Как вернуть сбежавших лошадей?

Мечты, мечты! В чем ваша сладость?
Небольшой экскурс по сайтам производителей генераторных модулей Пельтье дал следующие технико-экономические показатели (на день сегодняшний) предлагаемого "чуда":
- один элемент площадью 40х40 мм имеет средние показатели ток 1А; напряжение 2,5 V; мощность 2,5 Вт; КПД 3%; максимальная температура 200гр.С длительно.
Немного округляя, получим от 100кВт "убежавших лошадей" 2,5 кВТ дополнительной мощности. Для этого потребуется 1000 генераторных элементов, которые разместятся на площади 16 кв. м. теплообменника (это 4х4 метра). Т.к. элементы перегревать нельзя, то выхлопные газы потребуется предварительно чем-то охладить (сработать на турбине турбокомпрессора или "разбавить" воздухом). Кроме того, придется охлаждать холодную сторону элементов, чтобы они работали... Похоже, что "возвращенных лошадей" на все не хватит и придется ещё прикупить..
О стоимости сего чуда молчу (без стоимости теплообменника, электродвигатели и прочего сопутствующего), но "лошади" будут дороже бриллиантовых.
Мечтать не вредно. Осталось сделать генераторный элемент Пельтье, работоспособный в ожидаемых условиях работы ДВС и приемлемый по стоимости.

Начинаем считать.

Термоэлектрический генераторный модуль TGM-31-2,8-3,5.   
Это не элемент Пельтье. Они используются главным образом для охлаждения, а не для генерации энергии.
Так вот нужный элемент имеет размеры 40 х 40 х 6,5 мм и при температурах +280 (гор) и +50 (хол) вырабатывают 3,86 Вт при КПД 5,3 %.
Что имеем? Дизель крутит 110 кВт и примерно 200 кВт можно пропустить через преобразователь теплоты.  При этом получим 10,6 кВт.
Делим 10,6 кВт на 3,26 Вт и получаем2800 штук элементов. При упаковке с шагом 42 х 42 мм получим общую площадь теплообменника (4,2 х 4,2) х 2800 = 49412 см[sup]2[/sup] или 4,9412 м[sup]2[/sup] .
Если изготовить пластинчатый теплообменник толщиной 280 мм с шагом 28 мм (на каждой горячей пластине с двух сторон закреплены элементы),то  мы получим 10 пластин. Значит на каждой пластине размещено по 140 элементов. Площадь такой пластины будет равна 0,247 м[sup]2[/sup].
Грубо это размер всего теплообменника 0,4 х 0,6 х 0,3 м. Или примерно 72 литра.
Пусть это все будет весить 70 кг.
При мощности на несущем винте 80 кВт имеем увеличение мощности на 13 %
При взлетном весе 540 кг  грузоподъемность увеличится на 70 кг.
Никакой экономии, только одни расходы.

Но речь шла о том, что в сети попадаются сведения о достижении КПД преобразования 14 %, что я и ищу.
Тогда в этом случае на те же цели потребуется преобразователь 2,64 раза меньше. И вес установки уменьшится до 27 кг. А выигрыш получим равный 43 кг. Ставим электродвигатель на рулевой винт и убираем трансмиссию и угловой редуктор. И теперь имеем запас почти в 40 кг. То ли это багажа на 40 кг, то ли это горючего больше на 40 кг. Короче лишних 40 кг не помешает, А может снизить на 13 % мощность двигателя  и увеличить его ресурс.

Но в той же сети появились сообщения о преобразователе тепловой энергии в электрическую с КПД 40 % на новом принципе (не термоэлектрический метод). Пока это лабораторные экземпляры. Но какая халява открывается, мужики!!!!
 
Но в той же сети появились сообщения о преобразователе тепловой энергии в электрическую с КПД 40 % на новом принципе 

=можно ссылку или "слово-ключ"?

=немцы в войну впрыскивали в моторы МЭССЭРШМИТов водку
вместо воды\за спиной пилота была канистра свыше 100л...
 
=можно ссылку или "слово-ключ"?

Только что нашёл. Я это не стал себе копировать, так как это далекая перспектива, но память не подвела.

http://tenzo-sms.ru/razrabotki

http://tenzo-sms.ru/d/24581/d/file4487.doc
 
Но в той же сети появились сообщения о преобразователе тепловой энергии в электрическую с КПД 40 % на новом принципе (не термоэлектрический метод). Пока это лабораторные экземпляры. Но какая халява открывается, мужики!!!!
Небезызвестным RVD заявлялосьчто было разработанно и даже испытанно. Подробнее: http://www.volnovoidvigatel.ru/termotron.html
 
не понял Вашего настроения. Переведите. 

=позволил себе парафразировать украинское=хадко слушать=

имел ввиду фантастический КПД.!

не у всех электростанций такой будет\не специалист\.
 
Небезызвестным RVD заявлялосьчто было разработанно и даже испытанно.
вообще то разговор идет не об альтернативных источниках энергии, а о конкретной "переработке" тепловых "отходов" ДВС или дизеля.
А Вы тут про температуры, которые в поршневых двигателях не сыскать.
 
Реплика 2.
На  100 кВт дизель подходит постановка одного агрегата турбонаддува типа ТКР-7. При собственной массе 9 кг, развиваемая мощность его турбины (на привод компрессора) составляет 6...14 кВТ. Заменяя компрессор  малогабаритным  генератором (двумя-тремя по 4 кВт с частотой вращения 50000 об/мин и массой по 6 кг - состояние техники 35-ти летней давности), получим агрегат с весовой характеристикой, аналогичной предлагаемой Анатолием конструкции с элементами, которые ещё необходимо создать...
 
вообще то разговор идет не об альтернативных источниках энергии, а о конкретной "переработке" тепловых "отходов" ДВС или дизеля.
А Вы тут про температуры, которые в поршневых двигателях не сыскать. 
Температура выхлопных газов ДВС лежит в пределах 600-1000 гр. Если глянуть на выпускной коллектор(не выхлопную трубу), то видно как он светится. Скока там у нас держит жаропрочная сталь? И отквоченный термотрон будет работать, может с несколько меньшим, чем заявленно КПД, но явно повыше чем у эл.Пельте/Зибека. "Если повар нам не врёт" 😉 ИМХУ
На  100 кВт дизель подходит постановка одного агрегата турбонаддува типа ТКР-7. При собственной массе 9 кг, развиваемая мощность его турбины (на привод компрессора) составляет 6...14 кВТ. Заменяя компрессор  малогабаритным  генератором (двумя-тремя по 4 кВт с частотой вращения 50000 об/мин и массой по 6 кг - состояние техники 35-ти летней давности), получим агрегат с весовой характеристикой, аналогичной предлагаемой Анатолием конструкции с элементами, которые ещё необходимо создать...
А можно ещё проще/легче. Через редуктор отдавать мощность турбины обратно на вал ДВС. Минус вес, минус потери на преобразование энергии. Такое уже применялось. В автотранспорте не очень выгодно, из-за неравномерности оборотов(частые разгоны-торможения), а вот в авиации - вполне.
ИМХУ.
 
а вот в авиации - вполне.
В любом таком творении по объединению мощностей разных приводов потребуются "дополнительные мозги" для согласования их характеристик: ДВС и электродвигатеоя; ДВС и турбины. Иногда выгоднее потерять, чем сэкономить: получив добавку 5...8% мощности, приобретешь дополнительную массу 20...25 кг и более, которую придется возить постоянно. Даже о применении чистого турбонаддува до сих пор здесь спорят...  Авиация - место компромиссов.
 
Авиация - место компромиссов.

=и консерватистов!

но мы не Львы,мы экспериментаторы...

меня как и Анатолия злит расточительность ДВС-ов.
правда зимой приятно,когда кабина тёплая\проблемма у электроприводных\.
 
В любом таком творении по объединению мощностей разных приводов потребуются "дополнительные мозги" для согласования их характеристик: ДВС и электродвигатеоя; ДВС и турбины.
Кто бы спорил, но решения ведь существуют?! Центробежные, обгонные и прочие муфты/етц. например. Или вообще, жёстко соединить вал турбины и ДВС. Хай она себе на нерабочих режимах потребляет мощьность ДВС(в режиме ХХ) играя роль "турбоотдува", помните Томми расказывал про опыт с одеванием пылесоса на выхлопную трубу своего авто? На оборотах "подрыва"(~3000 -1/мин) турбина уже сравняется, а на крейсере и взлёте(основные режимы эксплуатации ЛА) будет "загонять табун" обратно.
Иногда выгоднее потерять, чем сэкономить: получив добавку 5...8% мощности, приобретешь дополнительную массу 20...25 кг и более, которую придется возить постоянно.
Вес турбины Вы озвучивали, добавим сюда редуктор, ну ещё муфту до кучи, прикинем сколько "усмирим скакунов", экономию топлива(а это тоже вес), стоимость и дополнительный головняк по "дружбе" всего этого хоз-ва... И сиди, выбирай. Хочешь лететь на пару км дальше? Будь готов "трясти мощнОй" и к недосыпу. Нафиг сие тебе не нать? Юзай проверенные решения и не жужжи.
Даже о применении чистого турбонаддува до сих пор здесь спорят...  Авиация - место компромиссов.
+48. Как и везде, собственно.
ЗЫ. Всё написанное есть моё скромное ИМХУ, не претендующее на истинность. 😉
 
созидающую злость можно только приветствовать

7.      Cisek J., „Combustion of RME with Water Emulsions on Diesel Engine”, Mi[ch281]dzynarodowa Konferencja „Biofuels for Energetics 2009, Praga 2009 r.

=в нашем Политехническом Институте исследовались солярко
-водные эммульсии.
нашли оптимум при 30% воды!

http://riad.usk.pk.edu.pl/~m-4/M46.html
 
в нашем Политехническом Институте исследовались солярко-водные эммульсии. нашли оптимум при 30% воды!
Лично был знаком с Петром Запеваловым, профессором, д.т.н., лауреатом Госпремии за работы в этой области в СССР. Где-то здесь (в какой-то теме) я выкладывал ссылку на сайт, где приведен перечень работ в этой области с 1946 года. Многое есть в сети...  А у Петра было хобби - стирлинги (даже на даче стоял и работал).
 

-я также в рамках хобби добавлял водяной пар в мой СИТРОЭН
-дизель и получал заметный рост мошности на рабочих оборотах.

замерить х-ки мотора не нашёл времени\у Богдана есть измерительный тормоз=колёса в прорезях пола\.
 

Вложения

  • Zdj__281_cie056_002.jpg
    Zdj__281_cie056_002.jpg
    127,8 КБ · Просмотры: 93
Температура выхлопных газов ДВС лежит в пределах 600-1000 гр. Если глянуть на выпускной коллектор(не выхлопную трубу), то видно как он светится. Скока там у нас держит жаропрочная сталь? И отквоченный термотрон будет работать, может с несколько меньшим, чем заявленно КПД, но явно повыше чем у эл.Пельте/Зибека. "Если повар нам не врёт"

Меня беспокоит не только та тепловая энергия, что вылетает из выхлопной трубы, а еще и та, которая снимается с радиатора.
Если глянуть на те генераторные термоэлементы, то у них ограничена максимальная температура величиной 285 градусов и КПД поднимается до 5,3 % при разнице температур 230 градусов.
Но этот предел можно обойти изменив конструкцию самого элемента. Изменение конструкции повлечёт уменьшение габаритов и снижение веса примерно вдвое.
Так что можно надеятся на прорыв в этом направлении.
Чем хороши эти генераторные термопреобразователи. Они включаются сами при включении двигателя, не гудят, не требуют смазки и их ресурс всегда больше ресурса двигателя.
 
Реплика 3.
На дизеле ЯМЗ-8502.10 мощностью 478 кВт, установлен водо-воздушный радиатор, обеспечивающий теплосъем 70000 ккал/ч (взято из какого-то описания, ссылку не помню). Т.е. для него имеем "сбежавшей" энергии в системе охлаждения 70000 ккал/ч = 20 ккал/с = 80 кДж/с = 80 кВт. Допускаем, что элементы Пельтье имеют КПД = 10% - получим "добавку" аж 8 кВт. НО это на 500 кВт-ный двигатель, а на 100 квт - 1,6 кВт - разбогатеем!
 
Реплика 3.
На дизеле ЯМЗ-8502.10 мощностью 478 кВт, установлен водо-воздушный радиатор, обеспечивающий теплосъем 70000 ккал/ч (взято из какого-то описания, ссылку не помню). Т.е. для него имеем "сбежавшей" энергии в системе охлаждения 70000 ккал/ч = 20 ккал/с = 80 кДж/с = 80 кВт. Допускаем, что элементы Пельтье имеют КПД = 10% - получим "добавку" аж 8 кВт. НО это на 500 кВт-ный двигатель, а на 100 квт - 1,6 кВт - разбогатеем! 

Спасибо за цыфры.
Считаем.
Если тепловые потери дизеля составят примерно 900 кВт, а с охлаждения снимается 80 кВт, то это означает всего примерно 9 %.
Делаем вывод - нет смысла возиться с этими потерями. Я имею в виду преобразовывать на борту в электричество.
Это была  бы головная боль работать на маленьком перепаде температур.
Выхлопные газы погорячее. А КПД преобразователя напрямую зависит от перепада температур.
Теперь осталось найти зависимость вырабатываемой мощности, ЭДС и тока, плотности тока на см[sup]2 [/sup]генераторного термоэлемента (только "спая", а не готовой конструкции) от разности температур вплоть до предельной рабочей температуры.
А там и до 14 % КПД осталось рукой подать. Так что идея не настолько глупа, что бы её игнорировать.
Для дизеля в 150 л.с.  тепловые потери примерно 250 л.с. и при возврате 14 % составят всего то 35 коней. Другими словами повышается мощность на 23%. Это пока теоретически. Ставим нормальные рамки достижимого эффекта в 80 % и получаем конкретные 28 л.с. и прибавку мощности в 18,7 %.
А если те полупроводниковые преобразователи не в состоянии работать при температуре выхлопных газов, то зти выхлопные газы разбавляем горячим воздухом от радиатора и возвращаем ещё те проблемные 9 %.
Есть за что бороться.
 
Назад
Вверх