двигателя набиирается из отдельных элементов. Применение стандартных штампов позволяет максимально удешевить технологию.

Торцевая герметичная крышка состоит из 3хэлементов - крышки с подшипником (на рисунке не показан), уплотнительного кольца, и, собственно, крышки.



полукольцо

здесь показано слишком толстое, предполагаю, что его реальная толщина составит 1-3 мм.


Пластина радиатора



Отверстия предназначены для стяжки элементов на жаростойком герметике


Используя стандартные элементы мы можем набрать любой объём двигателя (в пределах разумного)

 

Реально в пластина радиатора ещё должны присутствовать межсекционные отверстия для циркуляции и прогона рабочего тела, что увеличит скорость нагрева и обеспечит свободу расширения. И есчо должны присутствовать вырезы для размесчения противовесов дисплэсера, что (балансировка на оси) обеспечит отсутствие вибрации и возможность повышения оборотистости двигателя. (В окончательном варианте двигателя - турбо-роторного, предполагается 30 - 40к оборотов в минуту).

 

Идея наборности конечно хороша. Я так понимаю предполагается куча плоскошлифовальных работ? Какой зазор можна в такой конструкции сделать между ротом и статором?

А какая разница температур предполагается? От этого наверно надо плясать с размерами рабочего цилиндра. Лично я когда над чем то подобным думумал, предполагал свободнопоршневую схему - просто крутить ротор слабеньким электродвижком, скажем от элемента Пельтье или запускать с аккумулятора и брать ЕДС с генератора. Тогда размеры рабочего цылиндра становятся не настолько важными и управлять двигателем (задавать частоту) становится просто.

Как я понимаю кривошип который является частью двигателя в данной замкнутой герметичной концепции будет занимать некий паразитный объем? Я правильно понял?

 

Предполагаю, первоначально использовать фрезерование листового материала, не заморачиваясь шлифовкой. Детали соединять стяжкой на термопроводный герметик.


Зазор между ротором и статором при шлифовке можно довести до долей миллиметра.

Порядка 70 град. Я уже сообразил, как посчитать изменение объёма. Дальше пойдём эмпирическим путём.

Идея интересная в смысле использования микромощной электрической энергии для преобразования, например, солнечной энергии в кинетическую, получая на выходе значительную мощность. Однако, зачем дополнительный источник энергии, если можно использовать собственную.

Да, это так, однако постараюсь свести этот паразитный объём к минимальному который необходим для движения шатуна.


Сейчас продумываю последовательность изготовления деталей и сборки двигателя. Поскольку в дальнейшем потребуется его юстировка и доработка.


Важная деталь - вытеснитель должен быть выполнен из достаточно прочного материала, имеющего ничтожную теплопроводность (тефлон?). Тогда при толщине секции вытеснителя 1-2 мм необходимость в рекуператоре опадает, а его роль выполняют пластины статора, поскольку при повороте ротора рабочее тело прогоняется через узкую щель между пластинами статора.

 

Ну тогда давайте посчитаем размеры вашего движка (площадь теплообмена, тобищь пластин). Допустим мы хотим получить 100 Вт. КПД не будет выше при такой разнице температур по Карно с учетом потерь 0.1. Значит нам надо осуществить теплообмен в 1 кВт. В формуле Нютона для теплообмена возьмем среднюю разницу температур 35 С (это очень оптимистично, реально будет меньше). Коэфициент теплоотдачи воздух-гладкая поверхность примерно 5,6 Вт/(квм*грС). Итого общая площадь должна быть 5.1 квм. Правда коэфициент теплоотдачи зависит от скорости, ну может в два раза будет выше. Сама площадь учитывается с обоих сторон пластин, но все равно офигенно много. Повышение давления будет линейно увеличивать коэфициент, но с давлением в такой сборной и большой конструкции будет не просто. Лучше думать о поднятии температуры всякими концентраторами.

Идея в том, чтоб уйти от кривошипа с его мертвыми точками, потерями, и паразитным объемом. К тому же это как то надо будет запускать в замкнутой конструкции, ну и повидимому необходим маховик. Но главное это свободно поршневая управляемая схема. Рабочий поршень движется независимо, без жосткой связи с ротором, по этому будет работать в большом интервале температур. Ход поршня будет определяться только разницей температур и скоростью вращения ротора, и это все можна будет оптимально вариировать.