Термоакустические модели стирлингов

Admin_Игорь пишет:

_AM пишет:
Я вот сейчас задумался над такой конструкцией, и не уверен что вообще будет работать (и просто, и без накачек, с воздухом, от солнца).

Корпус и есть поршень , на пружинах - регенератор, "вытеснителя" условно нет. Что б весь вибрировал, как была у Игоря мысля по ТМГ

Интересная конструкция(я про фото) , если не секрет откуда она у Вас, где её можно глянуть целиком. Я давно хочу сделать нечто подобное, в интернете, например висит ролик, с таким солнечным движком

Мне попадалось это изображение в каком-то патенте. Даже не запомнил, что конкретно там патентовали.

Admin_Игорь пишет:
Самое интересное, что этот двигатель сам запускается. Роль вытеснителя там играет сам регенератор, хотя я не понимаю зачем на такой маленькой модельке он вообще нужен, толком свою функцию он всеравно не выполнит. Но схема вполне работоспособна.

Мне кажется эта подмена понятий, не более чем уловка. То есть двигатели где роль регенератора выполняет вытеснитель в литературе описаны.
Да и множество моделек делают с вытеснителем из например из стальной ваты. Тут уж давно надо было высказать идею, от том, что изобретен новый тип двигателя, вообще без вытеснителя.
Почему бы не перевернуть с ног на голову и не назвать вытеснитель - регенератором, если эта функция ему также присуща.
А вообще, в погоней за патентами его запросто могли обозвать регеновытеснителем. Тем более, что в стирлингах запатентовано буквально все до последней гаечки.

Admin_Игорь пишет:

_AM пишет:
Я вот сейчас задумался над такой конструкцией, и не уверен что вообще будет работать (и просто, и без накачек, с воздухом, от солнца).

Корпус и есть поршень , на пружинах - регенератор, "вытеснителя" условно нет. Что б весь вибрировал, как была у Игоря мысля по ТМГ

Интересная конструкция(я про фото) , если не секрет откуда она у Вас, где её можно глянуть целиком. Я давно хочу сделать нечто подобное, в интернете, например висит ролик, с таким солнечным движком



Самое интересное, что этот двигатель сам запускается. Роль вытеснителя там играет сам регенератор, хотя я не понимаю зачем на такой маленькой модельке он вообще нужен, толком свою функцию он всеравно не выполнит. Но схема вполне работоспособна.

Да, это уже конструкт. Интересно, есть ли там выиграш в приведенном кпд ..
Если модель будет с размером с твою водокачку (отличная вещь, кстати), боковой зазор минимально возможный, при максимальной общей площади - то градиент температуры лучше удержит, думаю.

Admin_Игорь пишет:
Теперь его сделать для меня не проблема, а дело времени, надеюсь к лету успеть. Он работает по такой же схеме как и ТМГ, я долго мучался но недавно всё же довел его(ТМГ) до работоспособного состояния, это удивительно. Этот тип двигателей на порядок интереснее поршневых. Я бы назвал их терморезонансными.

Отлично! Будем ждать демо!! Одно смущает в ТМГ, - не особая "народность" технологии, без станков ТМГ - никак.

Принципиальную схему я взял из одного немецкого патента, там их была тонна, и похоже подобные не реализовывались.
Но после форумных диалогов, я подумал, что ту принципиальную схему немного в нюансах изменить и что то практическое выйдет. Рад, что кто то сделал уже.

Сама эта схема в технологическом смысле проще для повторения. Однако что б ее сделать более эффективной-оптимальной , по опр. конкретным размерам думаю придется возиться не меньше, чем с ТМГ дедушки. Это ж гибрид получается поршне-терморезонансный :-) Рассчитать - кусается. Много процессов одновременно.

Но если коробку стягивать на термоизолирующей прокладке разной высоты (менять) и менять толщину вытеснителя-регенератора (попробовать его тоже слоёным пирожком), то работы поменьше (точильной), раз уж сразу рассчитать не удается.

Легкий толстый "прозрачный" регенератор - проблемка.... губка деформироваться будет. Вертикально алюминивую стружку пресовать что ли... даже не могу придумать как все требования и с доступной технологией, и что б не рассыпалось.

А нижняя часть конструкции может быть одинаковой при экспериментах. Вот такие мысли.

Вот, еще вдруг подумал, по видео. Вес пластины компенсирован пружинами, а если + урановесить подтягиванием вниз магнитом, то мы получаем систему, в которой покой-равновесие нарушается только маневрами рабочего тела, что очень должно быть выгодно - дополнительный компаратор-клапан.

Собирая термоакустический двигатель, столкнулся с такой проблемой. Витки нихромовой ленты толщиной 0.1 мм нужно уложить спирально с зазором 0.9 мм. В качестве скрепляющих перемычек планирую использовать тонкие мазки термостойкого клея. Но с такими клеями я никогда дела не имел. Рабочая температура такого шва 1000 С. Что посоветуете? Объездил весь город, но нашёл только герметик термосталь-1400 производства DoneDeal. Проблема в том, что эта штука электропроводна, правда, насколько - я ещё не проверял. В интернете таких клеев тоже не очень большой выбор, да и то большими партиями. Что делать - не знаю. Что посоветуете?

Да, это проблема. Я когда то силиконовым клеем прокАпал вдоль витков, минимум, потом спираль раскалил, клей вспенился и застыл. Не очень уж и прочно, кроме того - он термо-электро изолирует участки, а со временем сыпется при мех нагрузках. Однако та конструкция (микропаяльник самодельный делал) до сих пор работает (лет 20). Не уверен, что это тот случай, но подумать в эту сторону можно. Если удастся найти подходящий клей - сообщите плз...

Здравствуйте. У меня вопрос. Я сделал термоакустический двигатель из пробирки Ду 15 мм. В качестве регениратора использовал минеральную вату. Регенератор занял 1/3 часть пробирки. В качестве охладителя использовалась медная трубка Ду 4 мм, но на трубке находилась смоченная водой вата и был постоянный обдув от вентилятора. Т.е. температура охладителя была ниже чем окружающая температура (ниже комнатной). Прямо к медной трубке был присоединен U образный манометр с водой. Система герметичная. При нагреве свечой пробирки жидкость показала увеличение давления. После прогрева двигатель был запущен, но он проработал всего 3-4 минуты и сам остановился. После этого были различные попытки запустить снова, но каждый раз система сама останавливалась. Что не так? Или эти двигатели имеют ограниченный ресурс работы?

Возможная причина в негерметичности конструкции.
Пожалуйста, выложите схему двигателя. Это важно для понимания причин возникшей проблемы.

Аймак пишет: В качестве регениратора использовал минеральную вату.

Минеральную вату?

С Уважением.

GELO пишет:Минеральную вату?

С позиции теплоемкости минеральная вата для регенератора подходит даже лучше, чем "путанка" из нержавеющей проволоки. В плане проницакмости для рабочего тела - не критично, поскольку в данной контсрукции регенератор заполняет глухую полость. Рабочее тело нагнетается в регенератор, а не прокачивается через него. Так что с минеральной ватой все очень даже хорошо.

Если уж совсекм придираться - возможно, не все гладко с пылью от этой ваты - она может налипнуть на стенки рабочего поршня (если есть жидкая смазка) и заклинить его. Но, это домыслы, требующие экспериментальной проверки.

С уважением

Сделайте фото Вашего двигателя и дайте посмотреть. Тогда будет яснее.

Не могу сосканировать схему, а фотографии будут на следующей неделе. Но вот здесь https://www.youtube.com/watch?v=lmEmGyAdyZE&feature=related копия моего аппарата.
Нет все соединения герметичные. Аппарат прошел опрессовку давлением 500 мм в.с. Может быть дело в минвате? А вернее в способе ее укладки. От общего куска был отделен тонкий слой толщиной около 0,5 мм. Затем этот кусок сворачивался в нетугую трубочку вокруг направляющей (медная проволока диаметром 1 мм, которая затем удалялась) и аккуратно вставлялся в пробирку. В ранних постах прозвучало, что в идеале соты от автомобильного катализатора. Поэтому минвата уложена очень аккуратно и не плотно (не набивалась).

Именно в минеральной вате собака и зарыта Однажды Игорь в хорошо работающем движке заменил стальную вату на минеральную, и получил совершенно неработающий кусок железа. После замены минеральной ваты на нормальную, стальную, движок снова заработал.

Я проводил термоакустические эксперименты с пробирками, тоже использовал стальную вату, и все работало. Но когда попробовал минеральную вату поставить, ничего не получилось, как я ни старался.

Сдаюсь, потив эксперимента не попрешь.
И все же странно. В чем может быть причина "неработоспособности" минеральной ваты как регенератора?
По проничаемости все более-менее хорошо, по теплоемкости - вообще замечательно.
Возможно, теплоемкость регенератора из мин. ваты слишком мала для миниатюрных конструкций, имеющих малый рабочий объем. Или температура рабочего тела недостаточна для передачи части тепла.
Если так, - эффективность регенератора зависит от его общей тепроемкости и количества теплоты переданной ему рабочим телом за цикл.
Т.е. можно достаточно просто "посчитать" регенератор для конкретной модели двигателя. Причем, не просто посчитать, а получить оптимальный объем регенератора подбирая материалы с разной теплоемкостью и пористостью в зависимости от объема прокачиваемого через них рабочего тела и его температуры.

Anatoly, скорее всего здесь проявляются демпфирующие свойства материала -- минваты.
То есть снижается добротность резонансной системы.
Это, как резистор в колебательном контуре, способствует быстрейшему затуханию колебаний.

Anatoly пишет: В чем может быть причина "неработоспособности" минеральной ваты как регенератора?

Регенератор - это настолько "многомерная" и многофункциональная вещь, что порой удивляешся, как еще находятся материалы, удовлетворяющие всем требованиям. Кроме теплофизических функций регенератор должен выполнять еще и функцию задержки порции газа на определенное время, т.е. он не только должен взять тепло и отдать его затем, а сделать это в нужное время. И вот как раз с этим минеральная вата и не справляется. Слишком тонкие волокна и полное отсутствие пружинящих свойств, что не позволяет просто чисто механически сформировать нужную пористость и ее равномерность по длине. У меня на даче лежит рулон старой советской стекловаты 70-х годов производства. У нее волокна значительно потолще (такие, что в кожу впиваются), вот надо будет поработать еще с ней.

Ну вот, пока писал, а 983 высказал другими словами примерно ту же мысль.

Плотность минеральной ваты навскидку меньше, чем, скажем, спутанной проволоки.
К тому же, у нее плохая теплопроводность, значит, она работает не всем полезным
объемом, а только той частью, которая успевает прогреться за цикл.
В результате, ваты надо брать гораздо больше.
Как-то так.

автор 983 в Пт Апр 19, 2013 3:12 pm

...скорее всего здесь проявляются демпфирующие свойства материала -- минваты...
То есть снижается добротность резонансной системы.

Возможно, это играет некую роль, но двигатель остановился через 3-4 минуты... Это слишком большое время затухания колебаний в системе.

автор Teoretic в Сб Апр 20, 2013 12:14 am

Плотность минеральной ваты...меньше, чем, скажем, спутанной проволоки.
К тому же, у нее плохая теплопроводность, значит, она работает не всем полезным
объемом, а только той частью, которая успевает прогреться за цикл.
В результате, ваты надо брать гораздо больше.

Очень может быть. Я рассматривал мин. вату только как регенератор в системе.
А проволока-путанка или металловата в термоакустическом двигателе выполняет функцию и регенератора, и радиатора.

Я тут вдруг вспомнил...
Мы все дружно забыли про сообщение от Аймак_а.
У него двигатель с мин. ватой запустился, проработал 3-4 минуты и потом остановился "навсегда".
Может все гораздо проще? Мин. вата просто оплавилась и создала пробку в полости двигателя.
Тогда "навсегда" - это навсегда.
А вот если мин. вата не оплавилась, а ,как термоизолятор, привела к перегреву холодного конца пробирки тогда "навсегда" лечится дополнительным охлаждением.

Anatoly пишет:
А проволока-путанка или металловата в термоакустическом двигателе выполняет функцию и регенератора, и радиатора.

Не может она быть радиатором (охладителем).
Некуда ей рассеивать энергию. Все в себе держит. Только регенератор. Резервуар для энергии.

Термоакустические обычно останавливаются при прогреве холодильника и регенератора соответственно, необходимо более эффективно охлаждать или поднимать температуру в зоне нагрева.
Вполне возможно что минвата набрала в себя горячего воздуха и отдавать его не спешит , в прицепе она для этого и предназначена.

В конструкциях с жидким поршнем есть один большой плюс хорошая герметичность - он же и минус , как бы мы эффективно не охлаждали движок рабочее тело (воздух в пробирке) в процессе работы прогревается и увеличивается в объёме! что приводит к смещению жидкости от первоначального сбалансированного положения. Возрастает нагрузка на движок и он останавливается.

С Уважением.

Teoretic пишет:Не может она быть радиатором (охладителем).
Некуда ей рассеивать энергию. Все в себе держит. Только регенератор. Резервуар для энергии.

Таки отдаёт. В виде излучения с поверхности, особенно в прозрачной стеклянной пробирке, а также переносом тепла на материал пробирки.
Скорее всего величина этих потерь тепла невелика, но с ней нельзя не считаться, так как в такой нежной системе, как термоакустик, всё "на грани" и всё зависит от совокупности факторов более, чем в любых других двигателях.

Teoretic пишет:Плотность минеральной ваты навскидку меньше, чем, скажем, спутанной проволоки.
К тому же, у нее плохая теплопроводность, значит, она работает не всем полезным
объемом, а только той частью, которая успевает прогреться за цикл.
В результате, ваты надо брать гораздо больше.
Как-то так.

Если система работает 3-4 минуты и останавливается, то причина только одна, - температурный градиент. В таких системах температурный градиент - фактор перевешивающий все остальные. На момент запуска температурный градиент из-за плохой осевой теплопроводности максимален, а других факторов теплопереноса нет. После генерации акустической волны происходит термоакустический перенос тепла по регенератору и градиент температур начинает падать, т.е. регенератор прогревается вглубь. Так как термический контакт между минеральной ватой и стеклом хуже, чем путанки со стеклом, можно добавить на холодном конце путанки или чего-то ещё. Хотя конструкция хреновая, если это то, что показано на видео. Ведь это же классический двигатель на стоячей волне. Это далеко не то, что строит Игорь. Здесь одна доминирующая гармоника, система легко просчитывается. Существуют схемы, рекомендации для расположения регенераторов. Ну, если хотите методом проб и ошибок, без расчётов, то не делайте регенератор слишком длинным (4-7 см), а за регенератором расположите колбу, ну, полость с рабочим газом. Ведь у вас не просто пробирка, а ещё длинный шланг перед ней.

Добрый день ! Немного непонятен принцип работы этой модели


Зачем в "горячем конце" в пробирке вставлена еще одна трубочка ?  Она идет напрямую в "холодную зону" там где поршень ?  Зачем  такой большой ( и я бы сказал точетный ) радиатор на самом конце "холодной" зоны?  Хотелось бы посмотреть схемку данного девайса.

Andro пишет:Добрый день ! Немного непонятен принцип работы этой модели

Зачем в "горячем конце" в пробирке вставлена еще одна трубочка ?  Она идет напрямую в "холодную зону" там где поршень ?  Зачем  такой большой ( и я бы сказал точетный ) радиатор на самом конце "холодной" зоны?  Хотелось бы посмотреть схемку данного девайса.

Принцип работы стирлингов - разность температур. На одной стороне посильнее грей, на другой посильнее охлаждай (всё просто).
Чем посильнее охлаждать? Радиаторищем.....  
Трубочка - что б всё испортить. А то нет идеального регенератора. Что б воздух пропускал,- пусть что нить движет...., а тепло вместе с ним - "ни-ни". "Градиент держать!".

Уважаемые теоретики, что вы можете сказать по поводу следующей теории работы термоакустического стирлинга:
Возьмем классический вариант где регенератор занимает 1/4 длины трубки со стороны закрытой части, подогрев регенератора с краю со стороны горловины, далее радиатор и поршень. И так, когда поршень движется кнутри холодный воздух от радиатора смещается к регенератору, где нагревается и расширяется; одновременно от нагретой части регенератора горячий воздух смещается к холодной и нагревает его. Затем поршень движется кнаружи, горячий воздух движется к радиатору охлаждаясь, а подогретый воздух с холодной части регенератора еще больше нагревается в его горячей части что в целом улучшает кпд двигла. Но в таком случае становится очевидным, что для повышения мощности мотора нужно в том месте, где стоит радиатор внутри трубки расположить еще один радиатор для улучшения теплообмена...

Здраствуйте! Немного освежу тему )
Интересно мнение на тему продукта от Qnergy Tase 3.
http://www.qnergy.com/thermoacoustic-stirling-engine

Заявлено двигатель термоакустический! Не совсем понял принцип его работы...
Чем-то напомнил  "Пульсогенератор" Игоря, с вынесенной зоной нагрева... Но откровенно говоря сбили с толку выходящие из корпуса трубы... Намекая на бегущую волну? и связь с цилиндрами ? Аль просто подставка...
напоминает установку, описанную в
4-stage thermo acoustic power generator
project: FACT Thermoakoestische kookplaat
author: Kees de Blok
version: July 12, 2010 (Final)

Насколько понял ее обсуждали в данном топике: https://stirlingengine.forum2x2.ru/t71-topic

А теперь вопрос ))) Если взять старый, добрый 4-ех цилиндровый стирлинг двойного действия Сименса (где зона сжатия одного цилиндра соединена регенератором с зоной расширения другого, последовательно )... генераторы установить внутри цилиндров...  Получится тоже самое что в видео ? )))