Элементарная теория и расчет стирлинга

А не в вытеснителе понимаете?
Трубка, соединяющая холодный и горячий цилиндры, а в ней - насадка.
Это регенератор.
Его можно поместить в вытеснитель, а снаружи ничего не соединять.

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

Насколько я понимаю, регенератор находится на пути вытесняемого воздуха. Допустим горячий воздух, переходит в холодный отсек. По пути движения этот воздух может нагреть металл. Затем при обратном движении холодный воздух проходя через регенератор нагревается не за счет нагревания в горячей зоне, а подогревается на регенераторе. Т.е. мы имеем в холодной камере скажем 100 градусов а в горячей 800 градусов. Тогда регенератор будет нагрет до температуры (800-100)/2 = 350 градусов и его температура будет колебаться около 350 градусов и будет играть своего рода пред-подогреватель/пред-охладитель проходящего воздуха за счет предыдущего цикла. Как то так мне кажется.

free_V_V пишет:Тогда регенератор будет нагрет до температуры (800-100)/2 = 350 градусов и его температура будет колебаться около 350 градусов .

Ну, почти так. Только в нормальном регенераторе та его час ть, что ближе к горячей зоне, прогревается до ее температуры (в вашем примере - 800, хотя это чересчур оптимистично), а ближайшая к холодной - охлаждается до ее температуры (то есть, температура вдоль регенератора плавно изменяется от 100 до 800). Таким образом, газ проходя через регенератор в холодную область, охлаждается (почти) до температуры холодного цилиндра, а проходя в горячую, нагревается (почти) до температуры горячего.
Температура регенератора в процессе работы практически не изменяется. (Иначе это и не регенератор вовсе!)

Teoretic пишет:

free_V_V пишет:Тогда регенератор будет нагрет до температуры (800-100)/2 = 350 градусов и его температура будет колебаться около 350 градусов .

Ну, почти так. Только в нормальном регенераторе та его час ть, что ближе к горячей зоне, прогревается до ее температуры (в вашем примере - 800, хотя это чересчур оптимистично), а ближайшая к холодной - охлаждается до ее температуры (то есть, температура вдоль регенератора плавно изменяется от 100 до 800). Таким образом, газ проходя через регенератор в холодную область, охлаждается (почти) до температуры холодного цилиндра, а проходя в горячую, нагревается (почти) до температуры горячего.
Температура регенератора в процессе работы практически не изменяется. (Иначе это и не регенератор вовсе!)

Не могу согласиться. Дело в том, что в двигателе Стирлинга есть сдвиг фаз на 90 градусов. Если воздух, проходя через регенератор, получит сразу максимальную температуру, то сдвига фаз не будет и двигатель как минимум потеряет мощность а как максимум перестанет работать имхо. Т.е. благодаря тому, что воздух - плохой проводник тепла, попадая в горячую зону, нагревается не мгновенно, позволяя поршню пройти верхнюю мертвую точку. И только после прохода ВМТ, воздух нагревается до максимума через время и толкает поршень вниз.

ПС: ну и разумеется пред-подогретый воздух тяжелее сжимать а значит масса маховика должна быть выше.

ППС: или увеличивать скорость вращения маховика. По формуле кинетической энергии Е = (m*v**2)/2

free_V_V пишет:
Не могу согласиться. Дело в том, что в двигателе Стирлинга есть сдвиг фаз на 90 градусов. Если воздух, проходя через регенератор, получит сразу максимальную температуру, то сдвига фаз не будет

Вы немного неправильно представляете себе назначение и сдвиг фаз в стирлинге.
Посмотрите на диаграммы в моем калькуляторе (он еще рисует объемы холодной и горячей областей и давление в зависимости от фазы). Калькулятор считает как раз так, как я описал выше. Никакого дополнительного повышения/понижения температуры, кроме как в регенераторе, не учитывается. Можно поиграться фазовым сдвигом и посмотреть, что будет.

free_V_V пишет:
и двигатель как минимум потеряет мощность а как максимум перестанет работать имхо. Т.е. благодаря тому, что воздух - плохой проводник тепла, попадая в горячую зону, нагревается не мгновенно, позволяя поршню пройти верхнюю мертвую точку. И только после прохода ВМТ, воздух нагревается до максимума через время и толкает поршень вниз.

Эти рассуждения ошибочны. У стирлинга по две мертвые точки на каждый цилиндр, и они сдвинуты по фазе. На диаграммах видно, что максимум давления приходится почти как раз на верхнюю мертвую точку холодного цилиндра (А минимум - на нижнюю). И это без всяких задержек в нагреве.

Не буду вас разубеждать. Останусь при своем мнении   

Атакой подход? (касаемо естественно двигателя внешнего сгорания).

http://www.ntpo.com/izobretenija/novye-tipy-dvizhiteley/netradicionnye-tipy-dvigateley-i-dvizhiteley/39897-rotornyy-dvigatel-chanturiya-chanturia-rotor.html

chenia1 пишет:Атакой подход? (касаемо естественно двигателя внешнего сгорания).

http://www.ntpo.com/izobretenija/novye-tipy-dvizhiteley/netradicionnye-tipy-dvigateley-i-dvizhiteley/39897-rotornyy-dvigatel-chanturiya-chanturia-rotor.html

Я не специалист по двигателям, но могу привести множество замечаний по конструкции. Первое - герметичность камеры сгорания будет плохой, потому что даже в поршне 2 компрессионных кольца а тут собираются одной поверхностью обеспечить герметичность. Точность обработки при этом может быть очень дорогой. Второе - пластина подвижна, значит еще один зазор и потеря в герметичности + сила сгоревших газов ( величиной в крутящий момент) будет приложена к лопатке перпендикулярно и будет стремиться заклинить лопатку в направляющей. Толщина лопатки мала по сравнению с обычным шатуном, да еще и тепловая нагрузка на нее идет, а значит надежность и ресурс падают... Ну и еще тепловые зазоры непонятно как будут компенсировать. При нагреве металл расширяется, а значит пазы в роторе надо будет делать с запасом (иначе лопатку при нагреве заклинит в пазу) что ухудшит герметичность камеры сгорания имхо...

ПС: особенно насмешило утверждение, что можно компенсировать что-то одновременным поджигом смеси с противоположных сторон. Где это он видел такое чудо? Никогда симметричности таким способом не достичь. Смесь проходит по разным каналам, имеет разную наполняемость, разные свечи... Какая нафиг там может быть симметричность?

http://www.ntpo.com/izobretenija/novye-tipy-dvizhiteley/netradicionnye-tipy-dvigateley-i-dvizhiteley/39897-rotornyy-dvigatel-chanturiya-chanturia-rotor.html[/quote]

Я не специалист по двигателям, но могу привести множество замечаний по конструкции.

Ключевое слово.
А далее,
-первое. рассматривать по указанной мною ссылке только последний раздел - двигатели внешнего сгорания (это же тема форума)
- второе (опять же. что бы не засорять тему форума). если вам интересны ответы на ваши вопросы по данному ДВС даю ссылку

http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1302611060

если разберетесь тогда и смешно не будет.

chenia1 пишет:http://www.ntpo.com/izobretenija/novye-tipy-dvizhiteley/netradicionnye-tipy-dvigateley-i-dvizhiteley/39897-rotornyy-dvigatel-chanturiya-chanturia-rotor.html

Я не специалист по двигателям, но могу привести множество замечаний по конструкции.

Ключевое слово.
А далее,
-первое. рассматривать по указанной мною ссылке только последний раздел - двигатели внешнего сгорания (это же тема форума)
- второе (опять же. что бы не засорять тему форума). если вам интересны ответы на ваши вопросы по данному ДВС даю ссылку

http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1302611060

если разберетесь тогда и смешно не будет.[/quote]

Ключевое слово здесь незнание элементарных законов физики. Наверняка это статья "наноразработчиков". Лопатка зажата в пазе, нагрузка перпендикулярна, значит при попытке задвинуть-выдвинуть будет получен токарный станок( где резцом является лопатка а вал - заготовкой). У тех же японцев роторный двигатель без всяких лопаток. Про остальное я даже не буду обсуждать.

Ключевое слово здесь незнание элементарных законов физики. Наверняка это статья "наноразработчиков". Про остальное я даже не буду обсуждать.[/quote]

Элементарных знаний здесь маловато, надо знать специфику. И вместо того, чтобы уперто бить головою в стенку, почитайте указанную ссылку внимательно, там показано как обходить данные проблемы. Остальное не надо обсуждать, ДВС не тема данной ветки, да и у вас уровень не тот.

Данный двигатель представляет закрытую капсулу, с четким разделением на холодный и горячий участки. Лопатки находятся в закрытых каналах (изолированный) расположенных в спицах с выходом только в рабочие полости и соединены с ВУ через легко уплотняемые штоки. Кроме этого внутренний объем двигателя (где расположены элементы ВУ) может иметь повышенное давление как дополнительное средство уплотнения, без ущерба эффективности.

Двигатель может иметь два важных качества.
.
Первое - Однонаправленность процесса исключает потери связанные с изменением направления движения рабочего тела. Это также позволяет иметь относительно постоянную скорость рабочего тела в системе в устоявшемся режиме, и значительно уменьшает потери от паразитных объемов. Используя это качество можно иметь в теплообменнике 2-4 «порции рабочего тела», для двигателей с возвратно поступательным движением рабочего тела (а они пока все существующие такие) – такое невозможно. Согласно Уокеру (и здравому смыслу) части (порции) рабочего тела в существующих двигателях, не могут в цикле находится более чем в двух смежных тактах. У нас же сквозной проход рабочего тела по закольцованному контуру и время теплообмена можно увеличить в 2-4 раза..

Второе - параллелизм, что позволяет вчетверо увеличить время теплообмена (каждый соответствующий такт происходит в своей соответствующей секции одновременно). Именно вчетверо, в отличии от последовательного чередования тактов цикла в существующих двигателях Стирлинга любой модификации. И это качество, при прочих равных позволяет иметь меньшую скорость рабочего тела, тем самым значительно уменьшая газодинамические потери.

В следствии выше указанных двух качеств, длительность теплообмена, при прочих равных можно увеличить 8-16 раз.

chenia1 пишет:Данный двигатель представляет закрытую капсулу, с четким разделением на холодный и горячий участки.  Лопатки находятся в закрытых каналах (изолированный) расположенных в спицах с выходом только в рабочие полости и  соединены с ВУ через легко уплотняемые штоки. Кроме этого внутренний объем двигателя (где расположены элементы ВУ) может иметь повышенное давление как  дополнительное средство уплотнения, без ущерба эффективности.

Двигатель может иметь два важных качества.

Первый абзац похож на бред, особенно в части "легко уплотняемых" штоков.

Второе - качество у вашего двигателя только одно - он из области несуществующих вечных двигателей, бороздящих просторы Большого театра.

ПС: я бы, на вашем месте, сделал два самых главных шага над проектом. Выкрасил хорошенько и выбросил! А там как знаете   

Первый абзац похож на бред, особенно в части "легко уплотняемых" штоков.

Второе - качество у вашего двигателя только одно - он из области несуществующих вечных двигателей, бороздящих просторы Большого театра.

ПС: я бы, на вашем месте, сделал два самых главных шага над проектом. Выкрасил хорошенько и выбросил! А там как знаете   [/quote]

первое -ну нельзя же так подставляться. Герметизировать, герметизация (герметизация лопатки - это ваши термины) - ну не говорят так в профессиональной среде, нужно- уплотнение, уплотнять (ну прочитайте же спец.литературу).

второе- ну разобрались как организовано выдвижение лопатки (по моей ссылке). чтобы избежать "закусания". Если нет. то

Я бы, на вашем месте перешел бы на школьный форум где главное знать элементарные законы физики.

Вот так расположена лопатка в направляющих спицах. Опорная часть 2\3 длинны при максимальном выдвижении.

Мне странно,что здесь обсуждается двигатель внутреннего сгорания.
Куда смотрят модераторы?

Teoretic пишет:Мне странно,что здесь обсуждается двигатель внутреннего сгорания.
Куда смотрят модераторы?

Ну надо же быть внимательнее, в конце ссылки речь ведется о двигателях внешнего сгорания, в частности и о Стирлингах. И показан закольцованный способ однонаправленного движения рабочего тела. И почитайте мои аргументы -комментарии.

показаны схемы работы двигателя в целом и машины расширения.

Машина расширения

Некоторые пояснения. расположение лопаток лучше свастикообразное (больше будет опорной части и большее выдвижение при меньшем радиусе ротора).
Машина расширения (тоже показано радиальное расположение лопаток) для паровой машины. Для Стирлинга канал надо закрывать и сообщение с внутренней полостью через уплотненный шток. И тут ,что бы это (шток, толкатель. рычаги вала ВУ) разместить нужно свастикообразное размещение (кратное трем) лопаток (3-6).

Двигатели внешнего сгорания составлены из последовательно расположенных на одном валу секций - модулей Si (где i = 1,2…k), (представляющих данную расширительную машину) каждая из которых имеет N полостей. Водило с расположенными на нем элементами, организующие качающее движение вала ВУ, может быть общим для всех секций двигателя. Вал ВУ проходит по геометрической оси внутри по сути общего ротора и «поэтажно» имеет рычаги с толкателями лопаток.

Количество секций - k , соотношение объемов их полостей, а также расположение зон нагрева и охлаждения определяет по какому термодинамическому циклу будет работать двигатель. Процессы, происходящие в одной из определенной секции Si, соответствуют только определенному такту цикла. Все такты цикла происходят одновременно в своих секциях S, и за 1/N оборота двигателя.

Выполнение двигателя как комбинацию нескольких модулей с подобранными объемами полостей и расположением зон нагрева и охлаждения, размещенных на одном валу, задает термодинамический цикл его работы (с учетом параметров рабочего тела, конструкционных материалов, и используемого топлива). Это показывает уникальную гибкость системы, способную реализовывать любые термодинамические циклы.

На схемах показана возможная реализация цикла Стирлинга. Имеется по две секции в "горячем " и "холодном" отделах. Где S1 и S4 соответственно "горячая" и "холодная" секция равного малого объема, а S2 и S3 соответственно "горячая" и "холодная" большего объема. Объем можно менять либо высотой лопатки, либо величиной рычагов вала ВУ - величина выдвижение лопаток. Ну это технология.

chenia1 пишет:Двигатели внешнего сгорания составлены из последовательно расположенных на одном валу  секций - модулей  Si (где i = 1,2…

Если вы из-за меня все это тут выложили, то ничем не могу вам помочь. Могу лишь указать на проблемы, которые я вижу не вооруженным глазом. Ваша лопатка на черно белом рисунке похожа на поршень. Причем если вы помните физику, то внешний вид должен вам напомнить гидравлический пресс. Поскольку площадь лопатки больше штока то давление на шток будет пропорционально больше соотношения площадей. А давление в районе лопатки будет несколько десятков атмосфер... ну и на штоке пропорционально выше ( а там и износ...). Опять же при движении такой лопатки будет возникать компрессионная зона, которая будет влиять на максимальную скорость выдвижения... А также при больших оборотах будет разрывать вашу герметизацию штока.

Теперь пятно контакта лопатки со статором слишком маленькое, будут огромные утечки и упадет КПД. У ДВС стоит 2 кольца с пятном контакта в несколько миллиметров на каждом кольце, и то там картерные газы во всю гуляют... А здесь я даже не уверен что вы получите заявленную степень сжатия из-за утечек.

ПС: если вами напечатанное ко мне не имеет никакого отношения, то не обращайте внимания на то что я написал. Это для школьников...

chenia1 пишет:Двигатели внешнего сгорания составлены из последовательно расположенных на одном валу  секций - модулей  Si (где i = 1,2…

и т.д и т.п

Странный двигатель, странные патенты...
Кошмарное количество движущихся деталей, кошмарное количество уплотнений!
А уж вращающийся регенератор - это что-то! Не говоря уже об уплотнениях, непонятно, как это все выполнить.
С моей точки зрения все это технически нереализуемо.
Да там только одни потери на трение убьют все.
Нигде в тексте ни намека на расчет, или хотя бы какую-то оценку или прикидку
получаемой мощности, кпд, да хоть чего-нибудь!
Одни голословные утверждения.
Очень смешно выглядят утверждения о повышении кпд стирлинга!
А разве у стирлинга не наивысший кпд теплового двигателя?
Куда вы его собрались повысить?

Надо понимать, что на рис. не все указано. но не рабочие это чертежи. Вопросы теплового расширения решаются составным ротором. уплотнения - апексы (как у Ванкеля). компрессионые скобы и т.д.(да и нет там большой разницы давления -не между полостями, не перед и за гранями лопаток). Насчет КПД, вы удивитесь насколько диаграмма реального не соответствует идеальному. и его (КПД) зависимость от рабочего тела, схемы преобразования, паразитных объемов, регенераторов и т.д. Наберитесь терпения и я покажу, как решаются указанные вами проблемы. Пока рассмотрим машину расширения.