- Откуда
- Моск. обл.
Немцы приблизились к созданию коммерческой установки по добыче топлива из воздуха
надеюсь, именно моторного топлива...🤔
надеюсь, именно моторного топлива...🤔
Некоторые размышления об особенностях горения различных топлив в различных двигателях периодического действия.
Андрей Миллер
Я люблю строить самолеты!
- Откуда
- Санкт - Петербург
Вот и ответ "электрикам" всех мастей. 🙂 Дизельное топливо и бензин форевер...🙂 Только из воздуха, воды и ВИЭ. Все становиться на свои места, только вот электромобилю места то нет.
- Откуда
- Моск. обл.
Немцы приблизились к энергетическому каннибализму (не о том, как люди едят друг друга)...😢
З.Ы. КМК.
Последнее редактирование:
Андрей Миллер
Я люблю строить самолеты!
- Откуда
- Санкт - Петербург
Любовь (Грета) зла... 🙂
Затерялись счётные палочки, а без них могу ошибиться и выдать желаемое за действительное.
Давайте попробуем "посчитать" вместе, какую долю Н2 от Nобщ нужно подвергнуть диссоциации, чтобы поглотить всю теплоту сжатия в ДВПТ.
К примеру, с нижеперечисленными исходными данными.
1. Объём рабочей камеры Vраб цилиндра =500 куб.см.
2. Объём ("мёртвый объём") вытеснительной полости Vвп =100 куб.см.
3. Суммарный объём, заполненный водородом, Vраб + Vвп = 600 куб.см.
4. Начальное давление водорода = 15 кг/кв.см.
5. Начальная температура рабочего газа (она же конечная) = 400 гр. К
6. Процесс сжатия - изотермический от "начала до конца".
7. Диссоциации подвергаются только молекулы водорода, находящиеся в "преддиссоциационном" состоянии (на грани), т.е. затраты активирующей энергии не учитываются, т.е. равны нулю (для упрощения расчетов).
8. Изменениями давления от диссоциации молекул и от рекомбинации атомов - пренебрегаем, т.к. эти процессы происходят одновременно (в ходе одного такта сжатия).
Нужно рассчитать теплоту сжатия Qсжатия, которую необходимо вывести из "рабочего цикла", для обеспечения изотермичности процесса сжатия.
При изотермическом сжатии от рабочего тела отводится теплота в количестве, равном затраченной на сжатие работе.
Водород диссоциирует с превращением двухатомного водорода в атомарный H2> 2H, с затратой энергии около 400 Мдж/кмоль (100 000 кал/моль), то есть при диссоциации "нашего возбужденного" водорода будет поглощаться 100 000 кал/моль.
(Источник: https://gufo.me/dict/bse/Атомно-водородная_сварка )
При рекомбинации Nрек атомов водорода выделяется теплота Qрек .
(Удельное тепловыделение водорода при рекомбинации Н + Н = Н2 + 100 000 кал/моль)
Допустим она равна поглощенной при диссоциации теплоте - ранее поглощенной теплоте сжатия (при условии, что нет "прихвата" теплоты из "физического вакуума/эфира" через гидринные состояния возбужденного водорода), т.е. Qрек = Qсжатия.
Отсюда находим Nрек = Qсжатия/100 000 кал/моль.
Доля молекул водорода, участвующих в "переносе" теплоты сжатия равна = Nрек /Nобщ х 100%
Как только сосчитаю Qсжатия - будет получен ответ.
Если кому-то удастся сосчитать побыстрее - буду рад узнать ответ и сравнить его со своим.
Последнее редактирование:
Отвечаю на неясность: как пропустить водород через активирующую энергию в рабочем цилиндре ДВПТ по патенту ИЗ №2745467 (fips.ru) .
(КМК), при увеличении объёма плазменно-вихревой рабочей камеры с подводом теплоты происходит истечение сжатого рабочего газа из вытеснительной полости через тангенциальные каналы с «обратным» пристеночным завихрением (по типу «swirl») и осевым движением фронта вихревого потока (от головки к поршню) уже в плазменно-вихревой рабочей камере с отбором теплоты за счет расширения газа с совершением полезной работы по перемещению поршня.
При завихрении «swirl» рабочего газа в плазменно-вихревой рабочей камере - величина вектора его тангенциальной скорости резко увеличивается от нуля (на цилиндрической стенке) до максимума, а затем плавно спадает до нуля в радиальном направлении к оси.
При взаимодействии осевого фронта «обратного» пристеночного завихрения рабочего газа с поверхностью поршня – в плазменно-вихревой рабочей камере возникает внутренний «возвратный» приосевой "узенький тонкий" поток рабочего газа в осевом восходящем направлении от поршня к головке цилиндра (в котором и осуществляется принудительная диссоциация водорода).
Это "явление" хорошо известно, в т.ч. для вихревых камер сгорания ДВС.
В качестве плазмообразующего воздействия для активации рабочего газа с его принудительной радикализацией и саморелаксацией вполне успешно и практически несложно может быть реализован безэлектродный микроволновый (сверхвысокочастотный) СВЧ-разряд, инициатором которого выступает высоковольтный искровой разряд (искра) от свечи зажигания.
Для «пробоя» рабочего газа, в условиях его высокой компрессии, и осуществления СВЧ-разряда - требуется вводить очень высокий уровень СВЧ мощности, который может быть уменьшен, если рабочая камера с подводом теплоты выполнена в виде цилиндрического объёмного СВЧ-резонатора.
Для этих целей наиболее подходящими являются электромагнитные волны типа Е на её моде Е010 цилиндрического объёмного резонатора.
По структуре электромагнитного поля Е010 вектор Е напряженности электрического поля параллелен оси цилиндрического объёмного резонатора, максимален на оси и уменьшается до нуля на металлических цилиндрических стенках.
Именно в локализации максимума напряженности электрического поля, совпадающей с областью максимума осевой скорости «возвратного» приосевого потока рабочего газа восходящего от поверхности поршня к головке цилиндра, возникает СВЧ-разряд, воздействием которого и осуществляется принудительная радикализация (эндотермическая плазмохимическая реакция разложения) рабочего газа, с поглощением теплоты сжатия продуктами реакции, и перенос потоком продуктов реакции распада (электронов, радикалов) к головке и стенкам плазменно-вихревой рабочей камеры для их саморелаксации (экзотермической реакции восстановления исходных или синтеза других молекул рабочего газа) с выделением на металлической поверхности головки и стенок нагревателя ранее поглощенной теплоты, используемой затем для нагревания рабочего газа в такте расширения с целью производства полезной механической работы.
Так, возможно, и осуществляется "местное" безэлектродное воздействие активирующей энергии на "наиболее близкую и готовую к диссоциации", сосредоточенную во внутреннем «возвратном» приосевом "узеньком тонком" потоке рабочего газа в осевом восходящем направлении от поршня к головке цилиндра, часть рабочего газа в процессе сжатия.
Вы выразили просьбу разъяснить. Насколько понимаю - ответил (ИМХО).
Последнее редактирование:
- Откуда
- Санкт-Петербург
и нахрена такие навороты в воронежском зоопарке?
JohnDoe
Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
- Откуда
- где-то в России....
"Все моря на луц извели, родной!"©Кин-дза-дза😁
- Откуда
- Моск. обл.
Спасибо. Ход Ваших мыслей ясен.
Некоторые прикидки - чтобы диссоциировал весь водород в Вашем примере 0.6 л при 15 атм нужна энергия в
(0,400 / 22,4) × 0,6 × 15 = 0,16071428571 МДж (если КПД процэсса 100%) и так на каждом ходе поршня ДВПТ. В зависимости от длительности процесса можете посчитать необходимую мощность
Некоторые прикидки - чтобы диссоциировал весь водород в Вашем примере 0.6 л при 15 атм нужна энергия в
(0,400 / 22,4) × 0,6 × 15 = 0,16071428571 МДж (если КПД процэсса 100%) и так на каждом ходе поршня ДВПТ. В зависимости от длительности процесса можете посчитать необходимую мощность
Если неправ или ошибся - укажите ошибку и поправте цифирь...
1. Не могу понять: зачем подвергать диссоциации весь водород в цилиндре ДВПТ - речь шла о диссоциации части, необходимой для поглощения теплоты сжатия водорода и обеспечения (как минимум) изотермичности процесса. Если увеличивать сверх этого количества - процесс сжатия может стать эндотермическим (при уменьшении объёма сжатия - будет повышаться давление водорода с понижением температуры). Вы этого хотите???
В цилиндре 0,6 л при 15 атм и 400 К находится 0,3 мол водорода, для изотермического сжатия которого от V1 (0,6 л) до V2 (0,1 л) требуется диссоциация совсем малой доли молекул водорода (эта доля рассчитывается согласно посту # 265).
2. Минимальная микроволновая мощность, которая может обеспечить СВЧ-разряд в плазменно-вихревой рабочей камере ДВПТ, должна быть рассчитана (в нашем примере) для давлений водорода от 15 атм и выше. И она должна рассчитываться именно из условия "безотказности" пробоя при этих давлениях и температурах.
Как она соотнесется с энергией, необходимой для диссоциации доли водорода, необходимой для поглощения теплоты сжатия - мне пока неизвестно, но есть предчувствие, что этой мощности будет предостаточно с избытком. (ИМХО)
Могу только предположить, что от "печного" магнетрона можно получить непрерывную СВЧ-мощность порядка 2,5-5,0 кВт.
Будет ли её достаточно для СВЧ-разряда или придётся дополнительно использовать радиоизотопный источник начальной ионизации - тоже пока неизвестно.
Здесь, возможно, есть некоторый плюсы:
а) «поглощенная» газом плазмообразующая СВЧ-энергия не теряется безвозвратно, а в «объёме теплового эквивалента» преобразуется в полезную механическую работу;
б) учитывая, что воздействие плазмообразующей энергией на рабочий газ необходимо только при его сжатии, что составляет половину периода двухтактного рабочего процесса ДВПТ – один магнетрон можно применять для «запитывания» двух противофазных цилиндров двухтактного двигателя. То есть для широко распространенных компоновок 4-х цилиндрового гибридного двигателя (с двумя парами противофазных цилиндров) – достаточно двух магнетронов с двумя «тройниковыми» делителями СВЧ-мощности и отрезков направляющих каналов (волноводов, коаксиальных радиочастотных кабелей).
Последнее редактирование:
- Откуда
- Моск. обл.
Что ж Вы расчет изотермического процесса то "не того"... А за ДВПТ топить беретесь. Ну да ладно...
Q cж_изотерм. = MмолейН2*[R]*Тгр.К*ln(V2/V1)
0,3*8,314*400*ln(0,0001/0,0006)=−1 787,6 Дж.
это за один цикл двухтактного процесса. При вполне реальных 1500 мин-1 ДВПТ это за 0,02 с. соответственно. Т. е. от сжимаемого Н2 необходимо отводить 36 кВт тепла за счет активации диссоциации энд плазменных вихрей.
з.ы. поправьте, если что то не так.
Последнее редактирование:
"Что ж Вы расчет изотермического процесса то "не того"..."???!!!
Да нет - "того"!!!
Давно сосчитал - выжидал участия заинтересовавшихся. Спасибо Вам, что откликнулись!!!
Результат расчёта Q cж_изотерм. примерно такой же, как у Вас ( разницу можно объяснить тем, что точное количество молей водорода в объёме цилиндра ДВПТ составляет 0,27 мол).
Сосчитал и долю молекул водорода в цилиндре, которую необходимо подвергнуть диссоциации для поглощения этого количества теплоты изотермического сжатия: она составляет примерно 1,5%, надеюсь - вы получили такой же результат?!
То есть, достаточно "выделить" из всего количества молекул 1,5%, желательно, наиболее близких к акту диссоциации (по возбужденному состоянию), осуществить над ними "активирующее действо" (т.е. "как бы подтолкнуть") - и состоявшаяся их диссоциация поглотит теплоту сжатия ...
В соответствии с "распределением Максвелла" молекул газа по скоростям - таких возбужденных молекул водорода найдется и поболее 1,5% ! (ИМХО)
"Сепаратором" таких "возбужденных" молекул водорода при этом выступает своеобразный "демон Максвелла": плазменно-вихревая рабочая камера, выполненная в виде вихревой трубки "РАНКА-ХИЛЬША", и эффект "сволакивания" внешнего вихря типа «swirl» в тонкий возвратный внутренний, описанный, например, Шихириным В.Н в "торовых технологиях"! ТОРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ – ОСНОВА ЭЛАСТИЧНОЙ МЕХАНИКИ (arbuz.uz)
Не могу понять другого: зачем вы считаете общее количество теплоты сжатия, которое необходимо отводить от сжимаемого водорода за время работы ДВПТ???
Тогда нужно считать и количество теплоты сжатия "ВВЕДЕННОЕ" в цикл в такте расширения - получится "баш на баш"!
Ведь смысл в том, что теплота сжатия из цикла ДВПТ не выводится, а просто переносится из такта сжатия в такт расширения, ибо в такте сжатия теплота сжатия переносится из пространства (эпицентром является "место СВЧ-разряда" - осевой "ствол") сжимаемого объёма водорода на теплоаккумулирующую поверхность головки и стенок камеры, выполняющих роль регенеративного теплового аккумулятора и которые с водородом, находящимся в объёме не взаимодействуют (точнее - слабо взаимодействуют) в такте сжатия, но начинают взаимодействовать в "полную силу" в такте расширения при "ометании" рабочим газом за счёт вихревого "прижатия к стенке".
При этом от головки и стенки рабочей плазменно-вихревой рабочей камеры в такте расширения отбирается как ранее с*аккумулированная теплота сжатия, так и теплота нагрева от сгорания ТВС в камере ДВС.
Последнее редактирование:
Вы совершенно правы - всё так!!! Только может быть не 36 кВт, а 3,6 кВт???
И что - без диссоциации водорода через "холодильник" в окружающую среду разве не такое же количество теплоты сжатия БЕЗВОЗВРАТНО необходимо "сбрасывать" для осуществления изотермического сжатия???
Ответ: точно такое же!!!
Вот поэтому в ДВПТ (типа Стирлинг) используют громоздкие пассивные (в виде металлической "набивки") регенераторы теплоты, да + к этому делают мощное жидкостное охлаждение сжимаемого рабочего газа с "развитыми" радиаторами!!!
Здесь же (в "нашем" примере), в случае успешной диссоциации и рекомбинации водорода с выделением теплоты сжатия, проблема одна: хватит ли теплоаккумулирующих возможностей головки и стенок нагревателя, то есть не расплавятся ли они (их внутренняя поверхность). Особенно "критичны" трущиеся поверхности (гильза-поршень)???
Только надо учитывать, что в процессе расширения происходит отбор теплоты от головки и стенок нагревателя с преобразованием в полезную работу, так что за счёт управления степенью диссоциации и степенью нагрева от сгорания ТВС можно не превышать предельно допустимую рабочую температуру поверхности головки и цилиндрических стенок нагревателя, не допуская деструктивного разрушения от перегрева. И при этом - внешний "холодильник" вже никто "не отключает"(ИМХО)
Последнее редактирование:
А, если считать точнее: -1 787,6 Дж /0,02 с = -89,380 кВт !?
Если же "усреднить" на оба такта "сжатия-расширения": - 89,380 кВт /2 = - 44,69 кВт
При совокупном учете теплодвижения в такте "сжатия-расширения"
результирующая теплопередача поверхностям нагревателя= -89,380 кВт + 89,380 кВт =0
Последнее редактирование:
- Откуда
- Моск. обл.
Да, конечно,ж 89,380 кВт... дал маху, бывает......
Согласен - бывает ...
Нет ясности: почти 90 кВт тепловой нагрузки на поверхность головки и нагревателя в плане прочности - это много или нормально???
Пытаюсь найти информацию о способностях металлических поверхностей выдерживать "бомбардировку" тепловой энергией такого уровня.
По Стирлингам попадалась инфа о предельных значениях удельной теплопередачи материалов нагревателя, она составляла (ЕМНИП) 10 кВт/кв.см.
А вот по "бомбардировке" тепловой энергией не встречалось.
Андрей Миллер
Я люблю строить самолеты!
- Откуда
- Санкт - Петербург
В ракетных двигателях и не такое бывает. Правда там есть свои ноу хау. Да и ресурс у них не на первом месте.
- Откуда
- Моск. обл.
Не считал. Не получал. Откуда взяты 1.5% , и какая д.быть Т у этих 1.5 % "Н+" чтобы отнимать в каждом цикле 1.8 кДж теплоты? КМК немного ниже абс. 0...
Для современных конструкций вихревых трубок Ранка -Хилша величина изоэнтропного кпд (одного из основных показателей энергетической эффективности устройств) в среднем 15-20 % и не превышает отметку в 40 % для режима наибольшей холодопроизводительности. Стоит ли вообще вязаться с этим устройством, которе к тому же непонятно как работает
- Откуда
- Моск. обл.
Когда в ЖРД и "не такое бывает", то на Луну летят не астронавты, а пацаки... На пепелацах...
Да, с вихревой трубкой не всё понятно, и её эффективность не "на высоте".
В обсуждаемой конструкции плазменно-вихревой камеры ДВПТ вихревая труба является не самоцелью, а следствием конструктивного решения.
Откуда взялись 1,5 %? Отвечаю.
Nрек. = (Q cж_изотерм./ 400 кДж/моль) / MмолейН2 * 100%
400 кДж/моль это 400 Мдж/кмоль. Водород диссоциирует с превращением двухатомного водорода в атомарный H2> 2H, с "поглощением" энергии около 400 Мдж/кмоль (100 000 кал/моль) из поста #265.
Nрек. = (1 787,6 Дж /400 000 Дж/моль) / 0,3 моль * 100% = 1,489 %
То есть примерно 1,5% молекул Н2 из объёма цилиндра 0,6 л (в возбужденном состоянии "на грани" преддиссоциации) при диссоциации на атомы водорода могут "поглотить" из объёма, а затем при рекомбинации "выделить" на поверхности Q cж_изотерм. в количестве 1 787,6 Дж. (ИМХО).
Similar threads
