Мощный двигатель Стирлинга из подручных материалов

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Акустический резонатор должен иметь хорошую добротность. Теплообменник работает как сопротивление в резонаторе и снижает добротность. Т. е. нужно сделать такую форму Т/О, чтобы и сопротивление было низкое и теплообмен хороший.

 

А какая же это такая форма? Какой то пример для наглядности можно привести?

И что понимать под добротностью для термоакустической волны - стенки резонатора должны быть термоизолироваными?

 

Добротность - свойство акустического резонатора. Стенки резонатора могут быть не изолированы, т. к. акустической волне (звуку) все-равно от какой стенки отражаться изолированной или нет.
Изолированы должны быть области в районе установки теплообменников.

Вот для примера вам конструкция собранная на коленке (показана разборка, что внутри).

 

Для чисто звуковой, волны "давления" это несомненно если допустить чисто упругое взаимодействие с стенками. Но у нас еще и волна "температуры" есть, которая строго накладывается на волну "давления". И давление и температура стремится к размазыванию в самой волне (газе) а на стенках еще и к теплообмену. Поэтому на теплообменниках должны достигаться условия максимального теплообмена с газом а на всех остальных частях минимального. Поверхности абсолютно одинаково, что отдавать тепло на теплообменниках газу, что принимать его от газа в любых иных местах

И я че то так понимаю, что надо резонаторами достигать максимально длинной волны, чтоб амплитуда давления и температуры была как можно больше и "градиенты" не размазывали волну. Тоесть минимизировать тепловые потери за счет паразитного теплообмена в самом газе.

 

В лос аламовской установке TASHE области, где происходят температурные колебания изолированы. Там кроме акустических колебаний, организован небольшой циркулирующий поток среды с помощью газовых диодов. В этой области нужна изоляция. На выходе из этой области стоит доп. теплообменник собирающий остатки тепла. Резонатор у них вынесен отдельно. В резонатор входит просто мощный звук и средняя температура в нем постоянна и близка к комнатной. Резонатор достаточно длинный, конусный, с полукруглой частью на конце. Но такая форма не обязательна. Можно применять стандарный резонатор Гельмгольца или какие-то дугие.

 

Понемногу разбираемся в этом явлении... Тоесть тепловые колебания возникающие при теплообмене (природа и условия возникновения этого явления пока мне непонятна) породили колебания давления и последние распостранились звуковой волной в резонатор или волновод, где с них можно снимать мощность.

Позволю себе все таки поразлагольствовать на придмет образования тепловых колебаний, поправляйте кто знает. Вообще сами по себе процесы теплопередачи не должны приводить ни к каким колебаниям. Но тут не совсем обычная теплопередача а еще и конвективные масопотоки. При оределенном градиенте температур, вязкости среды и граничных условиях (наличие замкнутого резервуара) происходит некая самоорганизация потоков, проявляющаяся в ТА эфекте.

 

А вот как обяснить обратный ТА эфект. Тоесть звуковая волна приводит к возникновению разницы температур - тепловому насосу.

 

Проделал простейший опыт. Поставил кастрюлю на газ и накрыл вогнутой крышкой с водой. Кастрюля нагрелась до 300, вода в крышке закипела а звука никакого не наблюдалось. Интересно как бы тут из подручных деталюшек приделать резонатор.

 

Нет генерации, т. к. нагреватель и холодильник находится в торцах конструкции. А по идее "двигатель" - "нагреватель-регенератор-холодильник" должен быть в узле стоячей волны. Если это открытая труба, то в 1/4 длины. Если это закрытая труба, а тем более кастрюля, то не знаю.
Если хотите за 5 минут получить дома термоакустический звук, так сказать проверить мощь,
то см. как это сделать

Человек нагревает трубу примерно в р-не 1/4 длины, поворачивает вертикально (появляется поток), возникает генерация.

 

Очень неудобно греть газ. Тепло/холод как то надо заводить внутрь резонатора. Возможно ли сделать что то такое, что просто можно поставить на огонь?

 

Так любое можно "поставить" на огонь. Взять теплопроводящий стержень, например, завести одним краем в огонь, другим в резонатор, соединив с горячим теплообменником.

 

Во, во - єто я и называл неудобно. Достаточно посмотреть на уровнение которое описывает теплопроводность в твердом теле, чтоб понять что так подавать мощность очень неэфективно. Другое дело тепловые трубки, но их еще надо сделать. Надо знать какое вещество использовать на требуемую температуру.

 

Не нужно усложнять конструкцию тепловыми трубками. Устр-во должно быть простым и надежным как лом.
Собственно куска медного прутка длиной 20 см, диаметром как лом, должно хватить на наши бытовые потребности.

 

Вот документация по 50Вт, атмосфернику, с резонатором из пластиковых труб
https://www.aster-thermoacoustics.com/wp-content/uploads/2013/09/Design-and-build-of-a-50W-thermacoustic-generator2.pdf

Здесь показано и как стержни от печки идут, и какие теплообменники, и какой регенератор.
Но правда на англицом. Если нужна помощь, могу перевести.

Насколько я слежу за темой, все технические вопросы решены по генерации звука, теплообменникам, регенератору, вводу тепла... Но больной вопрос в преобразовании звука в электричество. Нет простого и недорогого линейного эл. генератора. Особенно заморочки на больших мощностях > 10кВт по звуку.
Уже решили вроде, что звуком крутить турбинку, но мне тоже кажется кпд трансформации будет слаб.

 

which yield an thermal efficiency of 5% which is typical for such a simple near atmospheric air operated thermoacoustic device. However, due to the modest efficiency of the loudspeaker the overall conversion from heat to electricity is only 2%.

И что вы тут считаете перспективным - 2% кпд при разнице температур на внешней поверхности нагревателя/холодильника 300 грС. Да это полный тупик. И тупик этот начинается с значительной потери температуры при переходе тепла через различные материалы и теплообмены. Это львиная часть потерь КПД в данной сжеме подвода тепла/холода. И это принципиально не поддается никакому усовершенствованию, такова физика теплопроводности и теплопередачи. А вот малая часть потерь при пеобразовании энергии звуковой волны, в электричество как раз принципиальных ограничений с точки зрения физики не имеет и их можно попытатся минимизировать.

Пока не вижу другого способа, кроме как тепловыми трубками подводить тепло. У них теплопроводность значительно выше самого серебра.