Альфа-стирлинг под давлением, почему не работает.

Насчет изменения мощности изменением давления. Сугубо мое мнение, что давление должно меняться тоже в определенных пределах, а не при любых. Для каждого ДС должен быть некоторый рабочий диапазон температур, давлений, скорости вращения и мощности. И эти параметры в их пределах взаимосвязаны, причем, как правило, нелинейно, хотя и пропорционально. Не помню, писал ли я об этом - при увеличении давления в двигателе можно еще попробовать утяжелить маховик или увеличить его диаметр. Кроме того, увеличивая давление рабочего тела, мы, тем самым, увеличиваем перенос тепла за один цикл работы, соответственно, нужно увеличивать нагрев и охлаждение.

Вообще, я предлагаю сначала представить себе двигатель, который мы собрались строить, то есть, его компоновку и основные характеристики.

Например:

Тип: бета

Предполагаемая мощность - 1-2 Ватт

Частота оборотов - 500-1000 оборотов в минуту

Рабочее тело - Воздух

Рабочее давление - 1-3 атм.

Рабочая температура горячей части - 200-300 градусов Цельсия.

Рабочая температура охладителя - 20-50 градусов

Исходя из этого, мы можем определиться с рабочим обьемом, с площадью нагревателя и охладителя (внутренней и внешней), с типом нагревателя и т.п.
Кроме того, очень важную роль играют характеристики материалов, из которых изготовлен двигатель - их теплоемкость, теплопроводность, температурный коэфициент расширения и т.п., а также, конструктивные особенности, форма и т.п.

Admin_Игорь пишет:...

Если на атмосферном давлении этот радиатор ещё успевает худо-бедно охлаждать рабочее тело, и двигатель может работать минут 15-20 до полной остановки от перегрева, то при уплотнении  воздуха(на 2-3 атмосферы), радиатор уже не справляется со своей задачей, и получается , что рабочему поршню приходится после рабочего цикла сжимать на порядок более гарячий воздух, что делать соответственно  труднее, вот поэтому двигатель и захлёбывается.

На следующей модели я планирую сделать водяное охлаждение...

Даже водяное охлаждение может не помочь. Теплообмен в основном происходит через стенки цилиндров, соответственно именно стенки цилиндров могут стать ограничивающим фактором. Даже если снаружи вы будете иметь 0 град, то на внутренних стенках температура будет значительно выше и в какой-то момент вы получите "кризис" теплообмена, когда через металл будет уходить меньше тепла чем нужно. Здесь важно выбрать наиболее теплопроводный материал и создать минимальную толщину стенок. Или пойти по пути создания внешнего охладителя, в котором можно увеличить внутреннюю площадь теплоотвода в отличие от цилиндра.

Я наверно не в тему, но нашла в инете некотроые рабочие стирлинги высокого давления:
-> by Alexandr Fediaev

За этой конфигой охотилась долго, так как на англ не нашлось инфы, так как мастер - француз. А вот на фрасэ нашла:
->Альфа, 4 цилиндра, 5 бар

Видео:

-> 4 бар

-> Калькулятор

Привет,Игорь! Я не практик,но все же-есть пара вещей,по моему мнению.Первое.Теплообмен,естественно.Чтобы повысить мощность в N hfp,нужно через двигатель прогнать в N раз больше энергии(грубо) ТО есть повышать теплоприем и теплоотдачу как в горячей части,так и в холодной-более теплопроводные материалы,толстые зубчатые стенки и соответствующие поршни,водяное охлаждение и т д...Второе-и про это вроде вообще не говорилось-как только ты закрыл картер,ты нарушил газовую балансировку двигателя.Теперь реальные мертвые точки поршней должны быть в другом месте-ведь в игру вступает изменяющееся давление картера...а добавив давление,ты это еще и усилил ,пропорционально не увеличив,а убавив мощность двигателя-так что он,бедолага,сам себя еле крутит.Как лечить?Очень просто-отсоедини один поршень,смажь стенки соответствующего цилиндра(лучше холодного) чем-то типа графитовой смазки(чтоб следы оставляла),подай давление и температуру-и засекай ход поршня,как в самом начале постройки двигателя без давления.Соотвественно меняй расположение коренного подшипника шатуна.(или примени свою методику-если она у тебя есть)Не исключено,что придется ловить еще и фазу...-ведь большее количество воздуха медленнее охлаждается\греется

Вот такие мысли:
У стирлингов должно быть узкий рабочий диапазон отношений массы рабочего тела в "подходящем" состоянии для заданного обьема при заданном диапазоне Tг и Тх. Может и разница температур имеет коридор для конкретного исполнения (пределы рабочего состояния рабочего тела). И водух там же с какой то влажностью. Воде при 5 атмосферах что бы вскипать нужно 150 градусов.
Что там творится с раб телом непонятно. На мощные движки вроде всегда нехилые регенераторы ставят. На воздухе, с малым обьемом и без регенератора должно быть сложно подобрать экспериментально.  Рассчитывать я не умею, померять параметры рабочего тела без накачки и с накачкой не знаю как. Добавлять влаги, или ацетона, или наоборот делать вакуум, - сложно так угадать. Но задачка стОящая экспериментов на готовой машине. Может сначала  его конечно на ссылке калькулятора что привела Methelina посчитать. Не встречали - где то по русски хорошо переведены расчеты - http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/academic/simple/gaiyoue.htm или кто то возмется сделать ?

Совсем не обязально именно газом заправлять картер. можно пружину втулить или любой другой "реактивный элемент". это упрощает конструкцию.

я не специалист, больше химик, потому позволю себе предположить причину в другой области. Азот имеет свойство сжижжаться от давления (многие слышали о кессонной болезни ныряльщиков). Учитывая что в эксперименте используется именно воздух, в котором почти 80% азота, причина может быть именно в составе газа, который пр и определённом увеличении давления сжижжается, а жидкость расширяется и сжимается совсем по другому от температуры.
В общем что бы долго не городить огород, просто советую попробовать закачать какой то инертный газ (на шиномонтаже можно взять модный сейчас Аргон, например) или гелий взять у заправщиков шариков воздушных. Углекислый газ не советую, так как у него подобная проблема.

_AM пишет:Вот такие мысли:
Может сначала  его конечно на ссылке калькулятора что привела Methelina посчитать.  Не встречали -  где то по русски хорошо переведены расчеты - http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/academic/simple/gaiyoue.htm или кто то возмется сделать ?

Вот здесь
http://newforum.delaysam.ru/topic.php?forum=2&topic=29&start=17
я приводил формулы и рассуждения для элементарной прикидки параметров стирлинга.
Может, вам подойдет для начала?
В книге Уокера есть теория Шмидта, но по-моему, для любителя она особой ценности
не представляет (содержит много параметров, которые измерить на практике очень трудно).

(Уже третий раз на этом форуме даю ссылку на расчеты. Может, здесь запостить отдельной темой?)

Я конечно не специалист в этих делах, но мысль есть:

Дело в том,  что при работе под давлением объем картера тоже изменяется, а значит  воздух нагревается и передает ЭНЕРГИЮ через стенки картера. Чем больше нагревается картер тем больше ЭНЕРГИИ уходит через него.

При атмосферном давлении этих процессов нет.

Поэтому надо утеплять картер (теплоизоляцию) или для проверки данного предположения дополнительно подогревать картер.