• Если у вас не получилось войти, инструкция для пользователей находится тут. Если вы ее прочитаете, узнаете куда написать если "ничего не получается!". Не бойтесь, мы вас не бросим в беде.

    Если коротко, пароль старый. Если пароль забыли, а почту помните, воспользуйтесь функцией восстановления пароля (она работает!).

    Вопросы, замечания и пожелания можно оставлять в специально созданной ветке, где вам обязательно ответят!

Об использовании избыточного тепла ДВС в паросиловом цикле

kroolov

Новичок на форуме
Откуда
тверь
                         
   На эту тему существует много предложений и патентов, простых и экзотичных, но в реальную практику они не вошли. Неужели так трудно совместить эти два типа тепловых машин? (хотя их совмещение дает неоспоримые преимущества, как в КПД, так и в тяговых свойствах двигателя). Ведь существующий прогрессивный ДВС уже содержит все необходимые для этого элементы. Их только следует модифицировать.
   Действительно, вот основные элементы паросиловой установки по ходу движения рабочего тела: котел-испаритель, пароперегреватель, турбина (или паросиловой цилиндр), конденсатор, питательный циркуляционный насос.
   А вот существующие элементы в ДВС, могущие играть аналогичную роль при соответствующей модификации ДВС: рубашка охлаждения, глушитель и коллектор выхлопных газов, турбина и компрессор (турбонаддув), радиатор охлаждения, циркуляционный насос (помпа).
   Рассмотрим, какой модификации или замене должны подвергнуться эти элементы ДВС.
   1. Рубашка охлаждения выполняется в виде конструкции, включающей трубчатые полые элементы, где происходит кипение и испарение рабочего тела с получением насыщенного пара высокого давления.
   2. Внутри коллектора выхлопных газов (глушителя) помещается оребренная стальная труба в качестве пароперегревателя, рассчитанная на соответствующее давление пара, образуя таким образом теплообменник типа «труба в трубе».
   3. Турбонаддув заменяется паросиловым цилиндром (цилиндрами) с клапанами.
   4. Радиатор охлаждения, рассчитанный на отрицательное давление до 1 атмосферы, становится конденсатором.
   5. Циркуляционный насос-помпа заменяется поршневым насосом, рассчитанным на высокое давление, но весьма малых расход.

                                    О некоторых особенностях технологии и эксплуатации.

   Наиболее сложным в данной модификации ДВС является превращение рубашки охлаждения в котел-испаритель, включая конструктивное оформление испарительных элементов для обеспечения эффективного теплоотвода при высоком давлении.
   Пусть рабочим телом является вода, например, при давлении 50 ат с температурой кипения 260 град С. Последнее возможно при условии изготовления наиболее теплонагруженных деталей ДВС из чугуна; такие детали (головки цилиндров и др.)  могут эксплуатироваться до температуры 350 град С (легированный чугун до 400 град С) [1].   
   Суть в том, что процесс теплоотвода может быть обеспечен более высокотемпературным теплоносителем при меньшей разности температур, т.к. в оптимальном режиме испарения и циркуляции (пузырьковое кипение) коэффициент теплоотдачи от греющей поверхности к рабочему телу становится намного выше, чем при обычной циркуляции охлаждающего жидкого агента. При этом охлаждение относительно «холодных» элементов поршневой группы уменьшается, уменьшаются также температурные контрасты, а двигатель становится более «теплым», что снижает обратимые тепловые потери в процессе расширения и увеличивает полезную работу.
   Необходимым условием является полное заполнение водой при входе в систему и далее в виде паро-водяной смеси котла-испарителя и ее циркуляции в количестве, обеспечивающем поступление в пароперегреватель именно насыщенного пара. Ориентировочно, соотношение расхода воды в к расходу топлива 6 : 1.
   В пароперегревателе-теплообменнике пар повышает свою температуру, а выхлопные газы, соответственно, снижают свои давление и температуру, передавая около половины уносимого ими тепла пару (для более полного использования следует также подогревать воду перед подачей в испаритель).
   В паросиловом цилиндре в такте расширения пар совершает работу, причем в процессе выпуска на поршень может действовать дополнительный положительный импульс в случае, если давление в конденсаторе окажется меньше давления выпуска.
   При условии теплоизоляции греющих элементов в целом можно использовать в паросиловом цикле около 2/3 общих тепловых потерь, т.е. примерно 40% от всего тепла, выделяемого при сгорании топлива. КПД паросилового цикла в данном случае, конечно, будет меньше КПД больших паросиловых установок, допустим 20%. Тогда в полезную работу можно превратить дополнительно 0.2*0.4*100 = 8% исходной тепловой энергии топлива. 
   Очевидно, в схему двигателя следует также ввести некоторые элементы регулирования для стабилизации и оптимизации режима, обычные для паросиловых установок.

   Таким образом, в целях использования избыточного тепла в ДВС в паросиловом цикле следует проводить отвод тепла высокотемпературным охладителем при меньшем градиенте температур и более высоком коэффициенте теплоотдачи от охлаждаемых элементов двигателя к охладителю. При этом также уменьшаются обратимые тепловые потери, что должно привести к увеличению одновременно и КПД цикла внутреннего сгорания. Наиболее сложным в такой модификации, по мнению автора, является разработка конструкции рубашки-испарителя.


   1. Чернышов Г.Д., Хачиян А.С., Пикус В.И. Рабочий процесс и теплонапряженность автомобильных дизелей. М., «Машиностроение», 1986 г.
 

CINN

Я люблю вертолёты!
Откуда
Уфа, Россия.
Компания BMW показала свою новую систему «Турбопаровик» (Turbosteamer), которая призвана утилизировать до 80% энергии, бесполезно уходящей в атмосферу с горячими выхлопными газами обычного ДВС.
http://www.membrana.ru/particle/9495
 

georgy31

Я люблю строить самолеты!
Новость то с бородой. За 10 лет признана полная бесперпективность такого действа. ;D
 

kroolov

Новичок на форуме
Откуда
тверь
TsAI
право, что с бородой... даже диссертации писАлись и опытные образцы испытывались
Спасибо, прочитал. Просто одних энтузиастов из не самого сильного МГИУ недостаточно для технически совершенного и изящного решения такой проблемы, достойной более сильных умов.
 

georgy31

Я люблю строить самолеты!
Спасибо, прочитал. Просто одних энтузиастов из не самого сильного МГИУ недостаточно для технически совершенного и изящного решения такой проблемы, достойной более сильных умов.
"Сильность" умов, это понятие относительное. Ну натаскали их в тупых винтовых характеристиках, средних давлениях по больнице, а мыслить творчески не научили. Как сказал один умный человек:"Стену проламывают неординарные одиночки, а  "сильные" специалисты идут следом собирая обломки". ;)
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
Новость то с бородой.
право, что с бородой
давно это было, даже "...не за 10 лет..." до сегодняшнего дня.
   Смотрим - "Мартенс.Техническая энциклопедия" (на страницу из которой ссылка ниже) издана в 1927-34 г., дизель-парокомпаунд "Стилл" построен и испытан, очевидно, еще раньше..., имхо в точности по предлагаемой kroolov схеме.
   Интересо, что в материале представлены сведения, интересующие автора настоящей ветки:
 О некоторых особенностях технологии и эксплуатации.
напр. режим малых нагрузок и маневрирования...
   По приведеной ниже ссылке, смотреть  Фиг.21. , текст начинается с абзаца " Двигатель "still"...(текст и картинка почему-то не копируются)
http://www.azbukametalla.ru/entsiklopediya/d/dvigateli-sudovye.html
 

kroolov

Новичок на форуме
Откуда
тверь
TsAI
в точности по предлагаемой kroolov схеме
В принципе так, но в деталях "still" оригинальное и, видимо, хорошо забытое изобретение. И ведь работало, причем с наименьшим уд. расходом топлива! Если же не менять сам процесс ДВС и ограничиться минимумом нововведений, то для обычного ДВС даже компоновка и габариты не изменятся.
Действительно: при той же мощности, например, при 6 цилиндрах четыре останутся от ДВС, а два станут паровыми, радиатор-конденсатор станет даже меньше по площади, а в рубашке–испарителе вместо 10 литров охладителя останется всего 1 – 2 литра, теплообменник-пароперегреватель спрячется в газовом коллекторе.
Для регулирования - объем надпоршневого пространства в паровом цилиндре сделать переменным и увязать с давлением пара, интенсивность циркуляции воды – с влажностью пара. Масляное охлаждение поршней – оставить и т.д.
Но это работа должна вестись через гос. программу с привлечением специалистов различного профиля: двигателистов, теплотехников и не ради только патента, иначе получится очередной гадкий утенок, лишь компрометирующий идею.
 

Jbiplane

Стремлюсь к совершенству
Откуда
Красноярск
http://jmstpapers.com/static/documents/March/2014/9-Noor.pdf

http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:543143/fulltext01.pdf

http://kimmelsteam.com/docs/Zero%20Emission%20Engine-A%20Novel%20Steam%20Engine%20for%20Automotive%20Applications%20by%20Stephan%20Mobauer,%20Franz%20Durst,%20Dimosthenis%20Trimis,%20and%20Tobias%20Haas.pdf
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
http://jmstpapers.com/static/documents/March/2014/9-Noor.pdf

http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:543143/fulltext01.pdf

http://kimmelsteam.com/docs/Zero Emission Engine-A Novel Steam Engine for Automotive Applications by Stephan Mobauer, Franz Durst, Dimosthenis Trimis, and Tobias Haas.pdf
   Обратил внимание на-
http://jmstpapers.com/static/documents/March/2014/9-Noor.pdf
   Отличный обзор различных вариантов компаундирования ДВС. Честно написано, что все эффекты - не более 10% на режимах близких к полным нагрузкам. Напр. "...BMW... сообщает, что паровой цикл Ренкина способен производить 10% дополнительный выходной мощности на типичной крейсерской скорости на шоссе..." (для Германии это, емнип, 240кмч по автобану...) про частичные режимы тихо умалчивается... Цифра улучшений для других паровых и прочих "компаунд- экзотик" куда скромнее - Хонда сообщает: "...Однако, к сожалению, лишь 4% улучшение общей эффективности транспортного средства, что не привело к коммерциализации..."

З.Ы. Те же 10 % прироста мощности и улучшения экономичности получали на поршневых моторах конца 40-х (ВД, АШ и прочие Райты) от использования силовой турбины, приводимой ОГ. Без всяких электро- и паро-... и при отличных массогабаритах)
 

kroolov

Новичок на форуме
Откуда
тверь
TsAI
Вчера :: 23:41:40:
Честно написано, что все эффекты - не более 10%
Это так, но при использовании только тепла выхлопных газов, см. схему .... "тепло от высокотемпературного катализатора"
 

L-Weg

Я строю долговременные планы, ИЧБХ постоянно
jbiplane писал(а) Вчера :: 23:41:40:http://jmstpapers.com/static/documents/March/2014/9-Noor.pdf
jbiplane писал(а) Вчера :: 23:41:40:http://jmstpapers.com/static/documents/March/2014/9-Noor.pdf
http://jmstpapers.com/static/documents/March/2014/9-Noor.pdf
просмотрел первую ссылку. Упоминают Organic Rankine Cycle и жалятся про много неизвестных данных. Каюсь, заглядывая в Википедию, при случае смотрю на свойства органических жидкостей на предмет констант их пара и токсичности. Думаю, будущее пара на органике за смесями и их разделением в радиаторе(ах) или центрифуге. Ферменты и катализаторы на дальний прицел. А пока - фантастам на сюжеты
 

TsAI

Я люблю строить самолеты!
... только тепла выхлопных газов, см. схему .... "тепло от высокотемпературного катализатора"
ИМХО, этот катализатор служит всего лишь для нейтрализации ОГ самого ДВС и производство пара вполне может обойтись и без него (катализатора)...
 

kamuta

Я люблю строить самолеты!
Откуда
KРЫМ, РОССИЯ
...Неужели так трудно совместить эти два типа тепловых машин? (хотя их совмещение дает неоспоримые преимущества, как в КПД, так и в тяговых свойствах двигателя)...
Почему хотите совместить ДВС и именно паросиловой цикл? Ведь для утилизации тепла лучше всего показал себя стирлинг... Более того - стирлинг это лучший на сегодня тепловой насос, а значит сможет охладить ДВС используя минимум объема и массы - его стоит использовать даже просто для замены систем охлаждения/кондиционирования...
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Более того - стирлинг это лучший на сегодня тепловой насос, а значит сможет охладить ДВС используя минимум объема и массы - его стоит использовать даже просто для замены систем охлаждения/кондиционирования... 
То есть вместо одного двигателя надо ставить два, да еще такой убогий как Стирлинг... :)
Он один будет весить как два ДВСа!
О цене и говорить страшно.
Все стараются отвести тепло от цилиндра и утилизировать его в другом двигателе. Все это попытка решить проблему в лоб.
Так ничего не выйдет. Вернее выйдет 10% на полной мощности, которая бывает раз в сто лет.
Гораздо перспективнее заставить работать сбросовое тепло на сам двигатель внутри его.
Например, заставить его осуществлять циркуляцию охладителя вместо насоса, как в термосифонной системе  и тд.
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
да еще такой убогий как Стирлинг...Если не секрет, то чем убогий?У шведов вон, подвдные лодки на них ходят.С уважением. 
Массогабаритными характеристиками. У шведов ходят и танки без поворачивающейся башни (как у самоходок), но никто кроме них больше так не делает... :)
 

sokil7

По земле мы только ковыляем
Откуда
Москва
Массогабаритными характеристиками
В этом параметре полувековой давности спора нет.
В другом вопрос - годы прошлы, материаловедение продвинулось, равно как и возможности, вернее способы, по подводу тепла к рабочему телу.
Почему цикл Стирлинга, почти равный циклу Карно, не находит практической (и можно сказать массовой) реализации, а вызывает скептически-пренебрежительные отклики?

С уважением.
 

Varan

Старейший участник
Откуда
Владимир
Почему цикл Стирлинга, почти равный циклу Карно, не находит практической (и можно сказать массовой) реализации,
патамушта чтобы кпд был большой в абсолютных цифрах а не в относительных (даже если как у карно) температура должна быть высокой у отдельных деталей двигателя постоянно,  а какой материал будет нормально работать при 2000С
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
равно как и возможности, вернее способы, по подводу тепла к рабочему телу.
Увы, не продвинулись способы получения этого самого  тепла. Поэтому Стирлинг и не находит "практической реализации".
Ставить Стирлинг на поток "сбросового тепла" двс - еще большая проблема. Он и от топки то все взять не может. Этот двигатель называется двигателем "внешнего сгорания". То есть тепло "откуда" то берется. И КПД этого источника на КПД Стирлинга как бы не влияет. Поэтому общий цикл Стирлинга с "топкой" или нагревателем не является циклом Карно.  Только про тепло, которое попало в рабочее тело Стирлинга можно так сказать. 
Другое дело если Стирлинг поставить на солнечный или геотермальный источник тепла. Тогда КПД источника тепла неважен и Стирлинг на коне. Правда и там у него есть конкуренты.
Стирлинг на подводной лодке интересен своей тихой и безвибрационной работой. Но это все портится плохими массогабаритами....
    
 
Вверх