Форум

Итак, предлагается конструкция:

Двигатель представляет собой бассейн L, заполненный водой, в котором находится цилиндр H и турбина K, а так же к бассейну пристроена топка B, в которой горит огонь C. Топка поддувается мехом A. В бассейне лежит известняк M, для нейтрализации образующейся кислоты. Итак, цикл работы:

1. Открывается клапан F и выпускает отработанный пар. При этом в цилиндр через клапан I поступает вода, пока не сравняется с уровнем в бассейне.
2. Закрывается клапан F. Т.к. цилиндр горячий, часть воды испаряется, заполняя верхнюю часть цилиндра.
3. Нажимается мех A, при этом горячие продукты сгорания попадают через патрубок D в цилиндр, при этом уровень в цилиндре немного понижается, а часть воды выходит через сопло M.
4. Горячие газы в верхней части цилиндра нагревают пар и он расширяется, нажимая вниз на плавающий поршень G (этот плавающий поршень изолирует горячий пар от воды, чтобы не терять КПД). Клапаны I и E при этом автоматически закрыты давлением изнутри цилиндра. Давление выталкивает воду из цилиндра через сопло J на лопатки турбины Пелтона K.
5. Goto 1.

Если пара при заполнении цилиндра будет образовываться мало, то может иметь смысл отдельно в небольшом бойлере кипятить воду и в отдельный момент, до подачи горячих газов из топки подавать вначале пар из котла (при минимальном давлении, лишь бы заполнило верхнюю часть цилиндра, может быть даже при открытом клапане F, чтобы избежать того самого завоздушивания).

Основные преимущества:

1. Это не атмосферная машина, КПД должен быть выше.
2. Все технологичные детали можно отлить из чугуна, включая цилиндр. Цилиндр не требует серьезной обработки и его можно сделать наборным из чугунных колец.
3. Остальное делается из локальных материалов. Бассейн можно построить, а можно и тупо выкопать.
4. Управление очень простое, только подача воздуха в топку и выпускной из цилиндра.
5. Сразу получаем чистое вращение.

Ну и обычно в паровом насосе энергия сжатого пара напрямую преобразуется в потенциальную энергию поднятой воды.

Тут же она преобразуется в кинетическую энергию струи. Если вы возьмете на себя труд посчитать, то увидите что это намного более капризный процесс с точки зрения потерь, и тот факт что в этой конструкции струя идет в плотную среду воды не очень помогает.

>> турбины, то ее эффективность 90%, несмотря на ее нахождение в воде

ОРЛИ? Чтото я нигде не видел конструкций с колесом или турбиной в стоячей воде.

>> стирлинг по сравнению с атмосферной машиной в разы лучше

В вашем воображении? Смотрите статью по стирлингу. ТАм в комментах разбирали. Удельная мощность сравнима. если не хуже. КПД лучше, с хорошим регенератором(который до сих пор делают эмпирически а не по расчетам, капризная штука). С чугуном цилиндры прогорают и лопаются на раз, нужна литая сталь.

>> это НЕ котел, поэтому расчитывать площадь бессмысленно, надо как-то по-другому

Конечно, раз котлом это не называем значит сразу считать надо по другому.

Похоже дальнейшая дискуссия на таком уровне бессмысленна.

И да, еще. Водяное колесо, которое погружено низом в поток воды называется undershot wheel, и КПД у него порядка 70%... даже если не пытаться делать турбину Пелтона. Вобщем это не главная проблема.

Там она не стоит в неподвижной воде. Вся эта вода движется под напором.

А на вашей схеме - ванна с водой в которую плещет тоненькая струйка. из движка

Она не движется, она вниз уходит в классическом виде. Но это все технические мелочи, можно либо деревянный кожух вокруг, либо (что куда проще) приподнять турбину и вывести сопло наверх. А струя хоть и тонкая будет, но под хорошим напором, что и нужно турбине.

Кстати, где по вашему будет выделяться пар если над водой плавает поплавок? Под ним? Подбрасывая его в воздух?

Поднимаясь на старый уровень, вода будет затоплять горячую часть цилиндра и там, вдоль стенок, будет испарение. От которого все равно никуда не денешься -- так почему бы его не использовать? Опять, это все мелочи -- откуда будет начальное рабочее тело браться -- от испарения воды при контакте с горячими стенками цилиндра при подъеме уровня обратно, от вдувания холодного воздуха или "холодного" пара из вспомогательного котла. Лучше может даже и холодный воздух подавать, бОльшая дельта температур будет.

Проблема в точке смешения горячего газа и "холодного" пара. Там в таком виде, как я нарисовал, получается грустная дельта. Надо по-другому.

Как вариант, надо в верхней части цилиндра поставить проницаемый для воздуха поддон под патрубком D и заполнить его мелкой керамикой (или гравием или чем-то еще), а патрубок продлить в центр керамической массы. Тогда, при прохождении огня, тепло будет уходить в нее, а при попадании холодного газа тепло будет отдаваться обратно в газ, газ будет расширяться и совершать работу. Площади той керамики хватит за глаза -- при объеме верхней части цилиндра в 1 кубометр и диаметре керамических шариков (или просто гравия) в 1 сантиметр получим площадь теплообменника в ~300 кв. метров. Причем это решит проблему, которая была у стирлингов 19 века, т.к. самой горячей зоной будет центр в цилиндре,а между керамикой и цилиндром можно вообще оставить зазор, тогда даже чугунному цилиндру, да еще стоящему в воде, ничего не грозит.

Да, в таком виде это пол-стирлинга.

О, мы изобрели регенератор.

С каких веников? Регенератор -- это теплообменник, который забирает тепло из отработанного газа (на то он и РЕгенератор). Здесь же теплообменник -- замена поверхности горячего цилиндра (который и накрывался у стирлингов).

Если мы впускаем газ в цилиндр, потом нагреваем его, то мы получим газ под давлением, способный совершать работу. Если мы нагреваем газ в процессе впуска то он нагревается и занимает весь объем. Теперь чтобы создать давление уже надо совершить работу нам.

Если мы пропускаем через цилиндр горячий газ (не сжимая, а выпуская его), мы нагреваем теплообменник (горячий газ входит через патрубок в середину массива теплообменника, а выходит через клапан сверху). Если потом, закрыв выпуск, мы запускаем туда холодный газ, то от нагрева в теплообменнике он расширяется, в цилиндре поднимается давление и совершает работу. После чего выпуск открывается еще раз и выпускается нагретый теплообменником газ, а жидкий "поршень" возвращается на место.

А откуда там кислота возьмётся? И даже я не понял, о чём толкуете. Аборигены не поймут грантированно. К.п.д., кстати, будет ниже из-за бесполезного подогрева всего бассейна. Не факт, что 0,0001% достигните. И кипятить воду в цилиндре, тем более известковую нельзя иначе накипь заклинит поршень.