Сайт малая энергетика Розин М.Н. Будяк Д.В.


Главная

Пара слов об авторе

Что такое киловатт-час?

Потребление энергии в частном доме

Правда жизни: без топлива - никак

Возможен ли вечный двигатель?

Как искать патенты

Энергия ветра

Самодельный генератор на постоянных магнитах

Самодельный ветряк с лопастями из шпона

Статья о древесных гранулах и сравнении их с другими видами топлива

Самодельная ветроустановка с вертикальной осью вращения

Самодельный трех лопастный ветряк с автомобильным генератором переделанным на постоянные магниты

Самодельный автоматический котел на древесных гранулах

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы с самодельным генератором

Самодельный тихоходный ветряк

Схема электрическая тихоходного ветряка

Самодельный ветряк с самодельным генератором

Ветряк в сельском доме - опыт и раздумья

Книги, архивы метеоданных

Наш ветряк с задней ступицей от ВАЗ-2109, доклад, авг 2012, pdf

Наш ветряк - доклад, фотографии и смета (zip)

Возобновляемая энергетика на Родосе

Теория идеального ветряка или в чем ошибка Владимира Сидорова

Знак вопроса

Перевод инструкции к программе Profili

Быть или не быть?

Ветрогирлянды

Что такое число Рейнольдса?

Теория паруса

Теория идеального ветряка

Расчет лопастей ветряка

Старинный ветряк, сохранившийся в курском областном музее.

Вопросы по расчету лопастей

Расчет минимального ветра, необходимого для страгивания ветряка

Концентраторы ветрового потока

Ветровая энергия для дома

Оптимальный угол атаки в ветряке

Винт-турбина

Поляры плоской пластины и желобков, а также GOE417A

Как изготовить деревянные лопасти для ветряка

Программа для трансформации профилей

Идеальный коэффициент использования энергии ветра.

Г. X . САБИНИН ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНОГО ВЕТРЯКА

Программа для расчета потерь напора

Парашютный ветряк

Энергия воды

Энергия равнинных рек - что ждать?

Самодельная мини гидроэлектростанция Кимкетовых

Принцип работы гидротарана и расчетные формулы.

Статья из довоенной технической энциклопедии про гидротаран.

Самодельная микро ГЭС. Часть 1. Напорная установка

Теория и расчет напорной микро ГЭС

Теория и расчет пропеллерной проточной микро ГЭС

Турбина Пельтона. Физика работы и основные формулы.

Энергия Солнца

Несколько слов об энергии Солнца

Возобновляемая энергетика на Родосе

Электрооборудование

Сложности при изучении магнетизма.

Как измерить характеристики неизвестного магнита?

Расчет магнитного поля в железе генератора.

Расчет бандажа для постоянных магнитов

Электрогенераторы ВИНДЭК для ветряков и микро ГЭС

Электрические характеристики велосипедного генератора

Электрические характеристики генератора Г303В

Определение внутреннего сопротивлениия генератора

Устройство автомобильных генераторов

Книги и ссылки

Авторское право

Карта сайта

__________

 


>>Стирлинг

Из журнала Model Engineer, июль-сентябрь 1981 г

Двигатель Стирлинга типа Райдер объемом 35см^3

Анди Росс, США

Эта машина Райдера (альфа - прим.перев.) рабочим объемом 35см^3 разработана для двух определенных целей. Главная цель - предоставить для любого независимого экспериментатора с двигателями Стирлинга, будь то профессионал или любитель, дешевый, простой и легко модифицируемый маленький двигатель Стирлинга, подходящий в качестве использования как тестовая машини или как "частичная" машина. Вторая цель - сделать для себя и других моделистов привлекательный маленький двигатель Стирлинга, обладающий потенциалом стать 100-ваттной машиной низкого давления, подходящей для приведения в действие байдарок, велосипедов или других приспособлений "в одну человеческую силу" мощностью. В идеале, знания, полученные через опыт и экспериментирование различных строителей, будут объединены в базовую конструкцию, и получится действительно практичная машина.

Я выбрал двухпоршневую машину типа Райдера за ее простоту и хорошую производительностью. Отсутствие концентричного штока вытеснителя (и его уплотнения) в любом поршне сильно упрощает не только изначальное конструирование, но также постоянную сборку и разборку, которая необходима в экспериментаторской работе с машиной. Потенциал Райдера по достижению хорошей, высокоскоростной работы был умело продемонстрирован недавно машиной для соревнований "Ergo II" Р.С.Роббинса (R.S.Robbins) объемом 19см^3. Моя 35-сантиметровая машина дает большую скорость и мощность, и все это представляет собой только ранний этап разработки.

После долгих дискуссий я решил использовать кривошип в виде коромысла, а не более простую V-образную компоновку, потому что такая геометрия дает очень низкие боковые силы на поршнях (благодаря очень малым углам соединяющих штоков) и близко расположенные, параллельные цилиндры. Низкие боковые нагрузки на поршень позволяют использовать множество различных схем смазки поршня, включая возможность использования сухой смазки или поршней, покрытых тефлоном, что, в соединении с игольчатыми подшипниками на коромысле дает более или менее безмасляную машину с низким трением. Многие конструкторы боятся загрязнения регенератора маслом при обычной схеме смазки, хотя Филип с использовали такую смазку в своих воздушных машинах, явно успешно. Я уверен, что еще слишком рано говорить, будет ли действительно необходима безмасляная конструкция, но некоторые экспериментаторы, по понятным причинам, хотят заниматься ей и машина с коромыслом скорее позволит это, чем машина с V-образной компоновкой. Гибкость в этом направлении, очевидно, желательна в тестовом двигателе общего назначения.

Близко размещенные параллельные цилиндры тоже расширяют гибкость конструкции, в данном случае, конструкции теплообменников. Разработчик всегда может соединить близкие цилиндры с короткими или длинными теплообменниками; даже с простым и эффективным кольцевым нагревателем и регенератором, охладитель (который тогда служит для соединения цилиндров) все еще может быть сделан коротким. Такие короткий, прямые каналы могут быть легко сделаны на станке, собраны и уплотнены; в серийной версии машины они могут быть даже отлиты под давлением. Головки цилиндра в V-образной компоновке находятся гораздо дальше друг от друга, и, особенно если разработчик хочет сохранить кольцевой нагреватель и регенератор, соединительные каналы (холодильник) обязательно будут достаточно длинными, с существенным вредным пространством. Такое расположение может оказаться вполне удовлетворительным, но (опять) еще слишком рано говорить уверенно.

Особенности конструкции

Коромысло, используемой в этой конструкции, дает 90 градусов сдвига по фазе с движением поршней, вполне аналогичным тому, которое имеется в V-образной компоновке; но применение коромысла допускает любой фазовый угол, который может пожелать разработчик. Из теоретических соображений следует, что фазовый угол в схеме Райдера должен быть около 100 градусов; как показано ниже, это может быть легко получено, используя только лишь чуть другую геометрию коромысла. Фактически, картер становится заметно более компактным, если при разработке сразу задаться этим, большим значением фазового угла. Даже в теории, увеличение мощности не будет большим; но следует отметить, что при росте фазового угла общий рабочий объем (total swept volume) уменьшается для любого заданного хода поршня. Таким образом, в соревновании, в котором критерием оценки служит мощность на единицу общего рабочего объема, больший фазовый угол может быть очень полезен.

Использование коромысла также предоставляет многие необычные возможности. Например, если бы было некоторое преимущество в использовании сильно отличающихся отношений диаметр цилиндра/ход поршня в горячем и холодном цилиндрах (например, для приспособления свободной от утечек диафрагмы с коротким ходом в холодном цилиндре, которая вместе с огромным диаметром цилиндра используется для установки изотермализаторов), то коромысло позволяет такую конструкцию с тем же самым хорошим балансом. Для этого разработчику следует всего лишь сдвинуть картер и применить коромысло с горизотальными ручками разной длины. Стоит только сесть и набросать различные устройства коромысла, как напрашивается множество других идей.

Однако, наиболее критичные части конструкции любого двигателя Стирлинга - это не механизм коленвала, а нагреватель, регенератор и охладитель. Именно эти части в наибольшей степени определяют мощность, скорость и эффективность, а также допустимые для работы газы и допустимое давление. Площадь нагревателя - это, вероято, ключевая величина, определяющая производительность машины.

При использовании воздуха в качестве рабочего тела, 8 ватт на квадратный дюйм (1,25Вт/см^2 - перев ) - это обычная цифра для двигателя Стирлинга с регенератором. Если машина выдает меньше этой величины, то, вероятно, она допускает более высокий уровень давления.

Некоторые читатели могут удивиться почему так подчеркивается роль нагревателя, а не холодильника - ведь оба они существенны для производительности машины? Но в случае холодильника относительно легко добиться достаточной поверхности теплообмена, особенно вследствие того, что почти любая часть машины, кроме нагревателя, является в какой-то степени холодильником. Тепло от рабочего газа теряется в цилиндрах, поршнях, головках цилиндров, соединительных каналах, даже в регенераторе, так же, как и собственно в холодильнике.

Принимая решение, какое сечение, площадь, вредное пространство и отношенией длина/диаметр (или длина/ширина) использовать в нагревателе и холодильнике, наиболее полезное руководство - это использовать производительность, достигнутую в уже известных разработках. В моем случае, я в большой степени полагаюсь на мои собственные предыдущие машины, особенно на 65-кубовую 80-ваттную машину с ромбическим приводом, и на наиболее впечатляющую 200-ваттную машину Филипс 102С. Таблица 1 показывает, на мой взгляд, очень полезные данные о конструкции этих машин, а также параметры рассматриваемой новой 35-кубовой машины типа Райдер. Я мог бы на этой странице долго и занудно рассказывать о конструкцировании теплообменников, но это не дало бы ничуть не больше, чем можно извлечь из внимательного изучения таблицы 1. Я надеюсь, другие разработчики начнут предоставлять такие данные об их конструкциях, так, что эта таблица могла бы быть пополнена и стала бы еще более полезной.

Двигатель Philips 102C 35см^3 дв. Росса с коромыслом 65см^3 дв. Росса с ромбическим приводом G.M.GPU с ромбическим приводом
Тип бета альфа бета бета
Макс. объем горячей полости, см^3 62 25 75 117
Общий ометаемый объем, см^3 62 35,4 65 117
Отношение макс.объема гор.полости к общему ометаемому объему 1 0,7 1,15 ~1
Газ; среднее давление, бар воздух; 12-15 воздух; 1-? воздух; 2,7 гелий; 67
Мощность, ватт 250-689 44-? 81 6000
Общее вредное пр-во (нагреватель, холодильник, регенератор), см^3 30,8 10,3 19,8 133
Т нагревателя, С 650-800 примерно 650 примерно 650 700
Макс. скорость без нагрузки, об/мин   4700 2100  
Нагреватель        
Тип кольцевой с оребрением кольцевой кольцевой трубчатый
Кол-во элементов 180 1 1 40
Площадь внутренней поверхности, см^2 378 45,8 71,6 588
Площадь внешней поверхности, см^2 374 48 73 955
Длина нагреваемой части, см 3,76 3,18 3,8 15,5
Общая длина, см 3,76 3,18 3,8 24,1
Сечение для прохода газа, см^2 1,35 0,58 0,95 2,84
Вредное пространство, см^3 5,1 1,9 3,6 69
Внутренние размеры

Ширина: 0,3мм
Глубина: 2,5см

Зазор: 0,406мм
(0,016дюйма)
Диам: 4,6см
(1,813дюйма)

Зазор: 0,508мм
Диам: 6см

Диам:
0,50546см
(0,199дюйма)

Внешние размеры  

Диам: 4,76см
(1,875дюйма)

Диам: 6,11см Диам:
0,4826см
(0,19дюйма,
ошибка - перев)
Регенератор        
Тип Кольцевой Кольцевой Кольцевой 8 банок
Длина, см 3,18 1,59 1,91 2,26
Внутр.диам, см нет данных нет данных нет данных 2,26
Площадь сечения, см^2 9,16 4,03 4,8 7,81
Общий объем, см^3 ~26,2 6,78 14,9 72,1
Степень заполнения ~25% 11% 16% 29%
Вредное пр-во, см^3 ~20,5 6,03 12,5 52
Охладитель        
Тип оребрение оребрение оребрение трубчатый
Охлаждение воздушное водяное водяное водяное
Кол-во элементов 180 25 120 312
Внутр.поверхность, см^2 380 75 190 460
Длина, см 3,8 в среднем, 4,4 3,8 4,6
Площадь сечения, см^2 1,34 0,54 0,97 2,5
Вредное пр-во, см^3 5,06 2,4 3,7 11,8
Внутренние размеры

Ширина: 0,300мм
Глубина: 2,5см

Ширина: 0,711мм
Глубина: 3,1см
Ширина: 0,508мм
Глубина: 0,16см
Диам: 1,02см
Разные соотношения        
Общий объем регенератора/макс. объем горячей полости 44% 27% 20% 61%
Площадь внутр.пов.нагревателя/площадь внутр. пов. охладителя 1 0,61 0,32 1,28

Половина макс. объема горячей полости/Активный объем нагревателя

6,1 6,8 12,4 1,33
То же для охладителя 6,1 5,2 10,2 5
Мощность на см^2 внешней поверхности нагревателя, Вт 4-11,8 5,9 при 1 атм 7,2 40,5
Мощность/см^3 ометаемого объема/атмосферу давления 0,3-0,75 1,24 0,46 0,76
Активный объем нагревателя/общий объем регенератора 0,25 0,27 0,24 0,85
Объем охладителя/общий объем регенератора 0,25 0,36 0,30 0,23
Макс.объем горячей полости/площадь сечения нагревателя, см 0,14 0,15 0,08 0,15
Макс.объем горячей полости/площадь сечения регенератора, см 0,94 1,1 0,66 1,8
Макс.объем горячей полости/площадь сечения охладителя, см 0,14 0,14 0,084 0,13
Относительное вредное пр-во (вычисленное вредное пр-во нагревателя, регенератора и охладителя, деленное на макс. объем горячей полости) 49% 41% 26% 113%
Отношение длина/диаметр для активной части нагревателя 125 78 62,5 21,4
Отношение длина/диаметр для активной части охладителя 125 62,5 75 45,3

 

Аккумулирование

Аккумулирование и локальные энергосети

Электроэнергия из теплоаккумулятора

Газовые аккумуляторы

Энергия смешивания воздуха с водой

Энергия из воздуха: список ссылок и патентов"

Моя модель энергетической башни (видео)

Дождливые башни - не всё так страшно

Дождливая башня превращается в ледянящую

Электричество из тепла

Правда жизни: без топлива - никак

Промышленно выпускавшиеся двигатели Стирлинга

Двигатель стирлинга мощностью 44 вт

Моя программа расчёта Стирлинга

Книга Уолкера по двигателям Стирлинга

Расчёт криокулера с циклом Стирлинга (djvu)

Модельный Стирлинг из пробирки

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Как сделать маленькую паровую машину, 1913 год

Как сделать мощную паровую машину, 1913 год

Мощные промышленные паровые машины Spilling, pdf

Термоэлектричество

Теория вихревых турбомашин, tif

Сайт Дубинина В.С.

ДВС

Вода в бензине - из истории вопроса

Взрыв пыли - к вопросу о твёрдотопливном ДВС

Проектируем свой Стирлинг

Заглавная страница проекта Стирлинга

Про уплотнения из графита

Отчёт о состоянии проекта – июнь 2015

Техническая концепия системы

Экономическая концепия проекта

Водород в двигателе Стирлинга

Журнал изменений проекта

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Моя программа расчёта Стирлинга

Самодельные топливные элементы

Топливные элементы с прямым окислением угля (DCFC)

Оригинальная статья автора изобретения (1896 год) в Русском переводе

Опыты фирмы SARA

Обзор зарубежных публикаций

Мои опыты по DCFC в 2005 г.

Состояние работ на сентябрь 2010 года

Лабораторная работа N1 (Open Office)

Дневники некоторых опытов

Методичка по изготовлению уголька(Open Office)

Программы для управления экспериментом

Программирование

Программы для опытов по DCFC/УТЭ

Введение в Common Lisp для профессионалов Delphi/SQL

Мой старый .emacs (utf-8)

Примеры метапрограммирования в программе Mathematica

__________


К началу страницы