Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
А что Вы так боитесь повышенных оборотов?
Есть предел определённый по оборотам и величине хода поршня - что-то 15 м/сек. или около того, после этого - кирдык. В современных движках, расчитанных на более-менее приемленмый ресурс, ср.скорость поршня находится в пределах 7-10 м/сек.
Другое дело, что окна надо будет делать по другому, в соответствии с новыми условиями. 
Я ж рассматривал "гаражный" вариант, т.е. с максимальным применением серийных комплектующих, с минимумом переделок.
 

georgii-2

ЗРИ В КОРЕНЬ !!!
Есть предел определённый по оборотам и величине хода поршня - что-то 15 м/сек. или около того, после этого - кирдык. В современных движках, расчитанных на более-менее приемленмый ресурс, ср.скорость поршня находится в пределах 7-10 м/сек.
А в чём причина этого кирдыка? Уж не в шатунах ли? :)
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
А в чём причина этого кирдыка? Уж не в шатунах ли?
Неа, смазка выдавливается из зазоров, рвётся смазывающая плёнка= сухое трение колец = повышение температуры, кольца привариваются к гильзе= хана! :( Шатуны тут не причём, почти. :) Ежели я не прав, профи пожурят.
 

ura

Я люблю строить самолеты!
Откуда
крым
Владимир Александрович писал(а) 11.07.12 :: 09:13:17:
Можно было бы впрыскивать топливо при низком давлении сразу после закрытия клапанов (окон), но будет все-таки некоторый разброс в моменте воспламенения топлива в конце сжатия. Этот разбос не опасен для СПГГ, т.к. переменный ход поршней - одно из его свойств

Вот и я про тож. И ТНВД не нужен, а это одна из наиболее дорогостоящих систем в дизелях, ЕМНИП. Можно обойтись низконапорным впрыском. Сурьёзный плюс.
как всегда в начале обсуждения темы идут наиболее интересные замечания охватывающие основные линии развития. низконапорный впрыск осуществлялся в дизелях Эльсбета. сопло- до 1мм, давление-всего 7атм. точно как в еще одном виде СПД- сваезабивных двухтактных дизелях. только в молотах распыление происходит от удара бабки а у Эльсбета-  испарение и постепенное горение внутри вихря грубораспыленного топлива.
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
низконапорный впрыск осуществлялся в дизелях Эльсбета. сопло- до 1мм, давление-всего 7атм.
Эльсбетовский дизель без хорошего наддува(2 бар избытка) очень хреновым становился, практически неработспособным, хотя в нашем случае(СПГГ) хороший наддув - не проблема, а значит сей метод вполне применим. +1 :)
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Речь идет о таком режиме и устройстве СПГГ, где гораздо бОльшая мощность тратится на компрессорную работу и соответственное снижение температуры выхлопа. 
   Габариты и вес такой установки будут больше, т.к. на создание единицы мощности потребуется больший расход газа с более низкой рабочей температурой.

Господь с Вами, любое препятствие перед соплом увеличивает силу реакции. В данном случае перед соплом находится часть дуги туннеля. Это уже практически турбина.
     Это суждение не корректно. Реакция от поворота струи зависит от ее скорости в квадратичной зависимости. В лопасти поток газа поворачивается к соплу с той же скоростью, с которой течет по каналу (80-100м/с), а разгон до максимальной скорости совершается уже в сопле. Так что прибавка практически не ощущается и это подтверждается в реализованных конструкциях реактивно-компрессорного привода несущего винта.
   В реактивной турбине газовый поток сначала разгоняется до максимальной скорости в сопловом аппарате (СА) и только потом со всей кинетической энергией газ попадает в межлопаточный "ковш" рабочего колеса турбины (РК), где резко поворачивается и снова устремляется в сужающийся канал опять наращивая свою кинетическую энергию и создавая реактивную тягу. Отсюда и высокий КПД 0,91-0,93 активно-реактивного принципа.

речь идёт об использовании части потока воздуха от винта, как для охлаждения, так и для наддува.
    Это использовалось и используется всегда у всех СУ с тянущими винтами и с разными типами поршневых двигателей.

Ходьба по кругу (СПГГ и расширительная машина), обычный ДВС делает то же самое. 
     Правильно, делает, но в обычном ДВС давление сгорания ограничено работоспособностью КШМ, в СПГГ такого ограничения нет.
    Вон в материале Юрия Александровича по моделям СПГГ фирмы "НПО Экип" замахнулись уже на давление конца сгорания 450бар, что в ДВС с КШМ врядли когда-нибудь станет возможным.
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Я вот тоже, решил немного "посалфеточить" 
      Вячеслав, расчет сделан неверно. Если уж прикидывать расход, то считать надо по объемам компрессорных полостей. Именно этот объем (с учетом объемного КПД=0,8-0,9 компрессора) и дает тот расход, который проходит через СПГГ и устремляется к турбине. При этом помним о том, что в наддувном СПГГ баланс работ достигается при отношении диаметра компрессора к диаметру цилиндра сгорания =2,4-2,8. В безнадувном СПГГ мощность рабочих цилиндров  гораздо меньше и это отношение приблизительно 1,3-1,8 в зависимости от того давления, которое хотят получить от "чистого" компрессора.
      
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
вот вариант практического использования СПД на авто. возможности СПД просто уникальны.http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabbB/YaBB.pl?num=1342126932/0#2
     Информация интересная,Юрий Александрович, но вы как специалист гидравлик что можете сказать по гидравлической части этой системы?
      Сама общая идея не нова. В гидросистеме самолета Ту-154 такой контур с азотным гидроаккумулятором используется в гидросистеме уборки и выпуска шасси, где за короткое время требуется развить большую мощность и расходы жидкости в гидросистеме. Давление 210-230кг/см[sup]2[/sup]. Но это повторно-кратковременный режим работы. Затем гидроаккумулятор снова заряжается и переключается в режим ожидания.
      Мне кажется, что на автомобиле при постоянной работе такой системы гидрожидкость будет быстро нагреваться, а потому контур охлаждения обязательно должен присутствовать.   
      
       И потом, пишется, что в двигателе нет вращающихся частей, но механизм синхронизации ПДП обязательно должен быть - это азбука. Иначе мотор работать не будет.
 

georgii-2

ЗРИ В КОРЕНЬ !!!
Неа, смазка выдавливается из зазоров, рвётся смазывающая плёнка= сухое трение колец = повышение температуры, кольца привариваются к гильзе= хана! Печаль Шатуны тут не причём, почти. Улыбка Ежели я не прав, профи пожурят. 
Из практики: ежели человек даёт чкаловские обороты дебильному двигателю ГАЗ-51, то первым делом накрываются вкладыши. Ежели ещё больше, то рвёт шатуны. Наблюдал сие со стороны, также, на МАЗ-205 и КрАЗ-256, колечки у разваленных движков были ещё ничего  :). В уже упомянутом ДВС Гуськова и Улибина вообще нет колец - лабиринтное. Конструктор (путний), проектирующий лабиринтное, кстати, должен быть знаком с гидро(газо)статической подвеской.
На гуру надейся, а сам не плошай, если уж очень надо поищу ссылочку именно о шатунах :).
 

georgii-2

ЗРИ В КОРЕНЬ !!!
Габариты и вес такой установки будут больше, т.к. на создание единицы мощности потребуется больший расход газа с более низкой рабочей температурой.
Конечно, и это будет газо-компрессор с удельными характеристикам недостижимыми другими двигателями.

georgii-2 писал(а) Вчера :: 08:44:19:
Господь с Вами, любое препятствие перед соплом увеличивает силу реакции. В данном случае перед соплом находится часть дуги туннеля. Это уже практически турбина.

"Это суждение не корректно"...
Просто давайте зафиксируем Ваше мнение о том, что наличие дуги туннеля перед соплом не увеличивает силу реакции.

Вон в материале Юрия Александровича по моделям СПГГ фирмы "НПО Экип" замахнулись уже на давление конца сгорания 450бар, что в ДВС с КШМ врядли когда-нибудь станет возможным.
Это было ещё у Отто. Выхлоп расширялся в отдельном цилиндре. Потери, потери...

Ну что же, в общем-то и не рассчитывал кого либо вывести из колеи и в этом направлении. Сам, в своё время, займусь сааавсем другим направлением  :).
Надеюсь, что выложенная информация к размышлению кому-нибудь пригодится...
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Ну что же, в общем-то и не рассчитывал кого либо вывести из колеи и в этом направлении. Сам, в своё время, займусь сааавсем другим направлением. Надеюсь, что выложенная информация к размышлению кому-нибудь пригодится... 
  Вы нас покидаете?
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
В уже упомянутом ДВС Гуськова и Улибина вообще нет колец - лабиринтное. Конструктор (путний), проектирующий лабиринтное, кстати, должен быть знаком с гидро(газо)статической подвеской.
Всё это замечательно, но лабиринт в рабочем цилиндре не отменяет трущихся пар, они просто находятся в другом месте, например в компрессорной части(на компрессорном поршне), т.к. центрировать поршни всё ж необходимо, нет? Лабиринт даёт выигрыш в трении и проигрыш в компрессии(утечки), так что полагать его панацеей я б не стал(хотя мне самому очень хоцца ;))

Владимир Александрович, чего-то никто не отреагировал на мысль о максимальной короткоходности СПГГ, как средстве форсировки по оборотам и снижения отрицательной работы на сжатии. Есть мысль. ;)
Также есть мысль по поводу серьёзного повышения КПД турбинной части именно в связке с СПГГ. Первоначально задумывалось под ГТД-шники, но там возникнут определённые проблеммы, хотя ещё не вечер, а с СПГГ - сам Бог велел. :)
 

georgii-2

ЗРИ В КОРЕНЬ !!!
Всё это замечательно, но лабиринт в рабочем цилиндре не отменяет трущихся пар, они просто находятся в другом месте, например в компрессорной части(на компрессорном поршне), т.к. центрировать поршни всё ж необходимо, нет? 
Ну, в компрессорной части-то и Вашим "любимым" тефлоном  не грех воспользоваться  :), фторопластом или другими пластиками. В горячей части тоже кое-что стоит придумать.
Но это всё именно на "малых оборотах", от чего на мой взгляд надо уходить.
Проще всего схема которую привёл, с "длинным" ходом, там центровка осуществляется в "холоде".
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
чего-то никто не отреагировал на мысль о максимальной короткоходности СПГГ, как средстве форсировки по оборотам и снижения отрицательной работы на сжатии. Есть мысль. 
        Повышение цикличности с уменьшением хода поршня также естественно, как и в обычных ДВС. С определенного момента наступают другие ограничения, например, снижение коэффициента наполнения цилиндра сгорания или слишком малый ход компрессорных поршней. Их диаметр ведь в разы больше и с некоторого значения их хода масса СПГГ не уменьшается, а растет. Есть оптимум хода и его можно найти, обработав данные статистики.
     Снижение отрицательной работы на сжатии - звучит вызывающе. Готов осмыслить.

Также есть мысль по поводу серьёзного повышения КПД турбинной части именно в связке с СПГГ.
     От какого значения, насколько и для каких типов турбин? Резервы везде разные и вопрос этот не простой. Те резервы, которые лежали на поверхности, уже использованы. Другие требуют тщательной экспериментальной работы и добавляют крохи.


 
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
Ну, в компрессорной части-то и Вашим "любимым" тефлономне грех воспользоватьсяУлыбка, фторопластом или другими пластиками. В горячей части тоже кое-что стоит придумать.
Да кто б спорил, можно и магнитную центровку/подвес использовать, особенно в варианте СПГГ+линейный генератор на ПМ ;)
Повышение цикличности с уменьшением хода поршня также естественно, как и в обычных ДВС.
О том и речь.
Снижение отрицательной работы на сжатии - звучит вызывающе. Готов осмыслить.
Пожалте. Уменьшение отрицательной работы на сжатии в компрессорной части(в рабочих цилиндрах это не всегда очевидно, хотя...) возможно за счёт охлаждения сжимаемого воздуха. Есть несколько путей повышения теплообмена: более теплопроводный материал компрессорного цилиндра, уменьшение толщины стенки, увеличение градиента/перепада температур, [highlight]увеличение площади теплообмена[/highlight]. Если уменьшить рабочий ход компрессорного цилиндра относительно рабочего, применив простой рычажный механизм, то это по известному закону вызовет возрастание площади теплообмена. Например, уменьшение хода поршня вдвое увеличивает площадь стенки и поршня на 30%. Это ведёт к повышению на те же 30% кол-ва тепла в систему охлаждения= понижение температуры сжимаемого воздуха= уменьшение отрицательной работы сжатия в компрессоре. Плюс вдвое снижается скорость поршня= вчетверо снижается трение(оное от квадрата скорости зависит, нет?) К тому же есть возможность ещё больше снизить потери на трение за счёт того, что можно заставить два или больше блока работать на один компрессорный цилиндр. Можно скомпоновать такую установку по типу револьверного барабана: в центре ОДИН компрессорный цилиндр большого диаметра с коротким ходом, а по окружности - рабочие секции. Может позже схемку набросаю, для наглядности.
е резервы, которые лежали на поверхности, уже использованы. Другие требуют тщательной экспериментальной работы и добавляют крохи.
Повышение КПД практически классическое - повышение температуры газов перед турбиной. Нынче это упирается в температурные ограничения материалов колёс турбины. Я придумал, как сие можно обойти. ;)
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Есть несколько путей повышения теплообмена: более теплопроводный материал компрессорного цилиндра, уменьшение толщины стенки, увеличение градиента/перепада температур, увеличение площади теплообмена.
Да, эти составляющие входят в формулу расчета теплового потока через стенку.

Если уменьшить рабочий ход компрессорного цилиндра относительно рабочего, применив простой рычажный механизм, то это по известному закону вызовет возрастание площади теплообмена.
     Совершенно неприемлемо как с точки зрения конструкции СПГГ, так и с точки зрения ожидаемых преимуществ.

...есть возможность ещё больше снизить потери на трение за счёт того, что можно заставить два или больше блока работать на один компрессорный цилиндр.
     Это реально. Такой проект СПГГ был и описан в книге авторов:  Е.Н.Асеев, А.С.Эпштейн "Конструирование и расчет безвальных генераторов газа" Машгиз 1962г. Мощный СПГГ в одном агрегате имел четыре рабочих цилиндра. Поршни по четыре штуки закреплялись на одном компрессорном поршне, который был к тому же двухстороннего действия. С каждой стороны буферные полости высокого давления. Впускных клапанов небыло вообще. Их роль выполняли впускные окна, расположенные по центру компрессорного цилиндра.
        Сама книга одна из лучших по тематике СПГГ. Написана очень доходчиво. По ней легко разобраться в расчетах СПГГ. Было бы очень полезно ее переиздать или хотя бы сделать доступной электронную копию. У меня была эта книга своя, но к сожалению в 2006 году украдена случайным человеком вместе с рядом других книг по тематике СПГГ и реактивно-компрессорному приводу несущего винта. Избирательной была кража.

Нынче это упирается в температурные ограничения материалов колёс турбины. Я придумал, как сие можно обойти. 
     Ну тогда патентуйте, если это того стоит. В авиационном двигателе, например, если поднять рабочую температуру газа перед турбиной на 100[sup]0[/sup], можно без изменения размеров увеличить тягу на 30%. Вас сразу засекретят и лишат свободной жизни. Такие результаты носят стратегический характер и их авторы охраняются.
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
Совершенно неприемлемо как с точки зрения конструкции СПГГ, так и с точки зрения ожидаемых преимуществ.
См. рисунок на котором обозначены: 1- рабочий поршень(РП), 2- рабочий цилиндр(РЦ), 3- палец, 4- коромысло, 5- шарнир, 6- компрессорный цилиндр(КЦ), 7- компрессорный поршень(КП).
Ход поршня в РЦ больше хода поршня в КЦ, площадь КП больше РП, площадь теплообмена КЦ велика, коромысла выполняют роль силового и синхронизирующего механизмов, в коромыслах пазы в которых скользят пальцы.
Данная схема скорее не "СПГГ" должна именоваться, а безвальный генератор газа. Вариантов реализации - тьма, это базовая идея. Почему нет? ;)
Вас сразу засекретят и лишат свободной жизни. Такие результаты носят стратегический характер и их авторы охраняются.
"Шо, опять?! :eek:"(с) "Жил-был пёс" ;D
А поднять температуру газа перед турбиной на сотню не проблемма. Может даже и больше. Могу на почту поделиться. ;)
 

Вложения

Вверх