Рабочий процесс ДВС.

KarnoKul

Имею интерес к бестопливным бесшатунникам!
польза от ДВС в функционале поставщика теплоты для ДВПТ гораздо выше, чем при выработке механической энергии.
... из пальца ... дедушка Карно давным давно объяснил, что чем ниже высшая  температура цикла тем меньший процент тепловой энергии можно перевести в полезную механическую работу...
Считаю  это утверждение не совсем корректным! Но не буду развивать эту тему ...

Речь о другом.
Как в гибриде=ДВС+ДВПТ распределить тепловую энергию по количеству и потенциальности между ДВПТ и ДВС???
Иными словами - кто в этом тандеме главный, т.е. кто на кого должен работать???

И уже после ответа на этот вопрос должны формироваться ТД циклы составных частей, может быть даже в ущерб совершенству какого-то.
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
Как в гибриде=ДВС+ДВПТ распределить тепловую энергию по количеству и потенциальности между ДВПТ и ДВС???
Иными словами - кто в этом тандеме главный, т.е. кто на кого должен работать???
Дык Вы же сами уже ответили на этот вопрос двумя часами ранее, утверждая (причем, абсолютно без доказательств), что -
когда речь идет о гибриде ДВС+ДВПТ, польза от ДВС в функционале поставщика теплоты для ДВПТ гораздо выше, чем при выработке механической энергии.
Ну и "какие Ваши доказательства?.." того, что "...гораздо выше..."?
 

KarnoKul

Имею интерес к бестопливным бесшатунникам!
Как в гибриде=ДВС+ДВПТ распределить тепловую энергию по количеству и потенциальности между ДВПТ и ДВС???
Иными словами - кто в этом тандеме главный, т.е. кто на кого должен работать???
Дык Вы же сами уже ответили на этот вопрос двумя часами ранее, утверждая (причем, абсолютно без доказательств), что -
когда речь идет о гибриде ДВС+ДВПТ, польза от ДВС в функционале поставщика теплоты для ДВПТ гораздо выше, чем при выработке механической энергии.
Ну и "какие Ваши доказательства?.." того, что "...гораздо выше..."?
Из "картинки", приложенной к ответу
Ответ #6443 - 30.03.18 :: 23:00:12
следует, что термодинамический кпд ДВС по производству механической энергии составляет 25% от энергии топлива, в то время как кпд ДВС по выработке теплоты составляет 75% от энергии топлива!!!
Какие же еще могут быть доказательста?!
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
следует, что термодинамический кпд ДВС по производству механической энергии составляет 25% от энергии топлива, в то время как кпд ДВС по выработке теплоты составляет 75% от энергии топлива!!!
Еще химик или авиастроитель совершенно ничего не понимающий в теме!
Вы определитесь, "Вам шашечки или ехать"?!
Если вы хотите ехать да еще на автомобиле, то придется свыкнуться с эффективным КПД 25%. Заодно можно топить салон автомобиля зимой.
Если Вам надо только топить или жарить блины например, то КПД может быть и 100%, все зависит от плиты. Электрические чайники например  отдают почти 100% тепла в кипяток, в отличии от чайника на газовой или электрической плите. Очень экономичны микроволновки.
Вы валите все гаджеты в одну кучу, путаете разные КПД... :)
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
термодинамический кпд ДВС по производству механической энергии составляет 25% от энергии топлива,
это что еще за зверь?? Соглашусь с предыдущим оратором -
Вы валите все гаджеты в одну кучу, путаете разные КПД... 
причем путаете не только Вы но и автор упомянутой вами картинки..

З.Ы. Я спросил именно Вас (Ответ #6462 - Сегодня :: 10:20:58) "какие Ваши доказательства?.." того, что "...гораздо выше..."? Именно Ваши доказательства и рассуждения.
Я все же жду от Вас
пример совершенных, "правильных" циклов... можно с картинками ТS-(РV) диаграмм...
Тем более было обещано -
Конечно, чуть позже.
А Вы снова отсылаете меня к "дремучей" картинке из поста #6443 - 30.03.18 :: 23:00:12
 

KarnoKul

Имею интерес к бестопливным бесшатунникам!
Именно Ваши доказательства и рассуждения.
Я все же жду от Вас
Да, что-то нет между нами понимания вопроса.
Попробую донести логику своих рассуждений.

Допустим есть ДВПТ, например по пункту 1. формулы патента №2576077 мощностью, скажем, 20 квт.
Учитывая соизмеримость кпд ДВПТ и ДВС,  ДВПТ должен потребить соразмерное количество топливной смеси, как и аналогичный по мощности ДВС.
Это количество топливной смеси должно быть "сожжено" в камере сгорания ДВПТ с передачей теплоты нагревателю ДВПТ.
В целях миниатюризации уменьшают камеру сгорания ДВПТ при одновременном повышении величины плотности  теплового потока через нагреватель ДВПТ к рабочему телу (газу) ДВПТ посредством сжигания сжатой топливной смеси (в противном случае при сжигании топливной смеси атмосферного давления и камера сгорания и нагреватель будут значительных размеров).

Таким образом, для приготовления сжатой топливной смеси нужно отдельное устройство, которое будет сжимать воздух, готовить на его основе топливную смесь и подавать её в камеру сгорания ДВПТ.

Причем, если камера сгорания открытого типа - то горящая топливная смесь факелом будет вылетать из камеры сгорания.
Если камера сгорания ДВПТ закрытого типа - тогда нужны входные и выходные клапаны газораспределения, да еще, желательно бы, произвести детандирование раскаленных отходящих газов. А это устройство есть не что иное как ДВС!!!

Из этой логики получается, что не ДВПТ "подъедает" остаточную теплоту, отходящую от ДВС, а наоборот, ДВС готовит основное количество теплоты для питания ДВПТ.

Конечно же согласен с тем, что потенциал теплоты после ДВС будет ниже, чем при сжигании топливной смеси непосредственно в камере сгорания ДВПТ без детандирования!

Но, во-первых, в гибриде=ДВС+ДВПТ, у ДВПТ может быть своя, отдельная от ДВС камера сгорания, так сказать камера "сгорания-дожигания" отходящих от ДВС выхлопных газов, добавив к которым часть топливной смеси, можно повысить температуру отходящих газов и повысить потенциал теплоты, питающей нагреватель ДВПТ.

А, во-вторых, встает вопрос: как распределить теплоту сгорания топливных смесей между ДВС и ДВПТ, дабы получить наивысшие кпд и приемистость гибрида, учитывая тепловую инерционность ДВПТ???

В ответе на второй вопрос очень важным становится выбор типа ДВПТ.
Поясню отдельно.

Если кпд ДВПТ по п.1 формулы патента №2576077 соизмерим с кпд ДВС и не превышает предельного кпд цикла дедушки Карно, определяемого разностью наивысшей и наинизшей температур рт в цикле,
то кпд ДВПТ по п.10 формулы патента №2576077 - предположительно ПРЕВЫШАЕТ предельный кпд Карно и может достигать 100%!!!
(это предположение подлежит отдельному обсуждению и дискуссии, к которой я уже много раз приглашаю форумчан)!!!

Отсюда вывод: в составе теплового гибрида=ДВС+ДВПТ, двс должен выполнить две функции - обеспечить достаточную заданную приемистость гибриду  и обеспечить ДВПТ достаточным количеством теплоты с достаточной температурой, иными словами преобразовывать в механическую энергию основную долю тепловой энергии топлива должна та составная часть теплового гибрида, которая имеет более высокий кпд.
 

Kanonier

Я люблю строить самолеты!
Но, во-первых, в гибриде=ДВС+ДВПТ, у ДВПТ может быть своя, отдельная от ДВС камера сгорания, так сказать камера "сгорания-дожигания" отходящих от ДВС выхлопных газов, добавив к которым часть топливной смеси, можно повысить температуру отходящих газов и повысить потенциал теплоты, питающей нагреватель ДВПТ.
А если проще.
Адиабатный двигатель с продолженным расширением (Аткинсон). После рабочего хода (нормальное расширение), на продолженном в цилиндр впрыск жидкости(форсунки). Охлаждение изнутри.
12% -прирост от Аткинсона, ну и 5-7 % (а может и ниже) от пара.
На выходе пониженная температура выхлопа и не греем атмосферу. И не каких дополнительных железок.
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
у ДВПТ может быть своя, отдельная от ДВС камера сгорания, так сказать камера "сгорания-дожигания" отходящих от ДВС выхлопных газов, добавив к которым часть топливной смеси, можно повысить температуру отходящих газов и повысить потенциал теплоты, питающей нагреватель ДВПТ.
Что-то подобное было у французов - дизель + система "гипербар". Там и "КПД на выходе" и теплонапряженность,  типа, "не очень"...  Обсуждалось на этой ветке года 2 назад.
В хорошем поршневом ДВС ([ch951]е ок. 0,43)  "сбрасывается" тепла немного  и оно все - относительно низкопотенциальное. и чем экономичнее дизель тем ниже у него Т[sub]ог[/sub]...
1. Реальных способов превратить теплоту ОЖ в сколь нибудь значимую работу на "валу" ДВПТ в обозримом будущем не видится.

2. Считаем по теплоте ОГ. Для упомянутого дизеля условно считаем-Qог=Qож=0,27*Qтопл.

3. умножьте это на кпд любого ДВПТ - получите теоретически возможную работу-мощность на его валу.

З.Ы. для маломощного (20-50кВт) современного ДВПТ-стирлинга КПД = 0.3-0.4
 

Jbiplane

Стремлюсь к совершенству
Откуда
Красноярск
Есть несколько типов двигателей с полным расширением. Коммерческого успеха не предвидится.
[media]https://www.youtube.com/watch?v=iaEhP1rqY3U[/media]
Из за полного расширения и охлаждения ниже 100 градусов выхлопных в двигателях типа Эриксон на выходе имеем густой горячий пар от которого всё размокает и корродирует. Эти двигатели до 25 киловатт в поршневой секции тестировались в качестве малозаметных моторов БПЛА, но даже на больших скоростях полоса пара выдаёт положение аппарата.
[media]https://www.youtube.com/watch?v=59GhC6sk_IM[/media]
Всё хорошо в меру...
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
Книжка 1990 года по корабельным СУ. Тогда американцы начали строить серию эсминцев Эрли Берк. Сейчас их уже настрогали 64 или 65 штук.

ТУК - теплоутилизационный контур. Позволяет снизить расход топлива ГТУ на 25%...
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
корабельным СУ... эсминцев Эрли Берк...   
каэчно, "парогаз" на корабельной СУ (также как и на ГРЭС) эффективен, поскольку номиналы там за 100МВт (и массы - сотни тонн)...  здесь же дебаты о поршневых двс транспортного типа и известного диапазона мощностей...
 
термодинамический кпд ДВС по производству механической энергии составляет 25% от энергии топлива,
это что еще за зверь?? Соглашусь с предыдущим оратором -
Вы валите все гаджеты в одну кучу, путаете разные КПД... 
причем путаете не только Вы но и автор упомянутой вами картинки..

З.Ы. Я спросил именно Вас (Ответ #6462 - Сегодня :: 10:20:58) "какие Ваши доказательства?.." того, что "...гораздо выше..."? Именно Ваши доказательства и рассуждения.
Я все же жду от Вас
пример совершенных, "правильных" циклов... можно с картинками ТS-(РV) диаграмм...
Тем более было обещано -
Конечно, чуть позже.
А Вы снова отсылаете меня к "дремучей" картинке из поста #6443 - 30.03.18 :: 23:00:12
Извиняюсь что влезаю в спор, Вы немного путаете "авторов", от меня Вы ждете "правильных ТД циклов", чуть позже это после патентования, т.е. через годик-два.

Теперь если позволите отвечу на вопрос заданный г-ну KarnoKul : "какие Ваши доказательства?.." того, что "...гораздо выше..."? Именно Ваши доказательства и рассуждения."
(чуть боюсь спалится, поэтому пример реальный, но чуть в сторону).

Горение стехиометрической смеси метан+воздух в "ДВС с циклом Карно" при СС=20 (т.е. "тепло используется для работы практически по-максимуму" с КПД выше цикла ДВС", тем не менее: ), Qсгорания метана(высшая)=963000 Дж/(моль*К); Изменение Энтропии при СС=20) =25*9=225Дж/(моль*К)

Т2=Т1+(963000/225)=4578 К, это такая температура при которой всё тепло по максимуму перешла бы в работу(с КПД примерно 93%  ;D ;D ;D спокойствие граждане).  Расчет теоретический ("Квадат в координатах T-S"), приблизительный (+-5-10%) и в реальности не реализуемый, но оценка (это чисто теоретический тепловой баланс не более и не менее) показывает, что если привести площадь скажем к T2=2000 С(max Т сгорания в ДВС), то в "работу" ушло бы (2000+273)/4578= 49,7%.
Т.е. чуть более 50% тепла в ДВС вообще лишнее, прошу заметить что это тепло при 2000 С!!!, т.е. такое не хилое тепло на выбросе. А ему бы пахать и пахать, скажем в ДВПТ.

В реальном ДВС цифра 49,7% превращается в 40% и менее, цифра 50%(на выброс) превращается в 60% и более, это тепло которое может использоваться в ДВПТ. Что и требовалось доказать. (расчет мог быть намного проще 100%-40%=60%, это те 43%дизеля->40%, и это то очем говорил/отвечал Вам KarnoKul , но я попытался показать реальный потолок для термического КПД ДВС).

И тем не менее остаюсь при своем, что ТД цикл ДВС+ДВПТ не совершенный, должно быть чуть по другому.
 

L270767

Я люблю строить самолеты!
Если камера сгорания ДВПТ закрытого типа - тогда нужны входные и выходные клапаны газораспределения, да еще, желательно бы, произвести детандирование раскаленных отходящих газов. А это устройство есть не что иное как ДВС!!!
Не согласен. В закрытой камере все равно в отличии от двс не сгорает смазочное масло.
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
Горение стехиометрической смеси метан+воздух в "ДВС с циклом Карно" при СС=20 (т.е. "тепло используется для работы практически по-максимуму" с КПД выше цикла ДВС", тем не менее: ), Qсгорания метана(высшая)=963000 Дж/(моль*К); Изменение Энтропии при СС=20) =25*9=225Дж/(моль*К)

Т2=Т1+(963000/225)=4578 К,
Если метан горит в цикле Карно (при заданной Вами СС=20), то у него д. быть температура горения постоянной и равной температуре конца адиабатного сжатия: Т2= Т1*[ch949][sup]к-1[/sup]=300*20[sup]0.41[/sup]=1025К. Именно при этой температуре, постоянной!! на всем протяжении процесса подвода теплоты!! Вы должны жечь свой метан для работы по циклу Карно. До начала адиабатного расширения РТ до первоначальных 300К... и при этих температурах КПД цикла Карно вполне приличный-0.71...
З.Ы. А чтобы подводить тепло по циклу Карно при Тconst= 2000К у Вас д.быть совсем другая СС. (свыше 110...и свыше 400 для 4000К... это Вам к незабвенному RVD с его СВСС...)
 
Если метан горит в цикле Карно (при заданной Вами СС=20), то у него д. быть температура горения постоянной и равной температуре конца адиабатного сжатия: Т2= Т1*[ch949]к-1=300*200.41=1025К. Именно при этой температуре, постоянной!! на всем протяжении процесса подвода теплоты!! Вы должны жечь свой метан для работы по циклу Карно. До начала адиабатного расширения РТ до первоначальных 300К... и при этих температурах КПД цикла Карно вполне приличный-0.71...
З.Ы. А чтобы подводить тепло по циклу Карно при Тconst= 2000К у Вас д.быть совсем другая СС. (свыше 110...и свыше 400 для 4000К... 
Вернемся к вопросу.
KarnoKul писал(а) 01.04.18 :: 18:40:14:
когда речь идет о гибриде ДВС+ДВПТ, польза от ДВС в функционале поставщика теплоты для ДВПТ гораздо выше, чем при выработке механической энергии.
Ну и "какие Ваши доказательства?.." того, что "...гораздо выше..."?
Все ваши доводы понимаю и принимаю.
1) Но, Вы оперируете ходом последовательных процессов: сжатие (по формуле), подвод теплоты (по какому-то закону), расширение, выбрасывание остатка теплоты. Вот вроде и цикл, но Какие бы процессы не происходили должен действовать закон сохранения энергии (тепловой баланс), т.е. в T-S координатах есть Qвысшая (настаиваю, т.к. закон сохранения энергии первичен, а рабочий процесс ДВС должен ему подчиняться) в виде "площади с линиями и точками в углах 1-2-3-4-...-1" (интеграл), и её по замыслу ДВС хотелось бы полностью запихнуть в "цикл", т.е. фактически заставить рабочее тело съесть её, поработать, но есть остаток Q : Qог (кстати Вы понимаете, что в реальном ДВС это "Qог+Qохл").
Это как к вопросу о полу-пустом/полу-полном стакане.
Т.е. можно размышлять Что КПД ДВС низкий потому что есть "потери",  - ну типа что же вы хотите, есть потери в "Охл.систему" и потери в "отработанные газы"(это я типа комментирую вышеупомянутую картинку, правильно?).
A=Qвысш-Qпотерь.
Но рассуждая так нет понимания а что же происходит с РТ и Qвысш, а ответ такой: тепла слишком много и ТД цикл ДВС просто не может "съесть/превратить в работу" все тепло.
Qвысш-А=Qог+Qохл="Qпотерь"

2) Повторяю, все ваши доводы понимаю и принимаю. Но, эти доводы дополняют мою мысль о том что РТ не может "переварить" все тепло в работу, своми доводами Вы еще больше "ухудшаете" РП ДВС, т.е. говорите что он может "переварить" еще меньше тепла в работу (уменьшаете А). Т.о. увеличиваете "Qпотерь", т.е. того тепла которое можно использовать в ДВПТ.

P.S. Не понимаю как "двигателисты" рассчитывают тепловой баланс ДВС и не учитывают теплоты охлаждения ОГ в т.ч. конденсацию воды. Даже не важна величина, все должно сходится в ноль.
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
все тепло в работу,
Да превращайте все тепло (в т.ч и парообразования и даже плавления!) в работу, кто ж вам запрещает! делайте однократное сверхрасширение РТ (СВСС), многократное (различные "компаунды") вплоть до конденсации пара в воду, и воды в лед, пусть Тог[ch8594]0[sup]0[/sup]К... (см пост Ответ #6469) Работа газа у Вас действительно значительно увеличится в соответствии с интегралом рdv... работа рабочего тела, которое охлаждается при расширении... Только давайте уточним-ИНДИКАТОРНАЯ работа. Которая не будучи умноженной на механический КПД преобразователя энергии никому не нужна...
ЕМНИП у Р. Дизеля, на его втором образце "рационального двигателя" это и происходило-он едва крутил сам себя на холостом ходу... но индикаторные показатели были хорошими...


З.Ы. "что же вы хотите, есть потери в "Охл.систему"..." мы рассматриваем идеальные циклы - разумеется тепловых потерь в стенки нет, "сж-расш"-строго адиабатные...
 
З.Ы. "что же вы хотите, есть потери в "Охл.систему"..." мы рассматриваем идеальные циклы - разумеется тепловых потерь в стенки нет, "сж-расш"-строго адиабатные...
Возможно Вы об этом знаете, а у других есть иллюзия, что потери в Охл. систему вносят большой вклад в неидеальность и что-то крадет.
Если снизить потери в Охл.Систему "до нуля", то практически все это тепло окажется в "выхлопе", т.е. добавится к "потерям с отработанными газами". По простому поднимется температура ОГ. Т.е. повысится Q  и Т ОГ, а значит увеличится и работа в ДВПТ и термический КПД ДВПТ.
 

KarnoKul

Имею интерес к бестопливным бесшатунникам!
все тепло в работу,
З.Ы. "что же вы хотите, ..."
Я так понимаю, что "сегодняшний" ДВС настолько совершенен, что, как бы, и улучшать его уже ни к чему!

Тогда "над чем думают" сотни двигателистов-дэвээсников по всему миру!? - выдавая раз за разом "новые" модели ДВС.

А если не совершенен, то в чём? и каковы направления мыслей по доведению его до идеала?

jbiplane  писал   Re: Рабочий процесс ДВС.
Ответ #6338 - 05.03.18 :: 16:41:30
"Всё что в мире делается по повышению экономичности делается правильно, это эволюция, а не революция.
Что и как делать понятно, прорывов тут не будет."

Так это делается уже более 100-200 лет !!!

Когда же, наконец, количество перейдет в новое качество?!

"Первый надёжно работавший ДВС сконструировал в 1860 году французский инженер Этьен Ленуар. Двигатель Ленуара работал на газовом топливе." (Википедия).
"В 1816 шотландец Роберт Стирлинг предложил двигатель внешнего сгорания, называемый сейчас его именем Двигатель Стирлинга." (Википедия)
.
Может, действительно, для прогресса не хватает чего-то неординарного, бредового, революционного???!

Взять, к примеру, - и поместить ДВС в ДВПТ или  ДВПТ в ДВС, что б поршень или цилиндр были общими, а лучше, чтоб общим была теплота???

И что б теплоту сжатия не рассеивать безвозвратно в атмосферу, а вернуть в такт расширения.

И что б в процессе горения топлива - прихватить дополнительную теплоту, например, из " физического вакуума"?

А может и не сжигать ничего, а просто сжимать и производить дуговой разряд, как в двигателе Джозефа Паппа (Josef Papp Engine), современный аналог которого именуется двигатель "Plasmerg" ???
 

KarnoKul

Имею интерес к бестопливным бесшатунникам!
например, из " физического вакуума"?
Очень опасно, вас явно засасывает, все начинается с головы.
Мы взрослые люди, чего нам бояться - можно и помечтать?!
"Благодатный огонь сошел" - похоже, из  "физического вакуума"!
 
Вверх