Форум

(По книге "Двигатели Стирлинга" Г.Уокера)

Оценочная формула эффективной мощности (реальная мощность зависит от большего количества параметров):
P=В*p*f*V
где:
P - эфф. мощность Вт (Напоминаю 1л.с.=740Вт)
р - давление рабочего тела (воздух) МПа (напоминаю 1 атмосфера=0.1МПа)
f - частота вращения двигателя Гц (такт в секунду)
V - вытесняемый объем см³

В - это "число Билла" (Профессор Бил из университета штата Огайо) Оно зависит от температурного уровня нагревателя и холодильника двигателей Стирлинга. В этот параметр опосредованно входит и качество работы регенератора. Отсюда понятно, что "число Билла" не константа. Оно сильно зависит от качества конструкции. В этой таблице:

Верхняя пунктирная линия показывает "число Билла" для совершенных конструкций, а нижняя для несовершенных, какие собственно и способен воспроизвести попаданец.
Для наших расчетов В примем за 0.05

Обычно нас интересует не мощность, а размеры двигателя под заданную мощность. Если принять соотношение диаметра поршня к его ходу как 2:1 (это рациональный вариант) то следовательно:

V=3.14*(D/2)²*(D/2)

Преобразуя оба уравнения получаем:

D=³√((8*Р)/(0.05*3.14*р*f))

---------------------------
Определим размер поршня для одноцилиндрового пароходного двигателя мощностью 100 л.с. (74000 Вт) при разных значениях давления воздуха в двигателе. Частоту вращения возьмем максимальную для колесных пароходов - 60 об/мин (1 Гц)

Для р=1 атм. (0.1Мпа)
D=³√((8*74000)/(0.05*3.14*0.1*1)=335 см

Для р=5 атм (характерное давление для первого поколения паровозов)
D=196 см

Для р=10 атм. D=155 см
Для р>10 атм. расчет бесполезен. Требуются материалы способные выдерживать такое давление при температурах белого каления. Это не реально для попаданца.

---------------------------
Но такая высокая частота вращения и давления по началу будет недостижимы, так что оценим размер двигателя мощностью 100 л.с., работающего при атмосферном давлении с частотой 10 об/мин (0.17Гц)

D=³√((8*74000)/(0.05*3.14*0.1*0.17)=600 см
----------------------------
----------------------------

Продолжим сравнения.

Один из первых шахтных водоотливных насосов Ньюкомена имел цилиндр диаметром 2 фута (61 см) Двигатель работал со скоростью 15 циклов в минуту, при этом средняя скоростьдвижения поршня достигала 75 футов в минуту (0,381 м/c), а полезная мощностьбыла равна 265 125 фунтам на фут в минуту (6 кВт или 8 л.с.)

При этом Ньюкомен работал не на избыточном давлении, а на вакууме. разряжение в цилиндре создавала на поршне тяговое усилие в 1324 фунтов(600 кгс или 5893 Н)

Для 8 л.с. определим размеры цилиндра Стирлинга (f=0.25 Гц; В=0.05; Р=8 л.с.=5880Вт; р=1 атм=0.1МПа):

D=³√((8*5880)/(0.05*3.14*0.1*0.25)=230 см (Сравните с 61 см Ньюкомена 🙂

Но если мы увеличим частоту тактов до 30 в минуту, то диаметр поршня уменьшится до 180 см. Хотя это потребует увеличения прочности насосной части. А теперь давайте представим что попаданец таки наладил поточный выпуск таких двигателей и бодро продает их в Англию (машина Ньюкомена стоила 1200 фунтов стерлингов. Бешеные бабки по тем временам, но не смотря на это было продано больше тысячи экземпляров, в том числе и за рубеж.). Они не дороже Ньюкоменовских и при этом их КПД выше, а стало быть потребление топлива ниже.
Для себя любимого он может ту же модель "разогнать" повышением давления. При тех же параметрах рабочего объема и тактовой частоты (D=180; f=0.5), мы получим:
2 атм - 15.5 л.с.
3 атм - 23 л.с.
4 атм - 31 л.с.
5 атм - 39 л.с.
Но такой фокус возможен при герметичной конструкции, а это ещё тот квест.
И ещё, я не уверен что регенераторы эмпирически подобранные для модели без избыточного давления будут так же эффективно работать с рабочим телом под большим давлением. Ведь, хоть объем воздуха в двигателе не увеличится, но его количество возрастет. Вероятно для каждого давления нужен персональный подбор параметров регенератора.

В разных источниках находил разную цену на паровую машину Ньюкомена. От 1200 до 1000 фунтов стерлинга. Вероятно это разброс цен в разное время производства в течении 18 века. От 1711-го года (создание) до 1766 (появление машины Уатта)
Фунты это хорошо, но сколько это в рублях ... то есть граммах? Фунт стерлинга до перехода на десятеричную систему был равен 20 шиллингам. Монетка в шиллинг имела вес 9,33 грамма (с чистым весом серебра 8,68 грамм). Вес одного рубля при Петре первом был установлен в 26 грамм монетного серебра. Что дает нам соотношение: 7 рублей на один фунт стерлингов (по другим источникам 6,25:1)
Таким образом одна паровая машина Ньюкомена это почти 7000 рублей.

стоимость строительства 66-пушечного корабля на 1731 г. по табели составляла 47772 руб., а общая стоимость 89960 - 103510 руб., в зависимости от вооружения чугунной либо медной артиллерией (Петрухинцев Н.Н. Царствование Анны Иоанновны: формирование внутриполитического курса и судьбы армии и флота 1730-1735. СПб., 2001. С. 232)

так что 14 паровых машин это цена неплохого боевого корабля 🙂

P.S. £6 - Стоимость ночи с ужином и ванной у модной куртизанки так что на выручку от одной паровой машины можно трахать элитных шлюх около трех лет подряд:)

Вы вообще серьёзно? Ещё пароходное колесо на пеньку пересчитайте. Да не на метры, а сколько казнокрадов можно повесить, если они всей толпой упрут одно колесо.