Элементарная теория и расчет стирлинга

Чем мне нравятся пламенеглотатели?
1. один цилиндр;
2. легко объединяются в пары вокруг одного общего нагревателя;
3. нагреватель при этом превращается в регенератор,
4. который прекрасно вписывается в солнечный концентратор.
КПД в 5-10% вполне приемлем для дармового солнечного тепла, так как цилиндры все равно нужно охлаждать водой, а горячая вода никогда не бывает лишней. Четыре цилиндра по 250 миллилитров, объединенных общей водяной рубашкой, вот и набирается литр рабочего тела, и 100-200 литров горячей воды. А по какому циклу работает машинка, конечному потребителю – по барабану.

Тоже неплохо. Представьте, клапан - вращающаяся гильза с окнами, очень надёжная и простая штука. Игорю точно по силам будет изготовить . Можно и диск.
"Остапа понесло..."
Вспомним "Гном" - Звездообразный двигатель с вращающимся блоком цилиндров - маховик уже не нужен!
Дисковый или гильзовый, неподвижный клапан куда подводится тепло. В гильзовый прямо и подавать свет от концентратора. Или в чашеобразный, типа кастрюли дисковый.
С неподвижным блоком реализуется жидкостное охлаждение, с подвижным - воздушное, но активное.

Вращающаяся гильза с окнами - очень хорошее решение. Позволяет при многоцилиндровом исполнении сделать нагреватель в одном месте.

Да, вместе с аксиальным или звездообразным расположением цилиндров должна получиться очень компактная конструкция.
Есть двухтактные звёздочки одной германской фирмы 3-х и 4-х цилиндровые, с шатунами на одной шейке - очень простая конструкция. Используются для парамоторов. Полностью уравновешенные, грех не посмотреть в этом направлении.

Большое спасибо Теоретику за доступную теорию, меня самого давно интересовал простой способ расчета стирлинга, жаль почему то всегда на это не хватало времени . Тем более сейчас, довожу до идеальной работы модель термомеханического генератора(ТМГ) и боюсь без теории дальше не двинусь. Очень бы хотелось обсудить принципы его работы и прикинуть схему расчета параметров деталей. Был бы очень рад если бы уважаемый Теоретик подключился к этому процессу. Я бы тогда сделал отдельную тему по этому вопросу.

Admin_Игорь пишет: сейчас, довожу до идеальной работы модель термомеханического генератора(ТМГ) и боюсь без теории дальше не двинусь. Очень бы хотелось обсудить принципы его работы и прикинуть схему расчета параметров деталей. Был бы очень рад если бы уважаемый Теоретик подключился к этому процессу. Я бы тогда сделал отдельную тему по этому вопросу.

Конечно создавайте.
Буду помогать, насколько хватит знаний.

Sogokon'A пишет:Чем мне нравятся пламенеглотатели?
1. один цилиндр;
2. легко объединяются в пары вокруг одного общего нагревателя;
3. нагреватель при этом превращается в регенератор,

Совсем не очевидно, как это из нагревателя у вас получается регенератор.
Насколько я понял принцип действия этих двигателей (а это совсем не стирлинги),
регенератор там совать некуда.
И еще. Конечно, требуется расчет, но интуиция подсказывает мне, что у данного принципа
удельная мощность гораздо меньше, чем у стирлингов.
Так, для игрушечек только.

Teoretic пишет:
Совсем не очевидно, как это из нагревателя у вас получается регенератор.

Уже было подготовил рисунок, и текст с подробным описанием набрал, а потом подумал: если это не очевидно специалисту в данной области, значит, моя идея соответствует критерию «изобретательский уровень» и нужно писать заявку на патент. Поэтому, извините, приступаю к экспериментам.

Teoretic пишет:Насколько я понял принцип действия этих двигателей (а это совсем не стирлинги),
регенератор там совать некуда.

Для такой хорошей вещи, как регенератор, место везде найдется. Да, действительно, это не совсем стирлинг, но как я уже писал, конечному потребителю по барабану, на каком принципе работает машинка.

Teoretic пишет:И еще. Конечно, требуется расчет, но интуиция подсказывает мне, что у данного принципа
удельная мощность гораздо меньше, чем у стирлингов.
Так, для игрушечек только.

Удельная мощность – это параметр критический для транспортных средств. А если устройство будет намертво приковано к земле, то какая разница, какие у него будут размеры и вес. А мои новые концентраторы как раз и призваны питать энергией именно такую «недвижимость».

Sogokon'A пишет:
Уже было подготовил рисунок, и текст с подробным описанием набрал, а потом подумал: если это не очевидно специалисту в данной области, значит, моя идея соответствует критерию «изобретательский уровень» и нужно писать заявку на патент. Поэтому, извините, приступаю к экспериментам.

Конечно-конечно, патент - это круто!

Думается мне, Вы слегка переоцениваете меня как специалиста в области стирлингов!
По моему нику легко догадаться, что ни одного стирлинга я еще не сделал.
Разве что слега потрудился и проштудировал все, что попалось в поле зрения о стирлингах.

Инфа к размышлению.
У флэймфликеров есть запас в развитии за счёт разделения потоков удаляемого воздуха и забираемого.
Отсюда вывод - использовать как рабочий не только ход к НМТ за счет уменьшенного давления по сравнению с атмосферой, но и ход при впуске с повышенным давление. Отдельный нагреватель с впускным клапаном на входе.

Ничего не понял.
Рабочий такт возникает только за счет снижения давления разогретого газа, охлаждаемого в цилиндре. На впуске он попадает разогретым.
Vгорячего газа*Tгорячего газа = Vхолодного газа *Tхолодного газа
Снижая Т - температуру газа в цилиндре обеспечиваем уменьшение его объема и получаем разряжение, втягивающее поршень в цилиндр.

Посмотрите на процессы в динамике. С разделёнными потоками выпуска и впуска.

Мне видится одно преимущество пламяглотателей - это их простота. Возможно, что кому-то и удастся реализовать Вашу идею, но, по-моему, она должна сильно усложнить конструкцию и не факт, что это компенсируется достаточным увеличением КПД. В промышленном исполнении - возможно, но в самоделках вряд ли.

georgii-2 пишет:Посмотрите на процессы в динамике. С разделёнными потоками выпуска и впуска.

Возможно, я что-либо пропустил в конструкции "пламяглота"...
Потоки выпуска и впуска разделены изначально.
Есть клапан, отсекающий вход нагретого рабочего тела и клапан выпуска остывшего рабочего тела.
Работают клапаны в противофазе. Клапан выпуска, как правило, выполнен без механического привода. Просто на многих видеороликах выпускного клапана не видно.
Но. Он есть практически на всех "пламяглотах"!

https://www.youtube.com/watch?v=7p_1QO1iG9M
https://www.youtube.com/watch?NR=1&feature=endscreen&v=5_hFqfstJAU
В этой схеме один клапан.
Честно говоря, других схем не видел.

https://www.youtube.com/watch?v=deGXHNJS3Ok
https://www.youtube.com/watch?v=y3c8JX9vv30
https://www.youtube.com/watch?v=Ud_YhMLEUTU
Посмотрите на эти. Кроме их я видел клапаны - шарики, положенные на отверстие вверху головки цилиндра. Не во всех моделях пламяпожирателей есть клапан, но он позволяет на больших оборотах, когда воздух, возможно, не успевает быстро охладиться, стравить его часть в конце рабочего хода и легче провернуть вал с помощью маховика, не затратив дополнительной энергии на сжатие. Плюс в таком случае пламя не сбивается выброшенным охлажденным газом и продукты сгорания - горячие газы - лучше наполняют цилиндр.

Спасибо! Посмотрел.
На последней ссылке особенно хорошо видно расточительность схемы.
Ну и не грех подумать, не сделать ли и выпускной клапан с приводом.
В дисковом или цилиндрическом варианте это не проблема.

georgii-2 - приветствую.
на представленных Вами видеороликах действительно нет выпускных клапанов.

georgii-2 пишет:Ну и не грех подумать, не сделать ли и выпускной клапан с приводом.

Активный привод выпускного клапана усложняет конструкцию, по этому его установка должна быть обоснована.
В "пламяглотах" нет избыточного давления, они работают за счет падения давления в камере. Следовательно основная задача выпускного клапана - отсечь перепуск воздуха извне при падения давления в рабочей камере. Выпускной клапан на закрытие срабатывает со скоростью свободного падения - (9800 мм*с2). Средняя длина хода выпускного клапана - примерно 3-4 мм. Получаем скорость срабатывания на закрытие:
4/9800 = 4,08*10^-4 секунды.
Четыре десятитысячных секунды.
Чтобы двигатель ощутимо терял мощность при такой скорости срабатывания выпускного клапана скорость вращения коленвала должна быть не менее 10 тысяч оборотов в секунду.
Да, мы еще не взяли в расчет присасывающую силу, возникающую при падении давления в рабочем цилиндре.
Как-то так

P.S.: https://www.youtube.com/watch?v=Ud_YhMLEUTU на конструкцию клапана в этом видеоролике вышесказанное не распространяется. Там клапан изготовлен "отвратно" - по этому потери на лицо. Но даже для данного двигателя мех. привод - это слишком. Достаточно подгрузить шток клапана доп. весом или пружиной.

Добрый день всем. Вот в вики http://en.wikipedia.org/wiki/Steel_wool попалась табличка по диаметру ваты пресловутой. У меня есть #000, взял усредненный вес и объём упаковки -
1 peace #000, approximate middle fiber Ф 0.00762
D 50, L 100, ~196ml, wt 27gram, 0.1375gr/ml, surface area 5.63sm^2/ml
Итого, один "стандартный" моток ваты #000 имеет вес около 27 грамм, около 200 миллилитров объём и примерно 1.1 квадратного метра площади поверхности. А как вычислить его гидродинамическое сопротивление, в чём оно измеряется? Ну, скажем какое давление нужно, чтобы 100 миллилитров воздуха проходило через него за 0.1 с?

Sameman пишет: А как вычислить его гидродинамическое сопротивление, в чём оно измеряется? Ну, скажем какое давление нужно, чтобы 100 миллилитров воздуха проходило через него за 0.1 с?

Думаю, даже если найдете, как рассчитать, погрешность будет такая, что проще и надежнее
сразу измерить.
Пылесос есть?
Продуйте и измерьте.
Производительность пылесоса можно измерить, надувая шарик.
Перепад давления - водяным манометром.

Еще можно, например, взять компрессор с ресивером (желательно не маленьким, чтобы давление не сильно менялось при стравливании воздуха) , там же должен быть и манометр, накачать ресивер до определенного давления и выпускать воздух через Ваш тестовый комок ваты, помещенный в трубку, к выходу которой приделана гибкая трубка диаметром поменьше, конец которой опущен в водяной колокол, сделанный из тазика с водой и перевернутой трехлитровой банки, заполненной водой полностью. Замеряете время наполнения банки воздухом, делаете серию опытов при разных давлениях и по результатам строите калибровочный график зависимости скорости прохождения воздуха через образец от давления. Но тут надо еще учесть, что с изменением температуры эти значения тоже могут меняться.

Ой! У Вас столько интересного... просто жуть
Однако:
1. не стоит сливать в понятие стирлинг все прочие системы, право об этом уже были замечания.
2. зачем охлаждать возух... Хм.. Если внимательно рассмотреть работу тепловых двигателей, то можно прийти к выводу, что все тепловые двигатели асинхронные (корявенько объяснил, но надеюсь понятно). Т.е полезная работа - один такт из 2, 4 и т.д. Это 1/2, 1/4 последовательного(!) цикла работы. В большинстве случаев выбросить то проще, но появляются два лишних такта с соответстующими потерями. К примеру ДВС, проблема вентиляции и наполнения цилиндров, а ведь там энергия льется рекой!
3. звездочки! До сих пор не доведенные до ума, а ведь годков этим системам... Я еще в 80-х этим баловался однако -"В связи с нерентабельностью проекта финансы выделяться не будут!" - приговор(не раз слышал). С тех пор ничего не изменилось. Все это нужно только любителям и энтузиастам, а при нынешней заявленной инфляции в 6 процентов (непонятно почему, но им сверху виднее) дырки в карманах образуются на оставшиеся 94 процента быстрее и с учетом отсутсвия стабильной работы.

Вот такие стирлинги и звездочки

Автономный стирлинг может помочь решить вопросы тепло и электроснабжения в отдельно взятом доме или квартире, чем сильно сэкономит энергоресурсы и уменьшит вашу личную инфляцию.

Шо, правда ?
Это ж надо !

А главное, что это откровение имеет офигенное отношение к конкретной теме форума !

В общем я понимаю принцип работы двигателя стирлинга. Вот только я не понял какой регенератор в вытеснителе? Что это и как выглядит?