Любительский расчет стирлинга

Всем привет!

Я намедни подсобирал свои сообщения, добавил еще немножко, выкладываю для обсуждения.
Статейку оформил в pdf - так формулы выглядят лучше, да и вообще...
Ссылка на статью и калькулятор стирлинга:
расчет стирлинга
https://drive.google.com/folderview?id=0B8cX8UwMKHrGOTNYQWxrTWxlVkk&usp=sharing

Книжки, на которые ссылается статья, можно взять здесь:
Литература
https://drive.google.com/folderview?id=0B8cX8UwMKHrGeDlocEw1dm16cTA&usp=sharing



Скачать интерпретатор TCL-TK для Виндовс и Мак (чтобы запустить калькулятор):
http://www.activestate.com/activetcl/downloads
Установить, соглашаясь по умолчанию. После установки файлы с расширением .tcl станут исполняемыми.
Чтобы работал HELP, положите рядом с калькулятором файл stirling-sch1.gif

как было сказано ранее у вас есть ошибка в упрощенной формуле расчета работы:
"при выводе формулы вы используете молярный объем для нормальных условий в то время как в точке 1 температура равна ххх град.C - вам необходимо скорректировать формулу введя множитель 273,15 / T1"
касательно отвлеченных размышлений о теплообмене - фразу о том, что обдув уменьшает требования к площади в виду отвлеченности повествования я бы без ущерба идее изложил без указания кратности этого самого снижения. это же касается влияния скорости. просто, например, для справки интенсивность теплоотдачи при течении воздуха в гладких трубах круглого поперечного сечения при турбулентном режиме зависит от скорости в степени 0,8.

vx пишет:как было сказано ранее у вас есть ошибка в упрощенной формуле расчета работы:
"при выводе формулы вы используете молярный объем для нормальных условий в то время как в точке 1 температура равна ххх град.C - вам необходимо скорректировать формулу введя множитель 273,15 / T1"

Я помню нашу дискуссию и совершенно согласен: в формуле неточность. Но статья адресована начинающим, я подумал, зачем еще усложнять формулы, с целью улучшить точность  на несколько процентов, когда сама формула дает результат, отличающийся от практики в разы!
По-моему, это лишь сбивает с толку, ничего не добавляя по сути.

vx пишет:
касательно отвлеченных размышлений о теплообмене - фразу о том, что обдув уменьшает требования к площади в виду отвлеченности повествования я бы без ущерба идее изложил без указания кратности этого самого снижения. это же касается влияния скорости. просто, например, для справки интенсивность теплоотдачи при течении воздуха в гладких трубах круглого поперечного сечения при турбулентном режиме зависит от скорости в степени 0,8.

В общем-то в этих частях расчет вообще чисто прикидочный. Кратность снижения я все-таки брал не с потолка, а из тех методик, которые мне удалось найти. Думаю, пусть будет.
Да и из моей практики несколько раз добавление вентилятора всегда значительно уменьшало температуру радиатора (хотя точных измерений я не проводил).

А калькулятор вы не смотрели?

если вы не хотите "усложнять" формулу расчета работы напишите открытым текстом что она работает только если точка 1 находится в нормальных условиях или сразу подставьте в формулу соответствующую температуру - зачем обманывать человека?
относительно теплообмена - это был просто комментарий, пожелание снизить спекулятивность статьи. информация, воспринимаемая людьми из таких статей, часто считается ими истиной на уровне цитат из Библии. поэтому закладывая людям в голову некие цифры являющиеся на самом деле частным вариантом какой-то очень узкой задачи теплообмена легко проложить дорогу к заблуждению.
а как калькулятор запустить? он же там на тцл каком-то..

vx пишет:если вы не хотите "усложнять" формулу расчета работы напишите открытым текстом что она работает только если точка 1 находится в нормальных условиях или сразу подставьте в формулу соответствующую температуру - зачем обманывать человека?

Убедили, буду исправлять.

vx пишет:
относительно теплообмена - это был просто комментарий, пожелание снизить спекулятивность статьи. информация, воспринимаемая людьми из таких статей, часто считается ими истиной на уровне цитат из Библии.

Наверное, надо сильнее заострить внимание на том, что точность расчета охладителя - прикидочная. Да вроде, я об этом написал? Неубедительно?

vx пишет:
а как калькулятор запустить? он же там на тцл каком-то..

Скачиваете интерпретатор. Устанавливаете. (Добавил в первое сообщение)
Интерпретатор TCL-TK для Виндовс и Мак (запустить калькулятор):
http://www.activestate.com/activetcl/downloads
Установить соглашаясь по умолчанию. После установки файлы с расширением .tcl станут исполняемыми.

Teoretic пишет:А калькулятор вы не смотрели?

наконец скачал интерпретатор. из косметический предложений:
-элементы окна не растягиваются вслед за окном - они просто позиционируются по центру. возможно логично было бы их растягивать. во всяком случае график.
-размеры элементов окна помощи подобраны таким образом, что на моем ноутбуке размер окна оказывается больше размеров экрана 1366х768 (текст как бы торчит снизу). возможно следует рассмотреть вариант при котором используются более щадящие размеры. сам элемент окна содержащий текст почему-то уходит вниз до нижней границы окна, а картинка уходит в ширину до левой и правой границ окна. внешне смотрится немного топорно.
-возможно в целях единообразия следует указать единицы измерения работы, количества и фазы
-возможно следует использовать малые буквы t для обозначения температуры раз уж она в градусах Цельсия
-возможно следует единообразно обозначать работу - в одном случае она A в другом energy.
-возможно следует использовать другие обозначения количества и КПД - nu (раз уж мы пишем греческие буквы по английски) и eta (либо вообще energy conversion efficiency или просто некое абстрактное efficiency - Tkpd все таки как то не очень выглядит, возможно красивее будет max efficiency или что то такое)
-термин "среднее" давление вызывает "зависание" мозга пользователя. возможно было бы познавательно нанести это давление на график (у меня оно ну вообще совсем не среднее с виду). так же любопытно смотрелись бы макс и мин давления в виде чисел.
-полезно было бы узнать включают ли макс и мин объемы объем вытеснителя. на рисунке как то не очень очевиден данный момент.
-фраза "мертвого объема из-за непрерывного движения поршней" так же смотрится немного необычно.
-относительно давления возможно логично было бы пояснить "избыточное" или "абсолютное"
числа к сожалению пока проверить нет времени. единственное количество молей что то у меня на пальцах не сошлось (точно не считал, число вроде в этом районе, может что то не учел).

vx пишет:

Teoretic пишет:А калькулятор вы не смотрели?

наконец скачал интерпретатор. из косметический предложений:
<тут 100500 предложений    >

Ох, ну у Вас и подход ко всему. Очень скрупулезно!
Программка-то писалась почти на коленке, как пример расчета.
Но я поработаю над вашими предложениями.
Об изменениях сообщу.

Все предложения, как я понял, относятся к окну помощи?

Насчет размеров окна, ведь их можно изменить мышкой?
Добавить ползунки прокрутки текста (он сейчас позволяет
прокрутку колесиком)? Уменьшить размер картинки?

"Среднее давление" - давление при минимальной температуре и минимальном объеме,
предложите термин? Я как-то затрудняюсь.

vx пишет:
-полезно было бы узнать включают ли макс и мин объемы объем вытеснителя. на рисунке как то не очень очевиден данный момент.

Я пытался пояснить этот момент в help'е, но не получилось.
Объем вытеснителя не включен в макс и мин объемы, он задается отдельно.
Как бы это получше сформулировать?

vx пишет:
-фраза "мертвого объема из-за непрерывного движения поршней" так же смотрится немного необычно

Опять же, проблемы с терминологией. Я хотел сказать, что синусоидальное движение
поршней не позволяет получить такое же сжатие и разрежение, как при теоретически прямоугольном движении, между поршнями всегда остается "лишний" объем. Расчет это учитывает.

vx пишет:
относительно давления возможно логично было бы пояснить "избыточное" или "абсолютное"

Ага, давление абсолютное. Просто написать "абсолютное давление" - так будет
понятно?

Teoretic пишет:Все предложения, как я понял, относятся к окну помощи?

1-е к основному окну. 2-е к окну помощи. как и написано в тексте.

Teoretic пишет:Насчет размеров окна, ведь их можно изменить мышкой?

да, можно. просто начальный размер окна помощи слишком высок для моего экрана и оно с самого начала "по пояс". прокручивать мышью имеет смысл только предварительно уменьшив размер окна потянув за верхнюю границу - часть контрола в котором текст прокручивается за пределами экрана и прокрутка в "большом" виде ничего не меняет - прокручиваемый тест где-то в районе плинтуса. думаю выбор меньшей начальной высоты окна "решит" "проблему".

Teoretic пишет:"Среднее давление" - давление при минимальной температуре и минимальном объеме,
предложите термин? Я как-то затрудняюсь.

разве минимальные? вроде двигатель в своей "изохорной" части "заходит" ниже этого давления? назвать его начальными и показать это в хелпе на идеальной PV-диаграмме.

Teoretic пишет:Объем вытеснителя не включен в макс и мин объемы, он задается отдельно.
Как бы это получше сформулировать?

думаю, так как вы только что сказали подойдет

Teoretic пишет:Я хотел сказать, что синусоидальное движение
поршней не позволяет получить такое же сжатие и разрежение, как при теоретически прямоугольном движении, между поршнями всегда остается "лишний" объем. Расчет это учитывает.

может я чего то не понимаю, но синусоидальное движение само по себе никак не связано с мертвым объемом и "осуществляется" между минимальным и максимальным объемами. мертвый объем вроде означает всякие там трубки или зазоры в верхней части цилиндров (для двигателей с двумя полноценными цилиндрами)

Teoretic пишет:Ага, давление абсолютное. Просто написать "абсолютное давление" - так будет
понятно?

да

vx пишет:

Teoretic пишет:Я хотел сказать, что синусоидальное движение
поршней не позволяет получить такое же сжатие и разрежение, как при теоретически прямоугольном движении, между поршнями всегда остается "лишний" объем. Расчет это учитывает.

может я чего то не понимаю, но синусоидальное движение само по себе никак не связано с мертвым объемом и "осуществляется" между минимальным и максимальным объемами. мертвый объем вроде означает всякие там трубки или зазоры в верхней части цилиндров (для двигателей с двумя полноценными цилиндрами)

Проще всего это показать на альфа-стирлинге.
При идеальном (прерывистом) движении поршней, каждый поршень движется тогда, когда
его напарник остается в одном из крайних положений. Что и дает максимальную площадь
PV-диаграммы. При синусоидальном движении такого получить не удается, поршни практически
всегда движутся, поэтому между ними остается "лишний объем", которого в идеальном двигателе нет.
Влияние его в точности такое же, как и остальных мертвых объемов - уменьшение работы
за цикл.

Teoretic пишет:Проще всего это показать на альфа-стирлинге.
При идеальном (прерывистом) движении поршней, каждый поршень движется тогда, когда
его напарник остается в одном из крайних положений. Что и дает максимальную площадь
PV-диаграммы. При синусоидальном движении такого получить не удается, поршни практически
всегда движутся, поэтому между ними остается "лишний объем", которого в идеальном двигателе нет.
Влияние его в точности такое же, как и остальных мертвых объемов - уменьшение работы
за цикл.

я понимаю о чем вы, но мой внутренний голос (он может и ошибаться) призывает меня назвать это явление другим термином. да, поршни движутся всегда лишь замедляя свое движение в верхних точках. но... взглядом эти лишние объемы не объять... как их найти неподготовленному человеку на иллюстрациях "как работает стирлинг" с сайта?

vx пишет:... взглядом эти лишние объемы не объять... как их найти неподготовленному человеку на иллюстрациях "как работает стирлинг" с сайта?

Эти объемы видны на диаграммах движения поршней, например, как в книге Уокера на странице 64
(параграф 6-2-5) и стр.18 (параграф 2-3).

Teoretic пишет:Эти объемы видны на диаграммах движения поршней, например, как в книге Уокера на странице 64
(параграф 6-2-5) и стр.18 (параграф 2-3).

на рисунке 6-9 лично я вижу как объем полостей колеблется от некоторого значения до значения близкого к нулевому. причем степень близости последнего значения к нулю зависит не от характера движения поршня, а от допуска с которым выполнена конструкция. полагаю, теоретически ничего не мешает кривым в области 5 коснуться. может не прав.

vx пишет:
на рисунке 6-9 лично я вижу как объем полостей колеблется от некоторого значения до значения близкого к нулевому. причем степень близости последнего значения к нулю зависит не от характера движения поршня, а от допуска с которым выполнена конструкция. полагаю, теоретически ничего не мешает кривым в области 5 коснуться. может не прав.

Да, они могут соприкоснуться (при надлежащем выполнении конструкции), но только в бета-стирлинге.
В альфа- и гамма-стирлингах области движения поршней разделены (а значит, не могут перекрываться), и соприкосновение диаграмм невозможно при синусоидальном движении поршней

Граждане, а дайте пожалуйста контакты человека, который делает рабочие модели терморезонансных стирлингов на продажу.

stirlingengine.forum2x2.ru/f1-forum

Или
physicstoys.narod.ru/

для диплома предполагается выбрать двигатель стирлинга необходимойй мощности и параметров
расчитаны такие показатели
рабочее давление 35 атмосфер
холодильник 20 С
нагреватель 300 С
рабочий объем 1 литр
примерная мощность 3 квт

если предположить что такой двигатель можно заказать на заводе то какими могли бы быть его стоимость и общий вес?
или если вам известны готовые варианты таких установок различных фирм (или может быть собственного исполнения) от 1 квт высокого давления с известной стоимостью и весом мне бы тоже было интересно их посмотреть

и еще маленький вопрос, насколько часто приходится нагнетать давление в установках на 35, 100 ат?

aligsen пишет:для диплома предполагается выбрать двигатель стирлинга необходимойй мощности и параметров
расчитаны такие показатели

А это вы рассчитывали? По какой методике?
Я тут погонял примерно эти параметры в моем калькуляторе...
Получается, что теоретически возможно.
Но вообще-то это любительский ресурс (форум), а вам надо промышленное проектирование.
Как все это считается, я даже не представляю. Вы литературу смотрели? Там у Круглова
есть гораздо более подробный расчет, но и то, как я понимаю, только для эскизного проекта.
А уж стоимость и габариты...

Два параметра вызывают сомнения. Это:
1 - холодильник 20 градусов;
2 - давление 35 атмосфер при 1 л объема.

1 - чем охлаждать собираетесь? Нет, ну если на Севере будет работать, где летом не выше 10,
тогда конечно...

2 - зачем так высоко? Теория подсказывает, что сделать объем больше, уменьшая тем самым
давление, до определенной степени выгодно. Габариты в основном определяет охладитель.
Вот я смотрю, КПД 25% (и это недостижимая величина), значит, надо рассеять около 10 кВт.
А у вас еще температурный перепад для охладителя маленький. Там радиатор получится - ого-го!

А это вы рассчитывали? По какой методике?

примерный расчет по методике для практического расчета с вашего форума. мне не нужна серьезная научная работа по этой теме, просто хочу в виде примера показать что такое возможно использовать для данного объекта с нужным потреблением.
предполагаю в расчете концентраторы сферической формы со слежением со стирлингом в фокусе и размер стирлинга не должен сильно затенять концентратор

повторюсь. нужен лишь очень облачный пример, без точных расчетов

Два параметра вызывают сомнения. Это:
1 - холодильник 20 градусов;
2 - давление 35 атмосфер при 1 л объема.

ну это если использовать водяное охлаждение из ближайшей речки,
плюс тепло возможно использовать на том же объекте

aligsen пишет:
предполагаю в расчете концентраторы сферической формы со слежением со стирлингом в фокусе и размер стирлинга не должен сильно затенять концентратор

При мощности стирлинга 3 кВт и КПД 25% ваш солнечный концентратор должен быть
площадью не менее 14 кв.м. Даже 8-литровый цилиндр потеряется на его фоне.

Teoretic пишет:. Даже 8-литровый цилиндр потеряется на его фоне.

концентратор полезной площадью 13м2, так и есть.
ну допустим мы умешьшили давление и увеличили объем. при тех же температурах.
Вы можете предположить стоимость самого двигателя навскидку? или стоимость его производства под заказ по чертежам. тысыча рублей? десятки тысяч?
(охлаждение водяное, полагаем что имеем практически бесконечный источник холодной воды)

как думаете что произойдет при выходе из строя системы охлаждения при такой степени концентрации?

aligsen пишет:
Вы можете предположить стоимость самого двигателя навскидку? или стоимость его производства под заказ по чертежам. тысыча рублей? десятки тысяч?

К сожалению, не владею предметом совершенно.

aligsen пишет:
как думаете что произойдет при выходе из строя системы охлаждения при такой степени концентрации?

Если концентратор хороший, расплавится что-нибудь или сгорит.
В солнечных концентраторах получают тысячи градусов без особого труда.
Нужно выводить цилиндр из фокуса при аварии, или ориентацию сбивать.

Хочу поискать реалистичные варианты для создания автономной системы энерго снабжения дома. Как то пока ничего приемлемого не просматривается.
Для ясности сразу скажу, что считаю необходимым. Установка должна обеспечивать электрическую мощность около 10кВт, с приемлемой себестоимостью энергии. То есть кпд и моторесурс установки должны быть в приемлемом диапазоне. Не должно быть постоянного техобслуживания и ручного контроля.  Желательно возможность изготовления в "полузаводских" условиях. Основным топливом можно считать магистральный газ.

Вот что мне непонятно со стирлингом: возьмем обычную схему с большим цилиндром, свободным диплейсером и маленьким рабочим цилиндром в верхней крышке. Как надо выбирать параметры рабочего цилиндра(площадь, рабочий ход)? Судя по приведенным формулам, эти параметры оказываются зависимыми от перепада температур, то есть какой то из них вообще говоря надо делать регулируемым для оптимальной работы?

Phisik пишет: Как надо выбирать параметры рабочего цилиндра(площадь, рабочий ход)? Судя по приведенным формулам, эти параметры оказываются зависимыми от перепада температур, то есть какой то из них вообще говоря надо делать регулируемым для оптимальной работы?

А вы возьмите калькулятор из первого поста и поиграйтесь с параметрами.
Должно же что-то проясниться...
Ну, или берите литературу и читайте, а потом считайте, считайте...

а совместно порассуждать о конструктиве не хотите?
прежде чем считать, я бы хотел понять ряд нюансов.