Мощный двигатель Стирлинга из подручных материалов

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Т. е. получается резонатор нужен только для запуска колебаний, но в самом процессе поддержания он не нужен?

 

Вот отличная статья с достаточно толковым обьяснением принципа работы трубки Зонтхаусса https://uw.physics.wisc.edu/~timbie/P325/Fahey_thermoacoustic_oscillations.pdf

 

Предлагаю на примере HomeMaster-а разобраться во всех мехнизмах конкретной модели. Если есть ссылка на полную схему, было бы супер.

 

И для затравки, и для поддержания определенной резонансной частоты

 

Там рядом нет линейки но это чудо как то выглядит слишком малым для заявленных мощностей.

 

Газовый поток организуется газовыми диодами (конусные отверстия)

 

Впервые начали серьезно изучать ТА эффект возникающий при работе горелок. Начиналась самопроизвольная генерация, пламя вибрировало, гул, нарушение режимов работы, явление изучалось как вредное. Т. е. теоретически можно создать колебание прямо в печи, и имея ионы горения сразу получить получить эл-во МГД генератором. Но как же жить рядом с такой штукой. А вообще идея здравая, можно по трубкам просто газ пропускать на естественной тяге.

По резонатору в TASHE. Обращаю внимание, что в кольцевой части образуется бегущая волна + кольцевой газовый поток создаваемый газовыми диодами. И фактически резонатор = кольцеой резонатор + Гельмгольца.

 

Математика ТА процесса очень сложная и простым самодельщикам сделать точный расчет конструкции практически нереально. Но есть простой способ обойти эту сложность и ничего не считать, а резонатор сделать настраиваемым. Настройку объема резонатора делать поршнем.
И еще одно рацпредложение. Чтобы не варить, паять и т. д. резонаторы, можно всю конструкцию отлить из бетона, а лучше из термостойкого бетона. Аппарат будет работать без давления с низким КПД, но зато и стоить будет 3 копейки. Эту идею я предложил в переписке с Aster Thermoacoustic и они принципиально подтведили возможность, но указав на низкий КПД атмосферников. Из плюсов еще и низкая теплопередача (по сравнению со сталью) и хорошая звукоизоляция.

 

https://physicstoys.narod.ru/page/Termoakystik/termoakystik1.html

Здесь на русском можно почитать теорию. На странице 3 как раз описано почему стало возможно достижение такого КПД.

 

Вот что пишет сам автор

"- сделать его гораздо проще, чем объяснить принцип его работы, а тем более его рассчитать;
- его легко может сделать человек, который ничего не знает о термоакустике, и он будет с успехом функционировать. Тогда как спроектированный учёным высокоэффективный термоакустический двигатель запустить очень сложно. Это очень капризная система, которая требует длительной доводки и настройки."

В общем игрушка. Сделать можно, но столько тонкостей, что эффективным движок вряд ли получится. Это тот случай когда говорят - не пробуйте это делать дома.

Конечно если можно выработать такую концепцию при конструировании, что бы было легко менять расстояния между нагревателем и холодильником, размер резонатора, тогда можно поиграться. Акустика дело тонкое, требует как рояль настройки. А в нашем случае это будет даже не настройка по камертону, а вообще слепой тык.

 

А с холодом, что будем делать, на естественной тяге как. В принципе можно самотечную водяную охладительную систему устроить. Но за самотечность надо будет платить потерей температуры и неравномерной температурой на охладителе. И тут не поймешь сразу что более выгодно, часть энергии отдать на принудительный теплоперенос или понизить термодинамический КПД.

А если все же заниматься опытами в этой сфере, то вначале, однозначно, лучше начинать с принудительной доставки холода к радиатору. Словить эффект, а затем уже думать о самотечности.

Вот горячий самотечяный радиатор на "дыму" изготовить будет не просто. Его и чистить надо будет. "Штаны" как на выхлопной системе ДВС делать из нержавейки.

 

Много написано. Кто понял физику ТА эффекта, пожалуйста объясните своими словами.

Вот обратный ТА эффект понятен. Давление увеличивается - газ нагревается и наоборот.

 

По хорошему, что бы создать такой двигатель, нужно делать электрический нагреватель, водяной принудительный холодильник и играться с ТА эффектом, изменяя расстояния и размеры резонатора и регенератора. А затем уже думать как подводить тепло/холод от пламени. И чем это не лаборатория... Ищу спонсора!

 

В замкнутом по кругу контуре ставят такие диоды? я правильно понял? И что получится круговая тяга? Это то что некоторые называют жиклером?

Вообще замкнутость контура с жиклерами (наличие однонаправленного потока газа) это необходимое условие для возникновения ТА эффекта или он может возникать и в других условиях?

 

Видимо да, необходимы.
Как я понял, в установке TASHE Бакхауса и Свифта (это ученые из Los Alamos National Laboratory)
организуется в кольце круговой поток газовыми диодами (да, жиклер наверно по-русски), вот он на схеме:
А почему сделали кольцо с круговым потоком?
Т. к. из-за набегающего потока по кольцу кпд теплообменников выше, чем в стоячей волне (просто колеблящаяся среда).
А почему сделали ещё резонатор Гельмгольца для стоячей волны?
Если сделать только кольцевой резонатор, то он получится очень габаритным, а также в нем будут большие потери на трение, вязкость среды, потери через теплообмен со стенками.
Поэтому часть волны закольцевали (где есть теплообмен), другую часть оставили для резонанса (Гельмгольц), в которой нет никакого теплообмена. Вот так по хитрому эти умные парни скрестили "ужа и ежа" и добились высокого КПД. ИМХО.
Во всех источниках пишут, что именно устройства с бегущей волной позволили повысить КПД.
Причем бегущая волна позволяет ставить не один ТА двигатель (нагреватель-регенератор-холодильник), а 2 или 4, что повышает мощность на ед. веса.

Чтобы ничего не считать можно:
1) Скопировать близко в пропорциях установку. Есть фото с высоким разрешением. Есть и некоторые размеры.
2) Сделать настраиваемые части. В кольце поставить полнопроходной шаровый кран для регулировки к-та обратной связи. В резонаторе поставить регулируемый поршень.

Все работать будет. Инфа 100%. "Сто раз так уже делал" (с)