Přestavba motoru Š120 na stirling

[JiMi]

Jak jsem v minulém podobně laděném příspěvku psal, snažil jsem se nějak zvizualizovat průběhy pohybů pístu a přehaněče a od toho snad odvislý průběh tlaku v uzavřené soustavě. Snažíl jsem se říct, že teď není důležitá absolutní velikost tlaků, nebo strmost křivek, nebo průběhy bodem středního tlaku (body zlomu). Chtěl jsem jen ukázat, že v uzavřené soustavě ten tlak běhá kolem nějaké střední hodnoty a snažil jsem se také popsat moment, který podle mého zatímního poznání vede k tomu, že se stirling točí.

Tady bych si dovolil pokračovat. Říkal jsem, že by mělo být v dané konstrukci stirlingu smyslem, sesouhlacit průběhy tlaků s pohybem pracovního pístu, tak aby tlak pracoval pokud možno v náš prospěch. Tzn. ve fázi expanze (tlak nad střední hodnotou) aby pokud možno působil na píst za jeho pohybu k dolní úvrati (DÚ), a ve fázi komprese (tlak pod střední hodnotou) naopak nám co nejvíce snižoval ztráty, proti kterým musíme stlačovat plyn do výchozího stavu.

Na přiloženém upraveném obrázku jsem vyznačil oblasti, kdy v původní vizualizaci jsou naše požadavky splněny a kdy naopak jdeme proti smyslu. Zelené oblasti nám značí, že tlak nad střední hodnotou tlačí na píst nebo tlak pod střední hodnotou snižuje potřebnou kompresní práci. Fialové oblasti značí že buďto probíhá expanze do zvětšujícího se objemu (a tedy netlačí) nebo musíme provádět kompresi do vyššího než stedního tlaku, čímž generujeme čistou ztrátu.
Znovu musím upozornit, že toto není popis žádného konkrétního zařízení, je to teoretická vizualizace.

Pohledem na tuto vizualizaci lze jen tak odhadnout, že zhruba 120° z každého cyklu fungujeme trátově, tzn. dalším 120° z celého cyklu jenom vyrovnáváme tyto ztráty a výkon navíc musíme získat ze zbývajících 120° celého cyklu, a to ještě jen jako rozdíl práce expanze-práce na kompresi.

Co se stane, když tento přebytek výkonu bude u nezatíženého stroje zvyšovat otáčky ? Přestupy tepla nejsou od rychlosti odvislé. Jsou dané použitým plynem a konstrukcí stroje. Takže rychlosti přestupů tepla jsou prakticky pořád stejné. Důsledkem navyšování otáček se bude snižovat odchylka tlaků od střední hodnoty, vizualizace průběhu tlaku se bude zplošťovat, nebude se ale měnit fázové posunutí průběhu tlaků vůči pístu.
To bude pořád stejné. Tím že se bude snižovat odchylka tlaků od střední hodnoty, bude se snižovat i zisková práce, která motor urychluje, až se na nějakých otáčkách nezatížený motor ustálí. V okamžiku, kdy motor zatížíme, otáčky se sníží, zvýší se amplituda rozptylu tlakových hodnot a opět se ustálí otáčky na nějaké hodnotě, která bude mít při daném zatížení nejlepší účinnost. Toto všechno je nejspíše zřejmé.

Pořád ale se bavíme o napevno sešroubovaném strojku, kdy přehaněč předbíhá píst o 90°. Představte si, kdyby byla možnost změnit ten předstih v závislosti od konkrétní konstrukce, od konkrétní zátěže... Ve své vizualizaci jsem změnu fázování naznačil zelenou šipkou. že by třeba zde byla možnost snížit předstih o těch 60°. Ano, průběh konkrétních tlaků do jiných objemů (jinak nafázovaný píst) by se změnil, nejspíš i velikost, ale alespoň je šance, že bude tlačit tehdy kdy má a míň tlačit, když nemá.

Chci tím ukázat tu myšlenku, kterou mám od samého začátku, že tou možností individuálního fázování mám daleko větší šanci ovlivnit konečný výkon než absolutní změnou jakéhokoliv parametru. Co kdyby se mi podařilo nepříznivé konstelace průběhu tlaků za daných otáček snížit na 20°. Na jejich vyrovnání budu potřebovat dalších 20°, ale zbývá mi 320° z cyklu, kdy můžu počítat účinnost rozdílu expanze-komprese. To je skoro 2,5x víc než v původní verzi s pevným fázováním.

To že se se snižujícími se otáčkami stirlingu zvyšuje účinnost je třešnička na dortu, na které opět můžu jenom získat, když to fázování budu mít možnost změnit k dosažení co nejvyšší účinnosti.
To jsem chtěl říct dnes, příště tu naznačím něco, za co mě Akord nejpíš úplně zatratí, ale nemůže to ovlinit. Tak se těším.
JiMi

[Akord]

JiMi, s hruzou zjištuji, že neco jako tohle, cituji
"...že by mělo být v dané konstrukci stirlingu smyslem, sesouhlacit průběhy tlaků s pohybem pracovního pístu, tak aby tlak pracoval pokud možno v náš prospěch..."
není dokonce všechno, že príšte má následovat ješte i neco horšího, tak si zatím nic horší netroufnu predstavit. To je pokud chápu porušení príčiny a následku, nebo zkrížení souvislostí. Když teď napíšu, že v tomto není co sesouhlasit, tak opet riskuji nepríjemný scenár. Abych nevypadal príliš chytre, tak uvedu, že mne trvalo nepohádkové pochopení stirlingu více jak rok. Mechanická práce s časem nesouvisí. Je úplne jedno, kdy probehne, a za jakých pomeru tlaku a rychlosti, protože se akumuluje v klice a jejím rotačním pohybu. Podstatné je, zda se uvolní v cyklu a nemusíme ji dále kontrolovat, ve které fázi nejvíce pridá na kliku. To není dáno mechanicky a opakuji, primo to nesouvisí s časem. Naopak, stirling je optimální v tom, že v horní a dolní úvrati neprobíhá prevážne výmena mechanické práce, ale probíhá presun tepla. Není co na tom optimu menit, proto je to stirling, je to z jistého úhlu taky optimální cyklus. Má smysl menit vzájemný uhel prehaneče a pístu, nebo další parametry, ale nemá význam dávat tlak uvedeným zpusobem do souvisu s okamžitou polohou. Radši dej nejakou kontrolní otázku, zda mluvíme o tomtéž. Výkon a otáčky stirlingu se regulují vetšinou nejlépe a nejčasteji plnícím tlakem (dofouknutí kompresorkem, nebo tlakovkou a odfouknutím). Cyklus obehu platí a počítá se pouze pro zatížený motor, protože v sobe má zakomponovanou mechanickou práci. Zmena fázování je možná, souvisí s optimem pri daném zatížení, ale nevidím nejmenší duvod ji delat nesinusove. Udelat fázový posun pevne(treba i rozebráním) nastavitelný a za provozu konstantní nepovažuji za žádnou významnou nevýhodu. (Posílám ti zítra nejaké kopie.)

[JiMi]

...že by mělo být v dané konstrukci stirlingu smyslem, sesouhlacit průběhy tlaků s pohybem pracovního pístu, tak aby tlak pracoval pokud možno v náš prospěch...

Naopak, stirling je optimální v tom, že v horní a dolní úvrati neprobíhá prevážne výmena mechanické práce, ale probíhá presun tepla.

Má smysl menit vzájemný uhel prehaneče a pístu, nebo další parametry

Zdravím.
Už když jsem to psal, tak mi to šlo proti srsti, to je ta první okopírovaná citace. Příčina a následek je přesně to jak se to jmenuje a já jsem použil jenom divné slovo, kterým jsem chtěl jen říct, že máme možnost s tím něco udělat. To že si myslím, že oba mluvíme o tomtéž, chci dokázat tím, že jsem v druhé teď už tvojí citataci, vypíchl podle mě jednu z nejdůležitějších myšlenek klasického stirlingu. A že určitě mluvíme oba o tom stejným si dovolím naznačit ve třetí části citace, kdy sám píšeš, že má smysl měnit...... To je prakticky to jediné co taky chci dělat.
Takže zatím myslím kopem za stejné mužstvo a nepovažuji to za hrůzu.
Zítra přijde asi hrůza, ale musím si to nakreslit, takže až zítra.
Neboj, je to jen fórum.
JiMi

[JiMi]

Teď teprvá možná příjde ta pravá hrůza.
Pokud jste přežili to moje sesouhlasování, jinými slovy, změnu fázování pohybu přehaněče a ještě máte sílu číst dál, tak tady máte tentokrát už poslední nášup.

Vraťmě se k druhé vizualizaci, máme normální stirling s přehaněčem napevno o 90°. Snažil jsem se ukázat, že třeba jen v tomto názorném příkladě striling aktivně (tj. při expanzi fakt tlačí, při kompresi klade menší odpor) pracuje zhruba jen 120° z celkového oběhu. Tedy 60° při expanzi a 60° při kompresi. Ostatní čas generuje čistou ztrátu a zahlazuje stopy této ztráty. že to tak nejspíš bude se můžeme domnívat proto, že se stirlingy i točí.

Tak ale mějme pořád stejný klasický stirling, akorát dvakrát. Na jedné hřídeli vedle sebe dva stirlingy, písty posunuté o 180°, každý píst má svou uzavřenou soustavu s vlastním přehaněčem posunutým vůči svému pístu o 90°. Tedy stejně blbá situace, akorát dvakrát.
Pro vizualizaci bych mohl do jednoho grafu smatlat všechno do kupy a bylo by tam křivek, jak nastláno. Jsme to ale samí klucíí, a tak nejspíš trocha té abstrakce není až takový problém. Jednoduše si představte osově souměrné všechno kolem vodorovné osy pro druhý stirling.
Písty má tato soustava vedle sebe na hřídeli, i prostory s přehaněči budou blízko sebe. Podívejte se na průběhy, představte si tam zrcadlového bratříčka, a představte si mezi jinak oddělenými prostory přehaněčů elektromagnetický ventil, který by byl normálně uzavřen, pouze na můj signál by se otevřel a došlo by k vyrovnání tlaků uvnitř obou soustav.
Kdy vydat signál ?
Co takhle v okamžiku, kdy jdu se soustavami jakoby do čisté ztráty. Písty jsou stejně v úvratích, jak říká Akord, žádná extra práce se nekoná, tak jen trochu pomůžeme srovnáním tlaku blíže ke střední hodnotě. A v okamžiku, kdy se tlaky srovnají, můžu ventil zase zavřít, protože teď už bude pokračovat tepelná výměna v už zase uzavřených soustavách.

Jak by to mohlo probíhat v rámci jedné soustavy, jsem se snažil zobrazit na přiložené vizualizaci a je to ta modrá křivka. Signálem pro otevření ventilů mezi sousedícími stirlingy by byl ten fialový průběh. Špatné svědomí, že páchám něco nemožného, z toho nemám, protože obě soustavy jsou pořád uzavřené a to co jsem při odpouštění tlaku ztratil dostanu zpět o 180° později.

Připadá mi, že by takto šla zvýšit účinnost i klasických mechanických stirlingů, samozřejmě podmínkou je, že by musela pracovat ve stejných podmínkách vždy dvojice stirlingů.
No a teď už víte, co za hrůzu jsem vypotil, a že možná bude stačit pouze diferenciální tlakový snímač.
Co vy na to ?
JiMi

[Akord]

... tomto názorném příkladě striling aktivně (tj. při expanzi fakt tlačí, při kompresi klade menší odpor) pracuje zhruba jen 120° z celkového oběhu. Tedy 60° při expanzi a 60° při kompresi. Ostatní čas generuje čistou ztrátu a zahlazuje stopy této ztráty.

Ne. Když by me nekdo nutil k podobnému vyjádrení, pak nanejvýš reknu neco ve smyslu, že stirling spíše tech 120 stupnu není mechanicky aktivní a mechanicky nepracuje.
Na normální pochopení stirlinga nestačí 4 nebo 2 takty spalovacího motoru treba i jako animace. Stirling nelze chápat vcelku ze 4 oddelených fáz, pomocí 2 izochor a 2 adiabat, jako ve schmidtovi, jak se nekdy v literature píše. Duvodem je fakt, že takovémuto p-V diagramu ani približne neodpovídá konkrétní výmena tepla ve výmennících za pomoci rychlosti prehaneče. Reálné situaci odpovídá v p-V diagramu elipsa, nebo brambor. Teď nemluvím o rozdílu ideálního obehu a reálného. Píšu o tom, ideání obeh je obtížne mechanicky realizovatelný i za predpokladu ideální mechaniky. To by počas zdvihu pracovního pístu nesmelo prijít k treba ohrevu látky a v horní i dolní úvrati by musel být píst mechanicky blokován. Takový cirkus však nutný není, protože stirling muže být optimální i pri sinusovém pohybu pístu a prehaneče, pritom však p-V diagram bude normální a optimální elipsa a ne schmidtova abstrakce(2adiabaty+2izochory), která má stejne problém s kompresním pomerem. Taková abstrakce pak funkci stirlingu vykládá mylne, protože nerespektuje treba ohrev v konečné fázi komprese, co se zdánlive i podle ní jeví jako nesmysl. Namísto zjednodušení výkladu to ve skutečnosti výklad kazí a dusledkem jsou otázky podobného charakteru. Z bludného kruhu výkladu lze ven tak, že se stirling 2-takt rozčlení nakreslením na 4fáze a 4 obrázky po 90 stupních, pričemž se v každé fázi nakreslí poloha pístu a prehaneče, které jsou vuči sobe o 90. Tím vznikne obrázek, kde v horní úvrati pístu bude stred prehaneče a naopak. V techto fázích si je potreba dusledne uvedomit, co se deje s tlakem a výmenou tepla. Výsledek by mel být ten, že plyn se komprimuje chladný jenom v první části(zjednodušene polovine) komprese, a komprimuje paradoxne horký ve druhé, nebo koncové části komprese. Toto idealizovanému obehu stirlinga vubec neodpovídá, ale je to tak. To je duvod, proč mám hruzu ze všech nablýskaných vysvetlení stirlinga, a jejich dusledku. To je i duvod na sinusový pohyb. Všiml si to asi jen nekdo.
Ješte jinak - Schmidtuv cyklus stejne jako Carnotuv cyklus jsou abstraktní a jenom porovnávací cykly, nelze podle nej udelat normálne mechanicky realizovatelný tepelný motor, na rozdíl od cyklu jako Clausius-Rankinuv, Ottuv, Erics.Braytonuv a Dieseluv. Není mi známo, že by stirling mel odpovídajícího pána z poslední rady reálných obehu, co tak JiMiho obeh

...představte si tam zrcadlového bratříčka, a představte si mezi jinak oddělenými prostory přehaněčů elektromagnetický ventil, který by byl normálně uzavřen, pouze na můj signál by se otevřel a došlo by k vyrovnání tlaků uvnitř obou soustav. Kdy vydat signál ?....
....Špatné svědomí, že páchám něco nemožného, z toho nemám, protože obě soustavy jsou pořád uzavřené a to co jsem při odpouštění tlaku ztratil dostanu zpět o 180° později....

Tlakové propojení 2 válcu, nebo stirlingu možné není, nevede nikam. Lze propojit nejméne (3 písty s prehaneči=napsal jsem blbost) 3 dvoučinné písty bez prehaneču, a nejsou dokonce treba ventily. Samotné použití ventilu je problém o kterém nevíš, nechceš brát do úvahy predešlou konkrétní pripomínku o nevhodnosti bežných elmag.ventilu. V prepojení soustav 2 pístu deláš zrejme logickou chybu v tom, že 60 stupňu pro jeden píst a prehaneč není mechanicky zrcadlove 60 stupňu i pro ten druhý, pokud je tenhle na klice o 180. Proč bys mel špatné svedomí, když o tom ješte nevíš. Pokud je klika 0 a 180 stupňu, jsou možné jedine 2 nezávislé písty stirlingu, každý píst svuj prehaneč. Mechanicky umístit tyhle 2 treba krídlové a dvoučinné prehaneče na společnou hrídel však možné je. Bez patologického propojení jejich prostoru ventilem.

Ješte k obrázku. Prehaneč na nem nejde popredu o 90, ale pozadu, a proto je obrázek špatne. Maximum tlaku by navíc melo být v okolí horní uvrate pístu. Takhle chybne ale chápe stirling vetšina lidí, i nekterých odborníku, co stirling i delali, pričemž si svuj správný fázový posun ani nevšimli, protože se dá opravit zmenou otáček na opačné. Já si to taky kdysi myslel.

[petr111]

[Akord]

nejaká nahrávka se občas najde, ale chce to ten gól

[petr111]

.......žádné čtení před spaním.....

[JiMi]

.......žádné čtení před spaním.....

Neumřelo. Jak už jsem psal, střádám korunky na materiály. Tak je teď trošku hlucho.
No a taky jsem nabyl dojmu, že mé teorie jsou natolik liché, že to lidem zvedá tlak, tak než psát blbosti, tak raději nic.
No ale březen by už mi měl přinést dostatek chechtáků pro další laoborování, tak uvidíme.
JiMi

[Ilem]

.......žádné čtení před spaním.....

Neumřelo. Jak už jsem psal, střádám korunky na materiály. Tak je teď trošku hlucho.
No a taky jsem nabyl dojmu, že mé teorie jsou natolik liché, že to lidem zvedá tlak, tak než psát blbosti, tak raději nic.
No ale březen by už mi měl přinést dostatek chechtáků pro další laoborování, tak uvidíme.
JiMi

Když nebudeš psát, budeš muset na všechno přijít sám. Tak se rozhodni.

[zawin]

Dneska som videl zaujimavy clanocek na dsl.sk
http://www.dsl.sk/article.php?article=5357

[JiMi]

Dneska som videl zaujimavy clanocek na dsl.sk
http://www.dsl.sk/article.php?article=5357

Vypadá to zajímavě, ale principielně tam půjde o skupenskou změnu jako u všech dnešních HeatPipe. Takže ta obezlička s tím větráčkem mi tam připadne taková modní blbinka, u které bych se obával o dostatečné utěsnění toho média. Předpokládám že právě využívají té cyklické změny skupenství. Ale při pohledu na ten větráček a skutečnosti, že se musí odvést až 100 W tepla, připadá mi to jako mlýnek na potoce. Nic to nedělá a přece se točí.
Pro skutečný stirling mi tam chybí ten druhý konec, pro tepelný spád.

Ale trochu podoba tu je.
Dík za odkaz.
JiMi

[Akord]

Klidne to muže být i stirling, i bez heat pipe, ale to zrovna mohli napájet ventilátor peltierem. Zásadní výhodu v tom nevidím, navíc je to mechanicky pomerne složité, medium muže uniknout spíše než z teplého zobáku(v poradí slušnosti tepelná trouba, trubka, roura, trubice). Piezoakustického stirlingu se asi báli, že by bzučel, klepáky jsou asi príjemnejší pro lidi, které znudil soft a rádi pitvají hardver. Celkem je to dost naruby, stirling je vuči ventilátoru hodne nízkootáčkový.

[ojozo]

takze za za chvilu bude Veletrh úspor energií vo Welse, viz. http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=4645
A urcite tam bude firma http://www.sunmachine.at . Ta ma nieco podobne co chces urobit uz vyvinute 1.5 az 3kW elektriky + 4.5 az 10kW tepla. Treba to len "lepsie" okukat, vid. http://betlemska-stirling.blog.cz/0709/ ... i-jednotka

este nejak odkaz:
http://www.instructables.com/id/The-Ste ... candles-c/

[Akord]

Velmi zajímavé linky. We Welsu jsem 2x byl, no a zrejme škoda, že loni ne.
Ty obstarávací náklady ve výši 30000EUR jsou však odstrašující, pokud chápu, a svedčí o značných rezervách, pokud se k tomu dostane Čína. Použitý dusík znemožňuje oxidaci materiálu, svedčí to však o tom, že i vzduch je použitelný. No - a mít o pár desítek let méne, jdu do souteže na tu betlémskou.