Лабораторный стирлинг с настраиваемой геометрией

Стирлинг не масштабируем по разным причинам.
Если удастся создать отдельный работающий экземпляр - это событие.
Изменить его параметры, не переделав всё - малореально. Трудоемкость для опытов - сверхвысокая.
Считать для начала модель физически, потом математически, потом конструктивно-виртуально (компьютерным моделированием) с пересчетом параметров - сложно по причине большого множества параметров (в процессе изменения возникают новые) многие из которых на научном рубеже ("инкогнито", но будут присутствовать в реальности)... :-)

Даже в таких условиях продвижение есть - Игорь героически точит металл, и получается.

Но у меня предложение к заинтересованым людям следующее:

Если нет возможности финансирования или физической помощи в изготовлению - использовать общий изобретательский потенциал для построения лабораторной модели с изменяемыми в широком диапазоне параметрами. То есть - в итоге будучи изготовлен такой "резиновый" стирлинг Игорем, например, один раз, появится возможность эксперементального подбора например терморезонансного\термоаккустического стирлинга с высшими возможными параметрами. Потом один раз можно изготовить рабочую модель.
(Прибор, как при подборе очков у окулиста).

Задачка сложная, приведу на примере терморезонансного (меньше механики, проще конструкция):

Предложите пожалуйста

1. Как на ходу менять длину колбы с наполнителем
2. Обьем
3.Диаметр

4 поршневой зоны
5. Обьем
6. Диаметр

7. Диафрагму между поршнем и колбой

8. состав и геометрию (волокна, материал) наполнителя

9. Как задавать и регулировать нагрузку двигателя

10.. место и ширину термозоны

11. Геометрию, форму и вес поршня (материал)

... ширину и способ подвода тепла

... инерцию передачи тепла

... изменяемую мембрану вместо поршня
..
.... магнитную с разными меняемыми хар-ми

...поршень вертикально и водяной, менять его параметры..

....

...


этих параметров вы дабавите сами (надеюсь)

Предлагаю вкидывать самые "дикие" идеи, типа
- "регулируемая диафрагма по типу устройства в фотоаппарате"
- "для увеличения мощности нужно уменьшать обьемы"

они отсеются, при критике, но поле вероятностей - растет, поскольку мы все одно и то же видим по разному.

Прошу в том числе покритиковать саму мою идею. :-)

_AM пишет:...Прошу в том числе покритиковать саму мою идею. :-)

Легко. В жизни - в прикладном мире - любые научные исследования о опытно-конструкторские работы (НИиОКР) являюца следствием решения какой-то новой задачи. Что решаем-то?
Даже если просто поэкспериментировать, то знать бы для чего. Стирлини любой конструкции машины довольно древние и абсолютно изучены. Если что-то не известно, то только от неосведомлённости. Учите матчасть. Ну или изучайте натурно своими силами. Это дороже. Правда интереснее.

samorez пишет:

_AM пишет:...Прошу в том числе покритиковать саму мою идею. :-)

Легко. В жизни - в прикладном мире - любые научные исследования о опытно-конструкторские работы (НИиОКР) являюца следствием решения какой-то новой задачи. Что решаем-то?

Ну, очень приятно услышать, что проблем со стирлингом нет, что есть простые проверенные в метаталле примеры, чертежи, вполне повторимых устройств, на сотни и тысячи реальных ватт, с кпд 30% и ресурсом 60 лет. Я то не знал...
Жду что кто то покажет не научно популярные рассказы о перспективе, а серийно производящиеся для нужд ширпотреба стирлинги (оптом и в розницу) подобных параметров.

samorez пишет:
Даже если просто поэкспериментировать, то знать бы для чего. Стирлини любой конструкции машины довольно древние и абсолютно изучены. Если что-то не известно, то только от неосведомлённости.

Например для того, что бы получить конструктивный обоснованый ответ на технологию разных моделей, которая позволяет их масштабировать и выполнять на любые нужды (параметры) с достойным кпд и ресурсом.

samorez пишет:

Учите матчасть. Ну или изучайте натурно своими силами. Это дороже. Правда интереснее.

Матчасть - согласен, но похоже это не только ко мне относится.
Кто на форуме уверенно скажет что он знает матчасть стирлингов от А до Я?
Все формальные параметры двигателей (работающих моделей) их создатели не могут назвать....

"Ну или изучайте натурно своими силами. Это дороже."
- Гм. А что дешевле? Купить готовый? И это решит вышеозвученные мной задачи? Как то сомнительно.

"Правда интересней" - согласен, если совсем уже некуда деть ресурсы времени и денег, и кроме стирлинга "никаких чудес" (по Высоцкому).

:-)

_AM пишет:...что есть простые проверенные в метаталле примеры, чертежи, вполне повторимых устройств, на сотни и тысячи реальных ватт, с кпд 30% и ресурсом 60 лет. Я то не знал...

Большинство прикладных задач решено без ДС. С выгодным кпд и ресурсом. Стирлинг почти всё проиграл. Посему подстраивание его в современную технологическую и экономическую среду суть забава. Он интересен сам по себе, а не как инструмент. Цифры и формулы при работе с ним скорее тренировка ума, чем осознанная необходимость. В массах он больше известен как красивый и загадочный механизм, не как действующий прибор.

samorez пишет: Большинство прикладных задач решено без ДС. С выгодным кпд и ресурсом. Стирлинг почти всё проиграл. Посему подстраивание его в современную технологическую и экономическую среду суть забава. Он интересен сам по себе, а не как инструмент. Цифры и формулы при работе с ним скорее тренировка ума, чем осознанная необходимость. В массах он больше известен как красивый и загадочный механизм, не как действующий прибор.

Почти полностью поддерживаю эту реплику. Но есть области, где стирлинги используются до сих пор. В качестве двигателей - это прежде всего линейные приводы электрогенераторов на солнечных электростанциях, использующих концентраторы. Но в качестве криогенных минисистем они на температурах ниже 80 К пока вне конкуренции. Всё дело в высокой обратимости термодинамического цикла Стирлинга. Правда, последнее время их на этом поле начинают теснить термоакустические холодильники на основе бегущей волны. Они имеют схожий термодинамический цикл. но не имеют подвижных частей, т.е. лишней инерционности (массы поршней) и лишней резистивности (трения поршней). Поэтому их обратимость потенциально ещё больше. К тому же эти машины обладают ресурсом в несколько раз выше. С изобретением в начале 2000-х годов оксфордской подвески для механических компрессоров практически все производители криогенных систем для космоса в развитых странах перешли на термоакустические охладители. Две такие системы сейчас работают у американцев на орбите уже более 110 000 часов. Поэтому гораздо больший практический потенциал сегодня имеют криогенные холодильники, а не двигатели. Почему-то тема холобильников на этом форуме не привлекает ничьего внимания

samorez пишет:

_AM пишет:...что есть простые проверенные в метаталле примеры, чертежи, вполне повторимых устройств, на сотни и тысячи реальных ватт, с кпд 30% и ресурсом 60 лет. Я то не знал...

Большинство прикладных задач решено без ДС. С выгодным кпд и ресурсом. Стирлинг почти всё проиграл. Посему подстраивание его в современную технологическую и экономическую среду суть забава. Он интересен сам по себе, а не как инструмент. Цифры и формулы при работе с ним скорее тренировка ума, чем осознанная необходимость. В массах он больше известен как красивый и загадочный механизм, не как действующий прибор.

"Большинство прикладных задач решено без ДС. С выгодным кпд и ресурсом". - да, если палить нефть, и строить атомные станции (японцы не дураки, были).
А в условиях наростающего енергетического кризиса доступная для самоделкина технология способна существенно облегчить частную (не правительственную и не корпоративную) жизнь.

Возьмем например тот факт, что на Украине сейчас много брошеных земель, в южной степной зоне. Почему - ушла цивилизация в киоск с американской жвачкой. Если нет станционарной поставки енергии, полива, - а растет урожай хорошо, дождя бы только хоть сколько нибудь регулярно....

Так вот - чем ты заменишь скромные вечные 6 литров в час, но! неделями из колодца, что Игорь показал? А мы знаем, что больше площадь пенопласта, либо еще ящик, - будет ещё производительнее. Повторимо в худшем случае - слесарем. Что ему сделается, такому устройству, с никакими оборотами? Чему там ломаться и что ж за затраты?
Что б из колодца, при жаре, по простой системе, как подпитывают дачники - закапывают бутылки с маленьким отверстием когда уезжают на недели две.... ?? Урожай дождика и дождется. Или - внизу Днепра половина дач кстати еще без столбов, клубничка растет, вместе с мозолями у крестьян от вёдер.

Солнечный элемент - кпд итоговый на результате и надежность, кстати, - ниже, дороже.
И когда отдельные секции затеняются, в жару - догадываетесь что дальше...
Ветряк? Та и не стоИт он самодельный без облуживания - то штормиком, то еще чем....
А такой стирлинг даже красть кому то будет влом, если он без присмотра. А задачка то - решена.

Что ж, - сверхтехнологичное оборудование, которое в основном берут за рубежом, за дурные деньги с сумасшедшими ценами на запчасти, обучение и установку, и покупают тут же при этом полную зависимость от завтрашнего каприза поставщика - ну, наверное подходит, но надеюсь не всем. Никто не против благ цивилизации, ну и не в крайности же ж, даже в другую сторону от стирлингов....


"термоакустические холодильники на основе бегущей волны" - это не обращенный стирлинг - другой принцип работы?
Почему думаю двигатель забавнее народу - "добыча енергии" гипнотизирует больше, чем "улучшение комфорта".
Без энергии - всё, "туши свет, с ноутбуком", без холодильника - еще терпимо
Но поддерживаю, - тема стоящая.

Gennadiy пишет:...Но есть области,..

Эти области высший пилотаж технологий. Не этого форума полёт. Здесь надо строить сам моторчик и не заморачиваца с его использованием.

_AM пишет:...А в условиях наростающего енергетического кризиса доступная для самоделкина технология способна существенно облегчить частную... ... жизнь...

Во-первых, энергитического кризиса нет. Вас ввели в заблуждение.
Во-вторых, облегчать жизнь надо по-крупному. Мелкие дела отнимают много драгоценного времени. Удовлетворяйте своё любопыцтво с перспективой.

samorez пишет:

_AM пишет:...А в условиях наростающего енергетического кризиса доступная для самоделкина технология способна существенно облегчить частную... ... жизнь...

Во-первых, энергитического кризиса нет. Вас ввели в заблуждение.
Во-вторых, облегчать жизнь надо по-крупному. Мелкие дела отнимают много драгоценного времени. Удовлетворяйте своё любопыцтво с перспективой.

"энергитического нет" - прямого. А косвенно - пойди наруби просто так дров на улице или в лесу и погрейся. Сравнить с тем что раньше - все ПРИРОДНЫЕ ресурсы УЖЕ поделены (а впереди китайцы...). За обучение жизни (как жить) - спасибо. Я как то и не догадывался как надо, - а теперь буду знать.

_АМ, мне нравится твой подход, но может сначала разработать универсальную математическую (компьютерную модель), просчитать экономическую модель... А там глядишь и до конструирования дело не дойдет, нужна будет новая идея... Короче план такой:

1. Идея применения и четкая задача с цифрами (мощность, КПД, шумность, масса итд).
2. Математическая модель с точностью 15-20%.
3. Экономический анализ (окупаемость).
4. Математическая модель с точностью 10%.
5. Лабораторный настраиваемый образец...

TS пишет:
_АМ, мне нравится твой подход, но может сначала разработать универсальную математическую (компьютерную модель), просчитать экономическую модель... А там глядишь и до конструирования дело не дойдет, нужна будет новая идея... Короче план такой:

1. Идея применения и четкая задача с цифрами (мощность, КПД, шумность, масса итд).
2. Математическая модель с точностью 15-20%.
3. Экономический анализ (окупаемость).
4. Математическая модель с точностью 10%.
5. Лабораторный настраиваемый образец...

Ну, я математическую не потяну. Дифференцировал лет дцать назад, но уже надо вспоминать. Ну и программы компьютерного моделирования не мешало бы посмотреть... Но дело не в этом - Не встроены в рабочую зону "случайно" удачных экземпляров датчики (например).

по 1.
а) 300 вт , 30% кпд, масса <40 кг, шумность - не лимитирует, если не в доме, то там решаемо.
зврядка аккамуляторов от солнца (по потерям генераторов хватает за 2 часа ноут от солнца полностью зарядить, и т д)
б) 150 вт, 30%, 10 кг, тоже, на полдня растянется забава, но решает принципиальную задачу, дает 2 часа ноуту.

по 2. Как строить математическую, когда нет физической реальной (не идеальной), для отдельного двигателя - не представляю. Это всё теплотехника с этими формулами "идеальных состояний" .... Электрику продвигали, а там всё осталось на искусство "идеальных" мастеров....

Двигатель другого размера с др. материалом включает неучитываемые процессы (теплообмена, и др)
Сложность пока что на интеллектуальном уровне, и тут предварительно годится мозговой штурм сообщества по конструктивным идеям по тем пунктам и добавляемым в процессе штурма.

Поэтому я и предложил мозговым штурмом сделать с ближней удачной модели "резиновый" по параметрам стирлинг,
потом можно моделировать на компе, и каждые изменения параметров (например перепад, рабочее тело, геометрия) просчитываем на компьютерной математической модели.. Думаю так легче.
Трудно сделать известную (удачную) модель "резиновой". И даже трудно посчитать все параметры любой удачной модели.


по 3. Экономический анализ прост, для фиксированых условий. Однако конечно если есть лаборатория.
Я посоветовался с парой тертых инж. - говорят единичный экземпляр невыгодно, на конвеере с ЧПУ, окупится. Ну это я и сам знаю, - а мимо единичного - не пройдешь.

Ну попробуем по тем пунктам

1. Резьбовая "растягиваемая" муфта с того же материала что и цилиндр (колба) удлиняет (укорачивает) зону процесса.

[/quote]

по 1.
а) 300 вт , 30% кпд, масса <40 кг, шумность - не лимитирует, если не в доме, то там решаемо.
зврядка аккамуляторов от солнца (по потерям генераторов хватает за 2 часа ноут от солнца полностью зарядить, и т д)
б) 150 вт, 30%, 10 кг, тоже, на полдня растянется забава, но решает принципиальную задачу, дает 2 часа ноуту.

[/quote]

По данной задаче, идеальна складная полупроводниковая модель иначе не представляю как 2 кв.м. (исходя из 300 Вт) гелиополя с креплением могут весить <40 кг.
Цена такой штуки должна быть примерно 1000 EURO.

_АМ, не представляю как строить лабораторную модель без расчетов, какие размеры? какие материалы? какое топливо? какая нагрузка?...

TS пишет:



По данной задаче, идеальна складная полупроводниковая модель иначе не представляю как 2 кв.м. (исходя из 300 Вт) гелиополя с креплением могут весить <40 кг. Цена такой штуки должна быть примерно 1000 EURO.

_АМ, не представляю как строить лабораторную модель без расчетов, какие размеры? какие материалы? какое топливо? какая нагрузка?...

За основу нужно взять любую удачную модель Игоря подозреваемую в высоком кпд.
Я предложил для примера - его пульсар, что на колбе дает 14 механических ватт.

Могут быть другие, просто нужно указать ее ффективность как двигателя.

Тогда ложим модель и чертежи в тему.

И сразу отличный первый вопрос - "материалы"
к этой модели задача не греть корпус, а тело - тогда материал термоизоляционный, легкий. Повод для мозговой атаки, поскольку пробирка стекляная "нерезиновая", там в разрез не добавишь материал.

Предлагаю обсудить "а что если" - квадратный трубопровод из листового материала Super Isol толщиной 12-15 мм
сторона квадрата 158-160 мм. Длина всей линейной конструкции - 1, 57 метра (0,1 соотношение, - даже лучше, в расчете будем брать вписаный диаметр, например).

Вот уже это можно конструктивно покритиковать.

Второй вопрос - Топливо: площадка для передачи тепла любым способом.
То есть на конце квадратного трубопровода ставим медный куб, с встроеным радиатором, возможности - греть открытым огнем, направлять фокус концентроатора, проток теплой воды, контакт с медным выводом вакуумной трубки, а ну да - регулируемый нихромовый нагреватель, - что еще, предложите....


третий - нагрузка

Металлическая мембранна минимальной жесткости что держит форму (металл диффузор как у динамика, неконусный) подпружиненая для регулировки нагрузки пружиной (пружиной динамометра??? )

и т д.

Пример конструктивной критики: :-)

Посмотрел суперизол, не продают меньше 25 мм лист.... мах - 50 мм
тогда проще (в 10 раз дешевле на эксперименты) сверлить толщину! 50 диаметром 20, потом -30, потом-40 (классно что можно рассверливать, если узлы выточить на переходниках с разным диаметром... ). Пористость если вдруг - замазать селикатным клеем.