Мощный двигатель Стирлинга из подручных материалов

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Как кстати они замеряли термическую эфективнось 5 проц. После преобразованя в електрическую 2 проц понятно.

 

Да можно и тепловые трубки поставить, но у них и так на горячем теплообменнике 590-530 С. С 700 градусов падение 110С, ну и фиг сними. 590 это более чем достаточно. Да и какие трубки на 700-500 градусов надо ставить? Тут они акцент на другом делают - это атмосферная установка, низкое давление, среда-воздух, главное простота. Теплообменники из алюминиевых болванок с просверленными дырочками, регенератор - стальная вата. Конечно, какой-же тут кпд. Это ж ученые. Им дай поснимать зависимости давление-мощность, температура -мощность и т. п.
Хочешь КПД - поднимай давление, используй гелий, оптимизируй теплообменники и регенератор, ставь дорогие линейные генераторы, но это уже не будет экспериментальная установка, а промышленная.
Aster Thermoacoustic так и решил сделать в своей 100кВт -ной установке, но уперлись в электрический преобразователь. Начали мудрить с турбинками, на чем пока и затык.

А например у NASA, на радиотелескопе стоит такая 100W термоакустическая машинка (TASHE - ThermoAcoustics Stirling Heat Engine). Источник тепла работает на плутонии, как на Вояджере.
Нагреватель 650 градусов и КПД 30% (на Вояджере 8%).
https://www.lanl.gov/thermoacoustics/Pubs/HEPSFinalDraftU.pdf

Самое печальное, что Los Alamos National Laboratory начинает потихоньку убирать эту информацию из общего доступа. Оставляют только итоги. Ну конечно, что они дураки выкладывать, то что у них на спутниках работает.

С точки зрения домашнего дел, думаю, очень заманчиво будет сделать термоакустический тепловой насос, ведь в электричество преобразование не потребуется. Или еще круче зимне-летний вариант.
Зимой машинку используем как тепловой насос. Нагреватель солнечный коллектор + электроэнергия/ любой котел.
Летом переключаем тепловой насос в обратку. Коллекторы работают на охлаждение (термоакустический холодильник - кондиционер). Но делать надо по взрослому - давление 30-40кг/см.
А вот использовать гелий не хочется.

 

Не забываем что и на холодном тоже падение 110 будет. Вообще подводить тепло теплопроводностью гнилое дело. Варили или помагали сваршику? На одной стороне арматуры за 1200 грС а на растоянии 1 м можна спокойно держать руку все время. Закон Фика - тепловой поток пропорционален градиенту температуры а не разнице температур на торцах, как многие думают.

Вязкость газа для темоакустика не столь важна, здесь не надо перекачивать газ вытеснителем через узкую щель. А высокое давление никак не влияет на КПД, просто повышает удельную мощность в силу увеличения коэфициента теплоотдачи.

Тут вы уже совершенно не в дугу. Лабораторные установки самые из самых. Их не ограничивают никакие условия экспуатации, только фантазия авторов. И уж конечно они думают как их сделать максимально эфективными. Это по определению. Мерять чтобы мерять - это уже какое то извращение или неправильное понятие об том как работает наука.

Только не для термоакустика. Водород еще меньше имеет вязкость, но сдесь это не имеет такого большого значения.

Нашли что сравнивать космос с гаражом или у вас свечной заводик есть. Да они из плутония просто изготовили нагреватель, без всяких теплообменов, практически ДВС. Вот холод всеравно заводить надо, но в космосе это запросто, особенно далеко от Солнца, несколько грС, есть большой запас на переохлаждение. Газа там конечно нет но красным излучением рассеять тепло можно.

Это конкуренция, но в сфере космоса а не с нами дачниками. Они бы все нам рассказали, да кишка тонка у нас это сделать - ни бабки ни условий.

фигня это все, раз в ЛАБОРАТОРНЫХ условиях ничего путного не могут сделать. Мы то тепло можем иметь только от пламени, которое горит снизу вверх. И у него эфективно отнять энергию можно только если и греть нагреватель снизу (а не с боку), что накладывает определенные ограничения на конструкцию. А если тепло надо еще и заводить посредством теплопроводности то практически это приведет к большим потерям.

 

Ну я бы не стал опускать руки. Не получилось у одних дураков - получится у других. Вот все равно не допру из за чего звуковые колебания образуются...как-то физика процесса не совсем ясна.

 

К сожалению, беда в самом механизме теплообмена газ-поверхность. Там - самые большие проблемы стирлинга (на малых температурах), и там возникает самый большой градиент. Именно этот теплообмен всё убивает, именно поэтому мы ездим на ДВС, а не на стирлингах.
Подвод тепла металлом к поверхности на порядки (на десятичные порядки!) более интенсивен, поэтому тепловые трубки помогают, но не столь значительно, как это может казаться.

Теплоёмкость единичной молекулы конечна, а число таких актов теплообмена определяется чистой механикой - количеством ударов молекул о поверхность при данной площади и количестве газа. Расчёты тут в первом приближении доступны школьнику, и их результат для стирлинга ужасен. Именно эту проблему нужно думать, как бороть, если надеяться на какое-то радикальное улучшение.
Самый простой способ - повышать давление и снижать молярную массу. Поэтому для рекордов - только водород.

Можно бороться с пристеночным слоем (как это делают в ядерных реакторах), но это неизбежно повысит потери на трение, и на глаз кажется, что овчинка выделки не стОит.

 

Вот вы пессимисты. 30% КПД на этапе акустической волны получено на "некосмических" материалах.
Но рабочая среда - гелий.

 

Нашел электронный вариант советской книги с описание процесса термоаккустических колебаний в трубе Рийке, все очень доходчиво объясняется. http://canegor.urc.ac.ru/sound/57326462.html

 

Для чего нужен резонатор и как он работает?

 

Получается что в невесомости эта труба вообще не должна работать, согласно приведенной теории. Как же ТА эффект возникает в невесомости?

 

Резонатор как раз понятно как работает. Он является источником очень слабых колебаний, которые там просто возникают из "неоткуда". Но эти колебания задают частоту больших колебаний запитывающихся уже от нагревателя. А вот как это возникает без эффекта Архимеда (тяга), пока непонятно.

 

И как они его греют? Может электричеством?

 

Очень заманчиво ТА - без трения, смазки, износа. Но уж больно много всяких вопросов возникает. Пока выглядит невероятно. И причины уже были приведены. Разобраться нужно.

 

Если трубку Рийке греть в невесомости, колебаний не будет, т. к. не будет формироваться поток воздуха, разве что, будем создавать этот поток искусственно. Но если брать для рассмотрения колебания, которые возникают из эффекта Зондхаусса, тогда тут сила Архимеда не нужна.
По поводу резонатора надо разобраться. О каких резонаторах мы говорим. Если рассматривать схему высокоэффективного акустического двигателя, который привел HomeMaster, то тут резонатор очень поход на резонатор Гельмгольца и в этом случае, мне кажется он используется в качестве упругой среды поддерживающей собственные колебания. Я так думаю.

 

Резонатор просто задает такт определенной частоты из общего шума. Всегда есть шум. Резонатор из этого шума выделяет определенную основную частоту плюс обертона. Уже не шум а определенный звук. Теперь возникает положительная обратная связь колебаний давления в этой волне с коэффициентом теплоотдачи (он прямо пропорционален давлению) на нагревателе и как то (пока не совсем непонятно как) амплитуда собственных колебаний усиливается.

 

Пока непонятно как образовывается АТ эффект, но уже можно говорить о тонких местах такого движителя.

Если греть пламенем

1 значительные потери в самой печи
2 потери температуры при заведении тепла теплопроводностью внутрь в резонирующую камеру
3 характерные вообще для всех Стирлингов потери тепла на теплообмен с газом.

По сравнению с классическими Стирлингами добавляются два пункта.

Может быть имеет смысл использовать принудительный теплообмен, правда при этом возникнут подвижные части. Что имеется ввиду - греем газ в идеальной печи до 600 грС и потом "насосом" подаем его по трубкам на радиатор нагревателя в резервуаре резонатора. При этом будет равномерный нагрев всего нагревателя и падение температуры минимальное.