Некоторые размышления об особенностях горения различных топлив в различных двигателях периодического действия.

[Kim]

А как отводить тепло от поршня в бесшатуннике? Он же уже не прижимается плотно к цилиндру. Это надо продумывать подачу масла в поршень, как, наверное в крейцкопфных дизелях. Одну проблему решаешь, другая появляется.
Все молчу! Знаю, что тема не об этом. 🙂

На двигателе Ситроен-Пежо dw8 стоят форсунки охлаждения поршней. А двигателю в данном виде более четверти века. А он - лёгкая переделка XUD, который выпускался ещё почти столько же до того.

Все задачи решаемы.
Не будем отвлекаться на вбросы про бесшатунники.

 

[Kim]

Если ничего не получается,
сделайте вид, что вы именно к этому и стремитесь.
Главное - красиво назвать.

Когда-то в дизелях были простые форсунки и невозможно было менять давление впрыска.
А при наличии турбонаддува плотность воздуха на различных режимах отличается разительно.
Давление настраивалось на режимы полной мощности.
На малых нагрузках давление становилось избыточным и топливо долетало до стенок.

А давайте назовём это ПЛЁНОЧНЫМ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕМ!!!!
Типа топливо специально долетает до стенки, там потихоньку испаряется и нежно сгорает...

Потом научились делать форсунки, появился common rail и о плёночном смесеобразовании не вспоминают...

 

[Kim]

Возникает желание - разделить флаконы и найти "формулу" универсального топлива.

У нас несколько иная цель - создание двигателя, которому не нужно "универсальное" топливо.

Двигатель должен жрать любую жидкую дрянь, но очень немного, выдавая требуемую мощность при малом весе,
не изнашиваясь и не ломаясь.

 

[KarnoKul]

У нас несколько иная цель - создание двигателя, которому не нужно "универсальное" топливо.

Двигатель должен жрать любую жидкую дрянь, но очень немного, выдавая требуемую мощность при малом весе,
не изнашиваясь и не ломаясь.

Так в этом-то, на мой взгляд, и есть истоки всех проблем ДВС.

Эта "...любая жидкая дрянь..." , по сути, участвует в создании огромного количества вариантов "рабочего тела" двигателя со своими характеристиками и одновременно в создании огромного количества вариантов горючей смеси, как источника теплоты для нагрева рабочего тела, со своими особенностями горения.
Отсюда - общее множество, это не просто перемножение этих вариантов, а количество сочетаний из N по M, что гораздо больше, если мне не изменяет память по некоторым моментам высшей математики.

При таких условиях : "У нас несколько иная цель - создание двигателя, которому не нужно "универсальное" топливо" - несколько сложнее и несбыточнее, чем создание "перпетум мобиле второго рода" (ИМХО).

Почему и завел речь о разделении флаконов: в одном флаконе сжигаем любую дрянь "с хорошим горением" и экологичным выхлопом, получая пусть малую мощность, но достаточное количество теплоты для другого флакона, в котором нагреваемый рабочий газ (рабочее тело с хорошими параметрами) производит требуемую механическую мощность.

А "универсальное топливо" - это такая субстанция, которая в одном флаконе участвует в создании ГС, а в другом - РТ.

 

[kamuta]

Водород.
Водород стоит особняком от остальных газов.
При кажущихся преимуществах: выхлоп – водяной пар, можно производить из воды… и это всё.
А вот недостатки гораздо существеннее.
Водород проникает сквозь сталь, насыщая её и изменяя прочностные свойства. Обычное хранение в баллонах в сжатом виде уже представляет сложность. Есть материалы, под не очень большим давлением поглощающие большое количество водорода, но это не устраняет указанного выше недостатка, да и плотность хранения далека от плотности жидких топлив.
В отличие от прочих газов водород имеет слишком широкий диапазон воспламеняемости в воздухе, что делает его очень опасным – малейшая протечка (см.выше) становится пожаро- и взрывоопасной.
Похоже, водородная энергетика – большое разводилово, на которое ведётся Россия.

Преимущества совсем не кажущиеся:
1. Весовая отдача (главный параметр для ЛА!) - в 3 раза больше энергии чем у бензина... 5кг хватает авто под 2 тонны на 500км пробега (и это при низком кпд нынешних топливных элементов)...
2. Можно заправлять дома от розетки дешевле бензина... включил на ночь и бак полный - чем не аккумулятор?
3. При температуре жидкого водорода многие металлы становятся сверхпроводниками первого рода, т.е. легко сделать электродвигатель и генератор с большими токами и кпд (разве не о сотнях лошадиных сил мечтает весь форум?)
Низкая температура позволит решить проблему охлаждения двигателя (водород всё равно надо будет подогревать), а также легко обеспечить любое нужное давление хоть жидкого хоть газообразного водорода... ЛА имеет преимущество в виде большой площади поверхностей, поэтому проблем с нагревом не будет...
А вот недостатки как раз кажущиеся:
1. "Водород проникает сквозь сталь" - практика показала что нержавейка отлично решает эту проблему...
2. "хранение в баллонах в сжатом виде" - гораздо проще хранить в сосудах дьюара в жидком виде - сфера из нержавейки 0.4 отлично держит вакуум (в серийном ЛА будет 0.6-0.8)... затраты энергии на охлаждение минимальны (до 2-3% тока генератора на работающем ЛА и включаем в розетку на парковке)...
3. "Опасность водорода" - проблема легко решается установкой СУ в герметичный отсек фюзеляжа заполненный гелием с предохранительным клапаном в виде трубочки с автоподжигом в верхней, защищенной от обдува области - при утечке будет гореть факел... Есть мысль на первых ЛА сделать этот маленький факел специально и вывести картинку на экран чтобы успокоить неспокойных... При аварии жидкий водород заморозит всё вокруг, поэтому бак можно сбрасывать первым (в том числе и автоматически)...

 

[Андрей Миллер]

А как отводить тепло от поршня в бесшатуннике? Он же уже не прижимается плотно к цилиндру. Это надо продумывать подачу масла в поршень, как, наверное в крейцкопфных дизелях. Одну проблему решаешь, другая появляется.
Все молчу! Знаю, что тема не об этом. 🙂

И об этом тоже. В бесшатунниках не выделяется тепло от трения поршня о стенку цилиндра. ВЫ же сами об этом написали. Кроме того даже на ВАЗовских двигателях бывает стоят форсунки для охлаждения поршня маслом. Проблема не стоит ничего!

 

[KarnoKul]

... Водород.
Водород стоит особняком от остальных газов.

... Прочие газы.
... В последнее время начали широко продвигать метан....

Еще раз спасибо за поднятую тему, ибо в ней есть что-то основательное и фундаментальное для всего теплового двигателестроения.

Представляется (ИМХО), что перспективными "универсальными топливами" будут:
- водород (сжиженный);
- метан (сжиженный);
- смесь Н2 + СН4;
- смесь Н2 + СО (синтез-газ).
По метану смущает борьба "зеленых" за прекращение углеродных выбросов в атмосферу при работе ДВС.
По водороду - жёсткое "горение" водородо-воздушной смеси в камере ДВС.

 

[Kim]

Так в этом-то, на мой взгляд, и есть истоки всех проблем ДВС.

Эта "...любая жидкая дрянь..." , по сути, участвует в создании огромного количества вариантов "рабочего тела" двигателя со своими характеристиками и одновременно в создании огромного количества вариантов горючей смеси, как источника теплоты для нагрева рабочего тела, со своими особенностями горения.
Отсюда - общее множество, это не просто перемножение этих вариантов, а количество сочетаний из N по M, что гораздо больше, если мне не изменяет память по некоторым моментам высшей математики.

При таких условиях : "У нас несколько иная цель - создание двигателя, которому не нужно "универсальное" топливо" - несколько сложнее и несбыточнее, чем создание "перпетум мобиле второго рода" (ИМХО).

Почему и завел речь о разделении флаконов: в одном флаконе сжигаем любую дрянь "с хорошим горением" и экологичным выхлопом, получая пусть малую мощность, но достаточное количество теплоты для другого флакона, в котором нагреваемый рабочий газ (рабочее тело с хорошими параметрами) производит требуемую механическую мощность.

А "универсальное топливо" - это такая субстанция, которая в одном флаконе участвует в создании ГС, а в другом - РТ.

количество сочетаний из N по M составляет Mфакториал разделить на Nфакториал. Количество минимальное.
Это дискретный подход.
Тут несколько иначе.
Два фактора составляет двумерную поверхность (плоскость).
Три фактора - трёхмерную (горы и долины). Верхние и нижние точки этих гор составляют искомые точки.
А в нашем случае размерность несколько побольше - К. Получается К-мерная поверхность, на которой нужно найти эти самые взлёты и падения.

Я писал отзыв на изобретение "перпетум мобиле второго рода".
Дело знакомое и несложное.

Ваше описание разных флаконов давно изобретено (Стирлинг) и даже широко использовалось (паровая машина).

 

[KarnoKul]

... Ваше описание разных флаконов давно изобретено (Стирлинг) и даже широко использовалось (паровая машина).

Согласен.
И хотелось бы уточнить: не просто ДС (двигатель Стирлинга), а именно ДС+ДВС !!!

А вот простых реальных устройств типа ДС+ДВС пока не встречалось.
Да и паровой машины не с котлом, а с нагревателем типа ДВС тоже не попадалось!?
Неправду говорю - все же попадались патенты: ДВС с перегревом охлаждающей жидкости и получением пара для вращения дополнительной турбины.

 

[Kim]

Согласен.
И хотелось бы уточнить: не просто ДС (двигатель Стирлинга), а именно ДС+ДВС !!!

А вот простых реальных устройств типа ДС+ДВС пока не встречалось.
Да и паровой машины не с котлом, а с нагревателем типа ДВС тоже не попадалось!?
Неправду говорю - все же попадались патенты: ДВС с перегревом охлаждающей жидкости и получением пара для вращения дополнительной турбины.

На судах вовсю используются утилизационные котлы - Ваше желанная схема.

Придумать что-либо новое проблематично - придумано уже столько,
что нужно просто сделать разумное сочетаное...

 

[Kim]

Газы как топливо хороши в стационаре.
А ещё лучше как сырьё для химии.
На транспорте это куча проблем.
В авиации - раздолье для мазохистов.

Таковым - удачи с сосудом Дьюара!!!!

На площади встретился отряд ОМОНа с демонстрацией мазохистов.
Никогда ещё обе стороны не получали столько удовольствия.

 

[A&Ts]

Представляется (ИМХО), что перспективными "универсальными топливами" будут:
- водород (сжиженный);
- метан (сжиженный);
- смесь Н2 + СН4;
- смесь Н2 + СО (синтез-газ).

- Метан по совокупности требований к моторному топливу на 100 % соответствует требованиям РП поршневых двигателей с воспламенением от искры. Сконструированный специально для него двигатель может иметь практически "дизельный" КПД. При единственном минусе - проблемы с хранением топлива на борту транспортных средств.

 

[kamuta]

Придумать что-либо новое проблематично - придумано уже столько,
что нужно просто сделать разумное сочетаное...

Правильно - и самое главное не бояться (только представьте как в 19 веке боялись целого бака бензина... а другие в это же время возили нитроглицерин вагонами)... 🙂
Троллейбусники подарили целый ящик графитовых контактов - по идее он должен быть очень дешевым... почему из него не делают цилиндры и поршня?

 

[Андрей Миллер]

Правильно - и самое главное не бояться (только представьте как в 19 веке боялись целого бака бензина... а другие в это же время возили нитроглицерин вагонами)... 🙂
Троллейбусники подарили целый ящик графитовых контактов - по идее он должен быть очень дешевым... почему из него не делают цилиндры и поршня?

Нет по настоящему объективных оценок техники. Если оценку дают артиллеристы то пушки там главные, если ракетчики, то ракеты.
У троллейбуса куча химер - якорь электродвигателя троллейбуса имеет массу 147 кг., а ведь есть еще статор и два тролля с указанными контактами. Надо над дорогой протянуть два провода почти из чистой меди и тд. При этом "артиллеристы" назвают это чистым транспортом. Но даже на глаз - дуга между контактами окисляет азот воздуха и получается газ грязно - желтого цвета, та же окись азота, что в дизелях. 🙂
Сколько чего, где никто не исследовал - не замеченная начальством проблема проблемой не является.
Возьмем аккумуляторные электромобили, все сразу приводят КПД электродвигателя - более 90%!!! Бъет наповал.
Я все таки как конструктор смотрю иногда в чертежи и вижу - аккумулятор там есть!😳
Спрашиваю, а какой КПД у аккумулятора? Все впадают в ступор. Мужики не знают! А ведь его надо умножать на 0,9! И не только его!
Нет - конструктор страшная профессия 😢

 

[JohnDoe]

2. Можно заправлять дома от розетки дешевле бензина... включил на ночь и бак полный - чем не аккумулятор?

Электрички обходятся дешевле бензинок СЕЙЧАС только по причине отсутствия массового спроса на зарядку электро транспортных средств. Как только электромобилей, саолетов, катеров станет много, то цена на кВт взлетит ракетой. Генераторных мощностей уже кое-где и сейчас не хватает. Так что, "Верховину-6" из гаража выкидывать не стОит. На будущее.😉
ИМХУ

 

[A&Ts]

подарили целый ящик графитовых контактов

Вам таки сам Бог велел РБМК+ДС строить...

 

[KarnoKul]

Газы как топливо хороши в стационаре.
А ещё лучше как сырьё для химии.
На транспорте это куча проблем.
В авиации - раздолье для мазохистов.

Тогда лучше топлива, чем смесь назкооктанового бензина, соляры и воды придумать сложно !!!

 

[JohnDoe]

Тогда лучше топлива, чем смесь назкооктанового бензина, соляры и воды придумать сложно !!!

Вы про сырую нефть сейчас?😁

 

[Kim]

Преимущества совсем не кажущиеся:
1. Весовая отдача (главный параметр для ЛА!) - в 3 раза больше энергии чем у бензина... 5кг хватает авто под 2 тонны на 500км пробега (и это при низком кпд нынешних топливных элементов)...

- Машенька, говорят, что ты в детском саду ругаешься матом...
- #издят...

 

[Kim]

Преимущества совсем не кажущиеся:
2. Можно заправлять дома от розетки дешевле бензина... включил на ночь и бак полный - чем не аккумулятор?

Помимо розетки нужно ещё влить ведро воды и насыпать кило поваренной соли.
В бак пойдёт водород.
На другом электроде будет хлор- очень полезная штука - химическое оружие Первой Мировой
Ну и в реакторе останется едкий натр