Стирлинг

[edw123]

Нашел статью как раз про установку на 100 Вт где  конструкция линейного генератора понятна и проста. Там есть фраза со ссылкой на научные исследования:
 "Оказалось, что при мощности менее 2 кВт, преобразование тепловой энергии в механическую энергию происходит с большим КПД, если подвижный элемент осуществляет
возвратно поступательное перемещение (большинство известных конструкций ориентировано
на вращение)"

Давайте почитаем вместе.   Ссылочку...

[Peacexplorer]

Стирлинг

Линдси? 

Спойлер

Сорян, но шутка сама напрашивалась. Я лишь стал её проводником в этот мир.

[kommunist]

Для деревенской печи "скороварка" мембранного стирлинга

Если уж вам так нравится Стирлинг и турбинка Тесла, то реально простой и точно работающий вариант для вас такой. Хотя и тоже не прям совсем дешовый. Берёте садовую герметичную ёмкость под воду под 3-5 кубов (чем больше тем лучше), красите её в чёрный матовый со стороны солнышка и покрываете солнечную же сторону поликарбонатом в качестве утеплителя. С теневой стороны просто хорошо утепляете пенополистиролом, к примеру. Ну и к одному единственному воздушному выходу из ёмкости присоединяете вашу турбинку Тесла на 500вт. Днём она будет работать на выходящем из ёмкости воздухе, а ночью, наоборот - на входящем. Разве что клапаны придётся ставить, она ж не работает в обе стороны. Ну и ещё интереснее может получится если в качестве ёмкости использовать самый толстый лист поликарбоната (20мм толщины вроде есть). При его размерах 6м на 2,2м, внутренняя его ёмкость более 200л воздуха. Соответственно, герметизируете его с торцов и делаете один воздушный выход на турбинку. Также внутри поликарбоната красите чёрным. С одной плоскости к нему прилегает ещё лист поликарбоната, а с задней стороны также лист утеплителя + фольга с наружней стороны. Работать может так. Установлен он на рамке с вращающейся осью. Солнце максимально нагревает лицевую часть системы, и как только весь воздух выходит, срабатываясь на турбине, весь бутерброд переворачивается к солнцу противоположной стороной. Фольга и утеплитель исключают приём тепла от солнца. Более того, для интенсификации охлаждения, лист утеплительного пенополистирола может слегка отстраняться во время поворота бутерброда к солнцу задней частью. Таким образом, цикл нагрев-охлаждение будет производится множество раз в день, завися от интенсивности солнца.

[дотошный_крендель]

А динамики в различных звуковых диапазонах прям такие сложные и дорогие, кошмар! И тысячи Гц они как будто бы не тянут, да?)) Десятки лет причем

КПД только у них ниже соседнего плинтуса, этажом ниже...

[дотошный_крендель]

Если уж вам так нравится Стирлинг и турбинка Тесла, то реально простой и точно работающий вариант для вас такой. Хотя и тоже не прям совсем дешовый. Берёте садовую герметичную ёмкость под воду под 3-5 кубов (чем больше тем лучше), красите её в чёрный матовый со стороны солнышка и покрываете солнечную же сторону поликарбонатом в качестве утеплителя. С теневой стороны просто хорошо утепляете пенополистиролом, к примеру. Ну и к одному единственному воздушному выходу из ёмкости присоединяете вашу турбинку Тесла на 500вт. Днём она будет работать на выходящем из ёмкости воздухе, а ночью, наоборот - на входящем. Разве что клапаны придётся ставить, она ж не работает в обе стороны. Ну и ещё интереснее может получится если в качестве ёмкости использовать самый толстый лист поликарбоната (20мм толщины вроде есть). При его размерах 6м на 2,2м, внутренняя его ёмкость более 200л воздуха. Соответственно, герметизируете его с торцов и делаете один воздушный выход на турбинку. Также внутри поликарбоната красите чёрным. С одной плоскости к нему прилегает ещё лист поликарбоната, а с задней стороны также лист утеплителя + фольга с наружней стороны. Работать может так. Установлен он на рамке с вращающейся осью. Солнце максимально нагревает лицевую часть системы, и как только весь воздух выходит, срабатываясь на турбине, весь бутерброд переворачивается к солнцу противоположной стороной. Фольга и утеплитель исключают приём тепла от солнца. Более того, для интенсификации охлаждения, лист утеплительного пенополистирола может слегка отстраняться во время поворота бутерброда к солнцу задней частью. Таким образом, цикл нагрев-охлаждение будет производится множество раз в день, завися от интенсивности солнца.

варианты рабочие - нужно делать!

[Ross]

В какой то книге хорошей видел про мотор на энергии Солнца. Там речь шла о цилиндре в котором поршень и шторка. ЕМНИП, стенка прозрачна у цилиндра. Там какие то соединения азота под воздействием света то один объём занимают то другой и вот итог...
Про Стирлинг у меня такой вопрос. Вот в дизельных моторах есть информация что температура поршня до 400 градусов бывает. То есть я могу на эту цифру ориентироваться ? Много я не потеряю если куплю ЦПГ от дизельного мотора и попробую Бету собрать на ней. Давление там тоже не 0,1 МПа можно сделать. Поскольку установка зимой в основном должна работать, отопительная она у меня - то на улице температура, а стало быть температура холодильника хорошая.

[kommunist]

Поскольку установка зимой в основном должна работать,

Зимой уличный Стирлинг  точно будет эффективнее чем летом (быстрее и глубже цикл охлаждения).
Использовать цпг от ДВС, да ещё и от дизеля, расчитанную на 90 бар глупо. Много уйдет в теплопотери (металл потому что) и в трение. При куда меньших давлениях, температурах и оборотах, логичнее делать ЦПГ из теплоизолирующих материалов (фторопласты, дерево, текстолит, капролон, керамика), и с куда меньшей точностью и без ненужных колец. То есть, ещё и дешевле.

[бурелом]

Плохо прочли   Я же писал, что в НМТ будет уже ровно атмосферное давление. Ну и при оборотах от силы 1000об/мин, а скорее даже 500, давление впрыска 1-2 бар предостаточно чтобы успело нормально распылиться.

Если вы впрысните 1,8 гр. то для получения атмосферного давления объем цилиндра должен быть 2,24 л. Ну а для качественного распыления нужно , как минимум , 3 избыточных атмосферы.

[edw123]

Берёте садовую герметичную ёмкость под воду под 3-5 кубов (чем больше тем лучше), красите её в чёрный матовый

На воздухе, с его теплопроводностью, наверное не самый лучший вариант, хоть процесс и длительный. Может неплох будет черненый металл, как рабочее тело, или биметалл, деформацию использовать тем же воздухом или жидкостью.

[Ross]

Зимой уличный Стирлинг  точно будет эффективнее чем летом (быстрее и глубже цикл охлаждения).
Использовать цпг от ДВС, да ещё и от дизеля, расчитанную на 90 бар глупо. Много уйдет в теплопотери (металл потому что) и в трение. При куда меньших давлениях, температурах и оборотах, логичнее делать ЦПГ из теплоизолирующих материалов (фторопласты, дерево, текстолит, капролон, керамика), и с куда меньшей точностью и без ненужных колец. То есть, ещё и дешевле.

Ну вот глупо, говорите вы. Но критикуя - предлагайте. Керамика мне точно недоступна а разница температур менее 300 градусов в моей конструкции не планируется. И давление 25-30 бар. Тогда что?
Я согласен что металл - теплопотери. В Бете эти потери через саму гильзу. Связь между нагреваемой и охлаждаемой зоной.  Фторопласт куда лучше, но у него текучесть и малая стойкость к температуре. Насколько Альфа или Гамма хуже Бета-Стирлинга вопрос...

Задачи у меня две:
1) Купил участок и стал обживать его но как выяснилось государство времени не теряло и теперь подключение электроэнергии будет стоить в этом конкретном случае от 80 т.р тогда как фактически я большую часть суток на работе. У меня имеется солнечная батарея и железофосфатные аккумуляторы и на работу холодильника и видеонаблюдения их хватает а плита - газовая. Имеется также бензиновый генератор но он жутко шумит и дымит, зимой чтобы его завести он должен быть предварительно прогрет.
Таким образом есть потребность в котле который помимо отопления даст хотя бы 1 кВт а лучше 2-3 кВт мощности. Поэтому тут хоть Стирлинг хоть турбинка на низкокипящем рабочем теле.

2) Строю наземный транспорт  и и отдыхаю на воде на моторной лодке.  В обоих случаях двигатели электрические но помимо аккумулятора хотел бы носимую модульную  (до 25 кг)  электростанцию на 2-3 кВт которая не сильно шумит и не дико воняет. Опять же - хоть Стирлинг хоть турбинка хоть турбовальный генератор.

[Blik86]

Тогда что?

Нержавейка.

хотел бы носимую модульную  (до 25 кг)  электростанцию на 2-3 кВт которая не сильно шумит и не дико воняет. Опять же - хоть Стирлинг

Точно не стирлинг. Стирлинг все тепло прокачивает через себя, а не выбрасывает его вместе с выхлопом как ДВС. Грубо говоря с небольшого охладителя нужно  отводить 6-10кВт тепла и как то их рассеивать.

[Ross]

Нержавейка

А чем тогда готовая гильза хуже? У меня и рабочее тело не воздух, скорее всего. Выбор газа ещё под вопросом, но водород и гелий видимо исключены из за текучести и воздействия на материалы.

очно не стирлинг. Стирлинг все тепло прокачивает через себя, а не выбрасывает его вместе с выхлопом как ДВС. Грубо говоря с небольшого охладителя нужно  отводить 6-10кВт тепла и как то их рассеивать.

Вы видите тут проблему а я вижу великое благо. У меня в Сибири  в вездеходе в кабине холодно. В моторной лодке в рубке тоже зачастую хотелось бы отопитель. Да там и вода для охлаждения - вот она, рядом.
Однако, машины на Стирлингах делали и там как то работали моторы более 50 кВт! И все уместилось под капот. А у меня до 5. Это мощность хорошего радиатора хорошей автомобильной "печки".
На самом деле Стирлинг дает примерно вдвое больше тепла чем дизель а на дизель в машинах жалуются что мерзнут зимой.
Мощность рассеиваемая штатным радиатором даже такого автомобиля как Ока в зависимости от расхода воздуха 0,31...0,44 кВт/К то есть 5 кВт рассеет легко при 15 градусов разницы с окружающей средой.

[edw123]

Вы видите тут проблему а я вижу великое благо.

Для этого надо проблему решить. Потребуются затраты, что понизит механическую мощность и усложнит конструкцию. Точно так же можно заняться полноценной утилизацией выхлопных газов двс и получить недостающее тепло.

[kommunist]

Если вы впрысните 1,8 гр. то для получения атмосферного давления объем цилиндра должен быть 2,24 л. Ну а для качественного распыления нужно , как минимум , 3 избыточных атмосферы.

Вы так и не поняли смысла инновации   Впрыскиваемая холодная вода в конце такта расширения пара, когда пар опустился до 100 градусов и атмосферного давления, точно не будет сама испаряться, зато заставит сконденсироваться весь отработавший пар воды. Таким образом, что итоговая температура в цилиндре окажется 70 градусов и с абсолютным давлением водяного пара 0,31 бара (то есть это приличное разрежение, минус 0,69 бар от атмосферного). Разряжение, создав тягу поршня ещё и на его движение к ВМТ к завершению хода к ВМТ снова выровняется с атмосферным, и практически вся вода в цилиндре сконденсируется и сольётся через открывающийся сливной клапан в самом низу положенного горизонтально цилиндра.
И "качественное распыление" понятие относительное. Для каждой задачи тонкость распыла нужна своя.  Если в ДВС для обеспечения тщательного сгорания топлива на оборотах 6000-16000об/мин тонкость  распыла нужна одна, то, чтобы просто остудить цилиндр на оборотах 500-1000 об/мин совсем другая, возможно и 3 бара, но скоре всего будет достаточно и 1-2 бара.

[kommunist]

На воздухе, с его теплопроводностью, наверное не самый лучший вариант, хоть процесс и длительный. Может неплох будет черненый металл, как рабочее тело, или биметалл, деформацию использовать тем же воздухом или жидкостью.

Ну да, процесс неторопливый, строго 1 цикл нагрева-охлаждения в сутки. Зато абсолютно никакой автоматики, и кол-во получаемой энергии будет зависеть исключительно от размера ёмкости. Конечно будет работать и без всякого утепления ёмкости, но безусловно хуже (меньше степень нагрева). Хотя, если ёмкость пластиковая, то утеплять её наверное и не стоит - опасно. Под поликарбонатом может и до 200 градусов нагреться А вот металлическую можно.

[kommunist]

Но критикуя - предлагайте. Керамика мне точно недоступна а разница температур менее 300 градусов в моей конструкции не планируется. И давление 25-30 бар.

Так я сразу и предлагал фторопласт. Если у вас будет 300 градусов максимума, и 20 градусов минимума рабочего тела, то температура двигателя  как раз и будет средней между этими значениями, то есть 140 градусов, а это цветочки для фторопласта. Плывёт? Так есть с армирующими наполнителями, точите с него. Да и сильно сомневаюсь что сумеете получить в системе 25-30 бар    Это очень некисло для самостоятельной постройки, требования ко всему оборудованию уже совсем не детские. Насколько я понимаю, и турбинка Тесла уже такое не выдержит.

[kommunist]

хотел бы носимую модульную  (до 25 кг)  электростанцию на 2-3 кВт которая не сильно шумит и не дико воняет. Опять же - хоть Стирлинг хоть турбинка хоть турбовальный генератор.

Я бы на вашем месте в таком случае именно то и сделал, что предлагал. Причём, вполне все шансы уложиться в носимые 25кг. Нагревательный контур из оребрённой нержавейки, который ложится в костёр на природе и паровой поршневой двигатель из фторопласта с мотор колесом в качестве коленвала. Можете предусмотреть даже присоединение нижней головки шатуна этого пародвигателя на какой-либо из ваших электродвигателей (на моторной лодке или электромобиле), так ещё минус несколько кг. массы   1квт мощности думаю, так получите, а может и все 3, при удачном стечении.

[edw123]

кол-во получаемой энергии будет зависеть исключительно от размера ёмкости.

Кол-во энергии и от эффективности приёма тепла зависит. И от эффективности передачи к рабочему телу. Может я и не прав, но кмк мощность Вашего варианта едва ли на 1-2вт потянет при 2-3м3. И это летом.