Двигатель с внешним подводом теплоты

[Varan]

-второй-- модуль вытеснитель, тогда давление на входе будет выше давления на выходе.
В модуле S2 давление и температура растет

вы меня совсем запутали-то есть давление после шестеренок ниже чем давление до них или нет?

и эти шестеренки быстрее расширительного механизма все таки крутятся или как?

 

[Kanonier]

-второй-- модуль вытеснитель

Как я понял, по первому проблем нет. Первый вариант, для стационарных СУ (дизель стирлинг -генератор), систем когда не нужно регулировать, и работа на одном режиме. И кроме этого есть возможность иметь место для его размещения. Ибо этот модуль больше модуля расширения и с одинаковыми с ним оборотами. А я подчеркивал, что существует изменения (модулей и величин мертвых объемов контуров) связанные с функциональной принадлежностью СУ.

А для транспортных средств (второй вариант) модуль S2 маленький и более высокими оборотами. Главная задача- доставить в зону расширение (за один такт модуля расширения S3) соответствующее количество РТ, а это значит модулю S2 надо сделать на порядок больше оборотов .
И больше никаких функций у него нет ( и он уже не является нагревателем).. А нагреватель расположен перед этим модулем., и отсюда РТ с самым высоким давлением будет перед S2. Ну как на диаграмме.
В ветке есть схема. когда нагреватель расположен и перед модулем S2, и после, и непосредственно S2 нагреватель.

 

[Varan]

вы неверно поняли- первые две строчки в моем сообщении это ваши утверждения из предыдущих сообщений, а не мои

ну так давление то где больше до или после- ясно то ответить можете
и насчет оборотов ничего не понял- вы один какой нибудь вариант выберете который попроще- пусть стационарный и ответьте

 

[Kanonier]

и насчет оборотов ничего не понял- вы один какой нибудь вариант выберете который попроще- пусть стационарный и ответьте

Обороты стационарного S2 равны оборотам модуля расширения. Давление перед модулем S2 будет определятся исходя из сжатия (степень сжатия 1/3), и передачи теплоты рекуператором (а это предположительно 70% подведенной теплоты).

Далее в модуле S2 идет нагрев до 100% (т.е на 30%). в нем подымается давление соответственно.

За модулем S2 идет процесс расширения (трехкратный) с потерей теплоты и давления. и преобразования в работу PV когда отнимаются 20% подведенной энергии. Отсюда остаток 80%.
Отсюда и разница между 70 % и 80%. Так, что давление будет входа и выхода незначительно отличаться.
Данное пояснение крайне примитивное (прошу не сильно бить) Сейчас занят. и уже с использованием правильных формул дам более точное соотношение (если вам будет важно)..

 

[Varan]

если обороты шестеренок равны оборотам модуля расширения то с учетом меньших зубьев по сравнению с лопатками расширителя то этот модуль подает меньше рабочего тела чем пропускает через себя модуль расширения?

и рабочее тело это какой газ то

 

[Kanonier]

если обороты шестеренок равны оборотам модуля расширения то с учетом меньших зубьев по сравнению с лопатками расширителя то этот модуль подает меньше рабочего тела чем пропускает через себя модуль расширения?

Не, по количеству нет. А вот по объему подает в три раза (степень сжатия) меньше. я писал уже

На одну "порцию" объема (межзубном пространстве) модуля S2, соответствует появляющийся увеличенный объем (в среднем в 3 раза) в модуле расширения S3.

Мы ведь забираем из пространства изохорного нагрева уже сжатое (втрое) РТ в модуле S1.

рабочее тело это какой газ то

Точно не водород или гелий. К примеру азот. (а может, что то и повеселее)
Они нужны только для эффективности поршневого ДВПТ.
И связано, это с их коэффициентом теплопередачи который у водорода в 7 раз. а у гелия в 4 раза выше, чем у азота. И с учетом мизерных теплообменников они как то еще успевают обмениваться теплом.
А в случае роторного ДВПТ проблема больших теплообменников отсутствует.

 

[Kanonier]

Надо более подробно пояснить влияние мертвых объемов для ДВПТ.

Сначала определения.

Мертвый объем. Это объем -пассивных элементов контура -регенератор (рекуператор), нагреватель (теплообменник нагревателя) и теплообменник холодильника. цилиндры с поршнями

Есть понятие- паразитный объем. Это объем контура, который не выполняет полезную функцию. Пример- это трубопровод соединяющий модуль S4 с модулем S 1 (в нашей старой схеме), в новой он заменен на малообъемный высокооборотистый модуль S 1, где паразитный объем отсутствует вообще. Точно так же будет паразитный объем (трубопровод) между модулем S2 и модулем расширения S3. Если не сделать там нагреватель (для условно изотермического расширения), что не всегда нужно. В таком случае соединения между указанными модулями надо делать как можно короче.

 

[Varan]

вообще то так как у вас процесс непрерывный, то все ступени должны обеспечивать одинаковый МАССОВЫЙ расход рабочего тела через себя, объемы дело десятое- так ведь?

но я так и не понял после шестерен давление, которое вращает машину расширения, (оно постоянное колебания не в счет) так оно меньше, больше или равно чем перед шестернями (про давление в межзубчатом пространстве шестерни рассказывать не надо)?

PS про температуры, подогрев и прочее рассказывать ничего не надо

 

[Kanonier]

то все ступени должны обеспечивать одинаковый МАССОВЫЙ расход рабочего тела через себя,

Абсолютно верно, это главное условие работы роторного ДВПТ (в установившемся режиме). И если только поддерживать определенную постоянную температуру, Двигатель сам войдет в постоянный определенный режим работы.

так оно меньше, больше или равно чем перед шестернями

Если S2 нагреватель, то давление перед шестернями будет несколько меньше, чем после. Если S2 вытеснитель, то больше перед.

 

[Varan]

то есть есть ваше устройство я представляю так- есть 3 основные части- которые гоняют рабочее тело по кругу- S1- которое повышает давление , S2- которое отсекает поток, s3- которое производит работу и снижает давление (где то есть рекуператоры, подогреватели, может холодильники- не суть важно)
Между этими соединенными "трубопроводами" для рабочего тела друг с другом частями давление рабочего тела можно считать постоянным (пульсации в расчет не берем)
между S3-S1- давление P0-самое низкое, потом S1 повышает давление до P1 (это давление между S1 и S2), потом S2 чуток снижает давление до P3 (пусть s2 , будет вытеснитель), давление Р3 это давление между S2 и S3 , потом S3 снижает давление до Р0 и производит работу, а затем цикл повторяется, процесс происходит непрерывно
(нагреватели рекуператоры пока не рассматриваем)

Я правильно описал работу вашего устройства?

 

[Kanonier]

Я правильно описал работу вашего устройства?

Похоже, но есть некоторые уточнения.
Первое. Давление между модулями S3 и S1 можно считать Р0. Но надо помнить, что это пробирка у которой один конец нагретый, а другой (противоположный во льду. Ну и есть градация по пробирке и локальные значения давления и температуры.
Второе. В модуле S1 (именно в нем) давление сжатием повышается до Р 1. да.

(это давление между S1 и S2),

Но это не давление между S1 и S 2. Только после сжатия холодного РТ, лопатка проходит выпускное окно, и происходит проталкивания его в область между этими модулями. S1 (высокооборотистый двухлопаточный) имеет две полости большего и малого объема. И вращение лопаток перегоняют РТ из полости бОльшего объема в меньшего.
Посмотрите на старую схему когда из S 4 (большего объема) РТ попадало в малый S1 (сжатие) , и только после этого РТ "уходило" в пространство между модулями S1 и S2.
Третье. Между модулями S1 и S2 будет давление Р3, определяемое нагревом от рекуператора, и нагревателем (если S 2 просто вытеснитель).

потом S2 чуток снижает давление до P3 (пусть s2 , будет вытеснитель)

Если S2 просто вытеснитель, то он только выполняет роль разделителя контура и вентиля (золотника) который пропускает РТ в полость расширения.
И давление там не может снижаться (изменение объема нет.
Четвертое. Давление между S2 и S3 (расширение) будет Р4. (и оно меньше чем Р 3 ). Ну а далее РТ из S 3 выталкивается в пространство между S3 и S1 с Р0.
Варан, надо помнить, что это как машины двойного действия. Лопатка (в каком бы месте рабочей полости не находилась) задней гранью (по ходу вращения) осуществляет настоящий такт, а передней последующий.
Лопатки, четко разделяют такты. Поэтому диаграмма роторного ДВПТ более похожа на изображение классической диаграммы стирлинга -косой забор. У поршневого, реальная диаграмма -профиль помятого колобка.


S

 

[Kanonier]

Ну и еще хотел добавить. Отдельно.
Если S2 нагреватель . то тогда Р3 будет меньше, чем в вышеописанном варианте, где S2 просто вытеснитель).
А в модуле S2 нагревом давление (уже Р4) поднимают до уровня Р3 в вышеописанном варианте, где S2 вытеснитель.
И в S3 будет поступать РТ точно с таким же давлением, что и вышеописанном варианте. Только это будет уже (как бы) Р5.
Этот вариант, снижает нагрузку на модуль сжатия S1, ему уже не придется "впихивать" сжатое РТ в область максимального давления. Оно будет, чуток (на треть) пониже.

 

[Kanonier]

Увлекся. и ошибся. Р 2 пропустил. Да старею. Короче Р3 -это Р2 , и далее на единицу меньше.

 

[Varan]

понимаете в чем дело, на мой взгляд вы с середины начали , а не с начала, отсюда и все проблемы, вы взялись рисовать конструкцию с шестеренками, дополнительными шестеренками, лопатками и за деревьями не видите леса.
Если вблизи рассмотреть узлы вашей конструкции - типа шестеренчатой подачи азота, двигателя с выдвигающимися лопатками- то, на мой взгляд- это технический маразм,(ну не качают горячие газы шестеренчатыми насосами и лопаточные двигатели не используют как силовые механизмы- потому как из за большого давления на лопатку лопатки в пазах тяжеловато передвигать будет) но это детали, которые пока и обсуждать не следует.
Может быть следует составить принципиальную схему по вашему предложению, Где С1- насос повышающий давление, С2- отсекатель рабочего тела, С3- рабочая машина
(неважно как они устроены) Давления и температуры между этими агрегатами
Р0, Т0- на участке С3-С1
P1, Т1 - на участке С1-С2
Р2, Т2- на участке С2-С3
давление и температуру после насоса можно посчитать исходя из Р0, Т0,степени сжатия и типа процесса сжатия
для простоты можно принять давление после сжатия равным давлению после отсекателя
и тд и тп, рассчитать приблизительно параметры рабочего тела во всех точках
причем , на мой взгляд можно прикинуть и затраты работы на прокачку рабочего тела и величину полезной совершаемой работы при расширении

например взяв 1кг прокачиваемого тела можно посчитать его объем при температуре Т0 и давлении Р0, умножив этот объем на разницу давлений Р1-Р0 получим работу необходимую для прокачки рабочего тела массой 1кг, аналогично можно прикинуть полезную работу, которое совершит рабочее тело в 1кг
можно посчитать количество тепла, которое надо подвести к рабочему телу на участке С2-С3 для получения температуры Т2, и количество тепла которое надо отвести на участке С3-С1

ну и имея эти расчеты нетрудно прикинуть кпд установки,
а то вы видите что там будет чудесный кпд, а я например вижу что кпд будет отрицательным- то есть чтобы это все работало еще и крутить все это кто то должен будет

это будет теоретическое обоснование вашего предложения, а потом уже переходить к конструированию узлов и деталей- а то может и смысла то в этом нет

да и конечно надо указать с какого на какой участок тепло передаваться будет и сколько ( при рекуперации, если она возможна конечно будет)
если я что то не понял и там есть другие узлы и участки то дополните конечно

 

[Kanonier]

ну не качают горячие газы шестеренчатыми насосами

А когда он был насосом? В варианте вытеснителя (высокооборотистый. малогабаритный), он является разделителем (важна его опорная поверхность грани. Он является отсекателем РТ (отсечки). И при этом давление на входе (пространство между S 1 иS2) Р2 (уже в исправленном виде) будет больше, чем в модуле расширения (где Р3). Так в этом варианте, данный модуль сдерживает давление перед модулем расширения. Это же очевидно.
Если модуль S 2 еще и нагреватель, то он тоже. ничего не качает. Но в межзубных объемах идет подогрев РТ, что естественно и подымает давление. причем оно выше как в сторону входа, так и выхода. Причем на выходе (в модуль расширения) оно будет незначительно больше, чем на входе. Там 2/3 тепла полученного в нагревателе (т.е. модуле S2) сразу превращается в работу PV, и только 1/3 тепла (оно потом будет потеряно в рекуператоре) будет определять разницу (превышение) давлений между входом и выходом модуля S2. Но тепло переданное в нагревателе S2 , есть только 1/3 от тепла которое повысит внутреннюю энергию РТ для роботы (2/3 обеспечит рекуператор). Отсюда это только 1/9 из общего количества подведенной теплоты. И именно эта теплота и создает превышения давления выхода над входом в модуле S 2 (а это в пределах 0,8-0,7 Мпа). Уплотнение в зоне зацепления главных шестерен, я уже показал как можно усилить. Ну и посмотрите литературу, разве с с такой разницей давлений шестеренчатый не справится?

 

[Kanonier]

лопаточные двигатели не используют как силовые механизмы- потому как из за большого давления на лопатку лопатки в пазах тяжеловато передвигать будет)

Информация к размышлению. Шиберные насосы для жидкостей выдерживают 7 МПа, для газов 3,5 МПа.(естественно газ с маслом). Но у нас сухая смазка, если она забивает поры регенератора -поэтому его и нельзя использовать, то и все щели перекроит). И лопатки там вылетают под действием центробежной силы.
Кроме того, я ранее утверждал, что модуль с выдвигающимися лопатками использовать когда разница давлений вход/выход не превышает 3 МПа. , если больше то использовать либо механизм Ванкеля или BARM.
Лопатку у нас выдвигает ВУ (выдвижное устройство), причем это редуктор. и сила с которой он выдавливает лопатку. в 7 раз больше, чем та которая создает крутящий момент. Так, что лопатка будет вылетать как милая, скрепя и в ноль стираясь (но против этого эффекта, и перекоса, есть свой лом. И попозже).

Может быть следует составить принципиальную схему по вашему предложению, Где С1- насос повышающий давление, С2- отсекатель рабочего тела, С3- рабочая машина

Блок-схема показана, и принцип там виден и обозначен. А то. что мы и рассматриваем каждый модуль и участок контура. нормальный подход. Я и хочу. что бы принцип поняли, сначала хотя бы качественно, а потом цифирь качать. А в качестве сравнения берем уже существующие Поршневые ДВПТ (ну естественно доступные, к сожалению информация новей о ДВПТ, чем 70 летней давности НЕТ.

 

[Kanonier]

Большие мертвые объемы, для поршневых (с возвратно-поступательным движением) создают большие проблемы. Качество теплообмена (при прочих равных) зависит от времени теплообмена. А при определенной скорости движения РТ (а она привязана к ограничению ср.скорости поршней 10 м/с) время привязано к объему теплообменника, чем больше, тем качество теплообмена лучше и выше КПД . (я думаю возражений на этот счет не будет). То, что выбор РТ , важен понятно- водород и гелий кратно быстрее обмениваются теплом-это тоже прочие равные.

РТ , это газ, а несжимаемая жидкость. И ведет он в контуре как пружина, поэтому желательно избегать изменения скорости. Это и в роторном с однонаправленным движением проблема. Там пульсации тоже есть.

Ну, а поршневой вообще меняет направление движение РТ. И вот тут начинается уже значительная массопотеря. Я уже приводил пример с резинкой с гайкой.

Пока малой скоростью ее дергаем, гайка повторяет амплитуду руки. А чем выше частота, тем меньше амплитуда гайки. И на определенной высокой частоте гайка замрет неподвижно (ну это если сможете такую частоту развить). И чем длиннее резинка, тем на меньшей частоте гайка остановится. Смысл масса не перемещается. Масса не перемещается. Нет обмена энергией. Ну это крайний случай.

Точно так же ведет РТ в трубе между двух поршней. И чем длиннее труба, тем серьезнее потери. Но труба, это теплообменники (холодильник, нагреватель, регенератор, причем только он рекуператор не пойдет). И только водород и гелий, что бы хоть как то приблизится к эффективности ДВС. Да и то на 400 об/мин- КПД до 50%, на 100 об/мин до 30%, а на 3000 об/мин 10%. (но сейчас слегка получше, Филипс все же более чем полувековой давности). Борьба с большими мертвыми объемами теплообменников, это борьба с качеством теплообмена.

И вот приходится искать компромисс - как не ухудшить теплообмен, и не увеличить мертвые объемы.

А компромисс. Это всегда не то, не се. Резюме -улучшить качество теплообмена в поршневом ДВПТ в принципе НЕ ВОЗМОЖНО.
И ВЫСОКИЙ КПД НЕ ДОСТИЖИМ!!!. Не ныне, не присно, и не во веки веков.

 

[Varan]

ну вот ему про фому а он про ерему- когда что то строят сначала создают фундамент, а не стены и крышу, а для технического устройства- фундамент это- ТЕОРИЯ
у вас фундамента нет а есть необоснованные фантазии,о том что качает и какие шестеренки брать, так что смысла обсуждать что либо не вижу, мне ваши необоснованны фантазии не интересны

хоть примитивно опишите для начала предлагаемую конструкцию в формулах и кпд прикиньте-
на мой взгляд первоначально делается так- рассматриваем замкнутый поток рабочего тела - через 1-сжатие, 2- отсечку, 3-подвод тепла, 4-расширение с получением работы, 5-отвод тепла (первоначально мелочи типа регенерации не рассматриваем, это позже можно ввести)

для всех точек и промежутков между ними находятся параметры рабочего тела, считается кпд всего этого
можно хоть в таблицу эксель забить все это и поиграть с параметрами- хотя бы на уровне формул для пту,
вот когда хоть минимальное математическое описание будет тогда можно о чем то и говорить, а просто словоблудием заниматься не интересно
пока предъявить вам конкретно нечего и все ваши рассказы о том что и как работает из пальца высосаны
так что всего хорошего, привет семье

 

[Kanonier]

когда что то строят сначала создают фундамент, а не стены и крышу, а для технического устройства- фундамент это- ТЕОРИЯ

Это верно, но сначала надо понять сам цикл, и реализация его в уже созданных образцах. Затем достоинства и недостатки данных образцов при реализации данного цикла. А затем способов их устранения.

А вы начинаете с последнего. И при этом не в курсе даже теории цикла и способов его реализации (сами признались). И цепляетесь к отдельным механизмам, не понимая природу их функции. Да, я отсылаю к Уокеру там все написано. А здесь (и не только для вас) в большей степени показываю недостатки уже существующих образцов, причины этих недостатков и способы их устранения.
Рассчитывать (тем более вы и суть не поняли, я определил это по вашим вопросам) КПД теплообменника(а это надо учитывать кучу параметров - теплоемкость РТ, его коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, плотность, скорость потока., материал теплообменника с его коэффициентами и площади теплообмена т.д) я не буду. НУ ЕСЛИ ВЫ НЕ ПРЕДЛОЖИТЕ МНЕ ЕГО ДЕЛАТЬ.

А вот просто. сравнить в существующим и, ( как условие прочие равные) сказать что объем теплообменника (для роторного ДВПТ) будет на порядок (а то и более), вместительней, для вашего понимания неразрешимая задача. И нужны формулы. И только тогда вы узрите, что теплообмен действительно улучшится и значительно. А додуматься по другому, ну никак нельзя?
Вы, бы спросили бы -ПОЧЕМУ ТАКОЕ ВОЗМОЖНО?

И только после понимания значения каждой ветви контура и функции каждого модуля (и насколько они более эффективны существующих образцов) можно переходить к количественной оценки двигателя.

 

[Varan]

ну нравится вам стоять на голове так и стойте, так как циклы сначала описываются теоретически, а потом под оптимальные параметры по расчете разрабатываются детали,
ни к каким механизмам я не цепляюсь, и теплообменники считать не надо- посмотрите как делается тепловой расчет двс в учебнике для техникумов- и тут так же- берете идеальный газ и проходите по всем участкам, а вместо теплообменника задаетесь просто количеством подведенной и отведенной теплоты, а уже по результатам расчет проектируете и теплообменники и насосы, задача то на пару вечеров, но так как вы ничего считать не собираетесь то и обсуждать нечего- всего хорошего- точите шестеренки пятеренчатые