Tepelné motory

[la]

Laďo,
tak mě napadlo že ty drážky sou moc velký (široký) a že ti to bude žrát moc páry.....
Zkus se zamyslet že by ta drážka byla hluboká abys měl tu plochu 10 cm2, ale tenká, šíře zářezu u čela tak 1-2 mm.(můžeš tam dodatečně vsunout a přišroubovat blok s tou drážkou (od čela po konec záběru) pod vstupním i výstupním otvorem a ponechat tu mezírku co nejmenší ....)
Otvor na vstup páry středem a pod otvorem podélná drážka (vyfrézovaný zápich) kudy by se udržoval tlak páry v zářezu po tu dobu pootočení rotoru tak, jak to máš vymyšlený.
Odhadem dle obrázku tak 10x menší spotřeba páry. Na vyzkoušení OK, ale na trvalý provoz pak šetřit s každým cm3 páry, to je teplo !!!
H.v.

Dík všem za konstrukční připomínky odhalili jste, že to má pracovat na principu ztráty tlaku.Jsu sám zvědav co to bude dělat.

[la]

Poota má ještě trochu pravdy navíc, problematika páry je ještě o kotlech a kondenzaci páry zpět na vodu.Zajímavé, že když teda pominu parní kotle ,je už minimálně 35let znám způsob nucené kondenzace a furt se staví tak velké betonové chladící věže. Ten kondenzátor může být provozovám při vyšším tlaku.

[Slavek Krepelka]

U většiny strojů, které pracují na základě změny tlaku, se ustálil takový žertovný obyčej, že se objem pracovního prostoru cyklicky zmenšuje a zvětšuje, přičemž jedna část tohoto prostoru stojí a druhá se pohybuje.
Zvětšování prostoru se využívá pro expanzi tlaku média a zmenšování pro vytlačení expandovaného média. Z tohoto hlediska je zatím nejdokonalejší píst ve válci. K němu ovšem náležejí i problémy s převodem suvného pohybu na rotační, jakož i problémy s těsněním.
Pokud by se měly dodržet výše zmíněné podmínky u rotoru s "křídly", pak by bylo nutné rozdělení rotoru na dvě části, jejichž křídla by se střídavě k sobě přibližovala a opět vzdalovala. Kromě problémů s těsněním jsou tu ovšem i problémy s nutností "krokového" chodu alespoň jedné poloviny křídel.
Při zachování rotoru ve statorové dutině se expanze a výfuku docílit nedá, takže se nedá Patřičně využít ani tlak média. Tím se dostáváme jenom k využití proudění média s minimální ztrátou tlaku a principům turbín.
Je mi to sice velice líto, ale zdá se mi, že bez pístů a nějakého klikového ústrojí se neobejdeme, tedy pokud to má mít nějakou přijatelnou účinnost.
Pára sice vládla strojům dlouhá léta, ale na rozdíl od pana Šedého se nedomnívám, že je ideálním médiem pro přenos tepla. Pro dostatečnou účinnost musí být silně přehřátá a pod tlakem. Což je obojí značnou komplikací, pokud má být dodávána delší dobu bez přestávek. Nevýhodou parních strojů není samotný parní stroj, ale kotel pro výrobu páry. A ten se nepodaří obejít žádným sebegeniálnějším řešením samotného parního stroje.
Něco jiného je pokusný strojek, běžící na jednu náplň papiňáku a něco jiného parní stroj, který má nepřetržitě pohánět třeba generátor.

Zdravím - poota

Konečně mi začíná docházet o co zde jde. Jsem hold natvrdlý, jestli ne betonový.

Zaprvé,

Parní kotel lze obejít spalováním vodíku a kyslíku nejlépe s nějakou keramickou mřížkou na které ke spalování dochází, něco jako plynové radiační infračervené teplomety. On je totiž plamen vodíko-kyslíkový hlavně elektrickou záležitostí, jako je do valné míry spalování jakéhokoliv plynu a bez rušení, řekněme kovovou, nebo mechanickou mřížkou (nebo šamotem v kamnech, či "řeřavých" uhlíků u atd) se z nich, tedy čistě z plamene plynu, dostane tepla relativně velice málo.

Za druhé,

Účinnost parniho stroje byla nejvíce postrčena použitím kohoutů, nebo klapek, které do válce sice pustily plný pracovní tlak z kotle v horní úvrati, ale pak válec zavřely a nechaly v něm pracovat, působit na píst, jenom páru již obsaženou ve válci.

Za třetí,

S těma drážkama jste mne děsně zmátli. Ty drážky v rotoru, aby se z toho něco rozumného dostalo musí mít šikmý průřez, (dívaje se po ose rotace) aby výtok šel co nevíc tangenciálně. Pokud se pak udělá vnitřní stator v rotoru, rotor a vnější staror rotoru tak, aby se do drážky rotoru uvedla pára (aniž by zároveň vystupovala) z vnitřníhio statoru a vystupovala otvory vnějšího statoru pod ostrým tangenciálním úhlem, reaktivní síla bude nutně rotor docela slušně točit. Pokud by si někdo chtěl takové udělátko upravit na rotační spalovací motor, zase to bude fungovat a pokud někdo použije výstupní teplo na předehřev media, ať už páry, nebo jiného, zase si pomůže.

Pokud nadělá někdo i vstup do drážek rotoru tangenciální, (to by chtělo poněkud promyslet), aby se vstupní i výstupní tok dynamicky opíral hlavně o rotor, ne staticky o stěnu jednoho ze statorů, využije se jednak reaktivní (vlastně odstředivá v ohybu drážky) síla vstupu media do drážky a jednak reaktivní síla výstupu. Ty drážky v rotoru pak budou ohnuté, trochu podobně jako jsou ohnuté lamely bubnu dmychadla, nebo to bude v tom průřezu vypadat jako serie bumerangů. Jakési přerušovaně pracující turbo.

Žádné převodovky z lineárního na krouživý, žádné písty a válce a žádný kotel, pokud je nežádoucí, či nepraktický. Naprosto jednoduchá kombinace jakési turbíny a limitujících klapek, nebo kohoutů, nebo jak se tomu v češtině vlastně odborně řekne. (Tady je to všechno "valve".)

Kutile, pokud bys chtěl plnit do jakéhosi kola tak, že plníš do podtlaku vyvolaného odstředivou silou a vypouštíš natlakované odstředivou silou, blížíš se ke Clemovu motoru. Jenže, hodně jsem toho na Clema vykoumal a řeknu Ti toto: Pokud honíš plyn, to kolo bude potřebovat desetitisíce otáček při průměru alespoň jednoho metru, aby se ta odstředivá nějak významně projevila jako pomoc. Kvalitativě je to v pořádku, ale kvantitativně je to průšvih.

Ahoj, Slávek.

[poota]

.. jsem jedno ucho .

Začnu zeširoka a asi to nepůjde najednou.
V tepelných motorech, nebo přesněji v motorech s vnějším spalováním, existují zatím dva směry, parní stroj a Stirlingův motor. Budu vycházet z nich a pokusím se rukou neumělou popsat výhody a nevýhody jejich principů. Do jednotlivých variant konstrukcí se pouštět nebudu, protože na to je neznám dost zevrubně, bylo by to zbytečně rozvláčné a navíc to ani nepovažuji za nutné.
Co se mi líbí na Stirlingově motoru:
- uzavřený oběh pracovního média, kterým může být vzduch o normálním tlaku
- médium může obsahovat i stálou náplň maziva
- pracuje na principu "průchodu" tepla přes pracovní prostor
- může pracovat i obráceně, tedy jako tepelné čerpadlo
- běží tím směrem, kterým byl rozběhnut
- nevyžaduje žádné revize kvůli tlaku a ani kvalifikovanou obsluhu
Co se mi na Stirlingově motoru nelíbí:
- přeháněč, který dodává jenom "polovinu" tepla
- expanze v pracovním prostoru, který je chlazen pro následnou implozi
- ekonomizér, bez kterého účinnost nestojí za řeč
- nutnost rozběhu
- velká váha motoru i při nízkém výkonu
Něco jsem jistě zapomněl napsat a některé tyto problémy se daří některým konstrukcím více či méně řešit.
Co se mi líbí na parním stroji:
- dvojčinný píst
- snadná reverzace chodu
- snadná regulace výkonu
Co se mi na parním stroji nelíbí:
- potřeba parního kotle, revize, zkoušky, roztápění
- spotřeba tepla na výrobu přehřáté páry
- vysoká spotřeba oleje
- otevřený cyklus pracovního média
- křižák pro vedení pístnice
Některé tyto problémy se dají konstrukcí řešit, například mazání párou a vynechání křižáku u konstrukce p.Šedého, ale potíže spojené s výrobou páry zůstávají.
Abych se vrátil k termotoru (to "mo" je zvýrazněné místo dvojího "momo").
V principu by se mělo jednat o jakéhosi křížence obou systémů, který by si bral od svých "rodičů" vzdycky to příznivější, tedy pokud to bude nějak možné.
- uzavřený oběh vzduchu se mi zdá příznivější, než otevřený parní, navíc tím odpadnou potíže s trvalou výrobou tlakové přehřáté páry.
- dvojčinný píst, zvlášť pokud se strana "vytlačování" nahradí tahem imploze, je výhodnější, než jednočinný píst s pracovním cyklem strkej-táhni (push-pull).
- propojování prostorů šoupátkem, navíc rotačním, je efektivnější, než přesouvání objemu média přeháněčem.
Problémy, které bude nutné řešit:
- těsnění pístu, pístnice a šoupátka (s co nejnižším třením kvůli mazání)
- vedení pístnice (křižákem nebo jinak)
- ztráty ve vedení média mezi rezervoárem, šoupátkem a pracovním prostorem (ideální by bylo přímé propojení)
- pohon šoupátka a regulace výkonu
- výměník tepla a výměník chladu
Takže tohle bych zatím považoval za jakýsi úvod a nebo předkrm.

Zdravím - poota

[poota]

Většina z vás si už sice na základě mého včerejšího příspěvku svůj termotor určitě nakreslila a ti rychlejší ho už vyrábějí, ale pro ty váhavější ho přece jenom raději ještě popíšu a pro jistotu přidám i náčrtek.

Takže základem je hladký svislý válec, ve kterém se suvně pohybuje tzv. plunžrový píst. To znamená poměrně dlouhý, uvnitř dutý, na povrchu je napříč jemně drážkovaný kvůli těsnění. Dolní čelo válce je plné, horním prochází pístnice, taky těsněná drážkami, tentokrát ve futru.
Válec má nahoře i dole se stran po dvou obdélníkových okénkách. Kolem válce se radostně točí rotační šoupátko, které má nahoře totéž okénko s jedné strany a dole s druhé. Celé toto soutrubí je umístěné mezi dvěma navzájem tepelně izolovanými prostory, z nichž v jednom je vzduch zvenčí ohříván a ve druhém chlazen. Rotační šoupátko propojí řekněme že horní pracovní prostor s teplým vzduchem, který má tendenci se rozpínat, takže tlačí píst dolů. Současně je dolní pacovní prostor propojen se studeným vzduchem, který má tendenci se smršťovat, takže jím je píst zároveň tažen, a to také dolů.
Rotační šoupátko se dále přetáčí, takže před dolní úvratí propojí oba pracovní prostory s opačně teplými rezervoáry vzduchů, takže celý děj se opakuje směrem nahoru.
Dalo by se říci, že to je už celé to "kouzlo". Zbytek už je jenom řešení přímočarého pohybu ojnice pokud možno bez křižáku, a převod na rotační pohyb, který má osu rovnoběžnou s osou válce.
Na teplé straně jsou dvě šikmá ramena čepem spojená s dolním okem šikmého dvojitého vahadla. Uprostřed je na čepu oko pístnice, a na horním konci je kulový čep ramene, mířícího nad studenou stranu. Prakticky se jedná o modifikovaný Wattův přímovod. Ten kulový čep (nebo kousek ohebné tlakové hadice) je nutný, protože na druhém konci je pouzdro s ložiskem, které je uložené na šikmém čepu hřídele generátoru. Svislým pohybem kulového kloubu se hřídel generátoru roztáčí, ale během jedné otáčky se zároveň i naklápí - proto ten kulový kloub.
Na druhé straně generátoru je na hřídeli rozeta, která přes řetěz a stejně velkou rozetu pohání rotační šoupátko.
Rotační šoupátko je těsněné taktéž labyrintově, ve střední části kolmými a v krajních podélnými drážkami. Mezi pohybujícími se díly tak může být i několikadesetinová vůle a tedy pohyb bez tření.
Tvar vzduchových rezervoárů může být libovolný, pro větší teplosměnnou plochu i žebrovaný, záleží jenom na obrábění čel a skládání s těsněním. Ohřev a chlazení může být vodou, ale také třeba přímo spalinami a případně i nasávaným vzduchem. Pochopitelně čím větší teplotní spád, tím větší měrný výkon.
Dva výměníky se mi zdají pro pohon a trvalý provoz přijatelnější, než parní kotel. Absence vysokých tlaků a stálá "náplň", která se nanejvýš sama případnými netěsnostmi doplňuje z okolí také není k zahození.

"Vnější" příslušenství, jako třeba rezervoáry vzduchů, převod pohybu z pístnice, těsnění, ovládání šoupátka - to všechno jde řešit i jinak a konkrétní provedení může být přizpůsobeno materiálovým a technologickým možnostem výrobce.

Zdravím - poota

Termotor1.jpg

Termotor2.jpg

[JOVA]

Nějak mi z tvého popisu a obrázku není jasné kde se v teplé komoře vezme studený vzduch aby se mohl ohřát a tím pádem zvětšit objem pro druhý cyklus, když ho po prvním pošleš do studené komory. Obdobně kam se ztrácí všechen ten ohřátý vzduch ve studené komoře?

[poota]

Nějak mi z tvého popisu a obrázku není jasné kde se v teplé komoře vezme studený vzduch aby se mohl ohřát a tím pádem zvětšit objem pro druhý cyklus, když ho po prvním pošleš do studené komory. Obdobně kam se ztrácí všechen ten ohřátý vzduch ve studené komoře?

Výborná otázka, která ukazuje na skutečný problém, který je ještě nutné nějak vyřešit. Za postřeh máš +1

Jeden rezervoár je pro teplý vzduch a zvnějšku je v něm vzduch ohříván.
Druhý rezervoár je pro studený vzduch a zvenku je v něm vzduch ochlazován.
Píst odděluje dva pracovní prostory a jeho pohybem se jeden z nich zvětšuje a druhý současně zmenšuje.
Objem rezervoáru a maximální objem pracovního prostoru jsou v určitém poměru, který se může stejně jako u Stirlingu nazývat třeba kompresním.
Šoupátko zajišťuje to, že se vždycky v jedné z úvratí propojí "minimální" pracovní prostor s teplým rezervoárem a zároveň "maximální" pracovní prostor se studeným.
Tím dochází k přečerpávání vzduchu z teplého rezervoáru do studeného, takže takhle jednoduše by to fungovat nemohlo, i když postup tepla motorem je v pořádku.

Nicméně i nadále jsem optimistou a soudím, že je to problém řešitelný - jakási cesta či cesty mě napadají, ale budu je muset ještě "promyslet" (u Drontů se tím pochopitelně rozumí poněkud odlišný proces).
Ale pro zpestření se zatím do řešení mohou zapojit aktivně i ostatní

Zdravím - poota

[martin11]

Nějak mi z tvého popisu a obrázku není jasné kde se v teplé komoře vezme studený vzduch aby se mohl ohřát a tím pádem zvětšit objem pro druhý cyklus, když ho po prvním pošleš do studené komory. Obdobně kam se ztrácí všechen ten ohřátý vzduch ve studené komoře?

Výborná otázka, která ukazuje na skutečný problém, který je ještě nutné nějak vyřešit. Za postřeh máš +1

Jeden rezervoár je pro teplý vzduch a zvnějšku je v něm vzduch ohříván.
Druhý rezervoár je pro studený vzduch a zvenku je v něm vzduch ochlazován.
Píst odděluje dva pracovní prostory a jeho pohybem se jeden z nich zvětšuje a druhý současně zmenšuje.
Objem rezervoáru a maximální objem pracovního prostoru jsou v určitém poměru, který se může stejně jako u Stirlingu nazývat třeba kompresním.
Šoupátko zajišťuje to, že se vždycky v jedné z úvratí propojí "minimální" pracovní prostor s teplým rezervoárem a zároveň "maximální" pracovní prostor se studeným.
Tím dochází k přečerpávání vzduchu z teplého rezervoáru do studeného, takže takhle jednoduše by to fungovat nemohlo, i když postup tepla motorem je v pořádku.

Nicméně i nadále jsem optimistou a soudím, že je to problém řešitelný - jakási cesta či cesty mě napadají, ale budu je muset ještě "promyslet" (u Drontů se tím pochopitelně rozumí poněkud odlišný proces).
Ale pro zpestření se zatím do řešení mohou zapojit aktivně i ostatní

Zdravím - poota

hm...do 23.oo jsem včera nad tím dumal.....a nezeptal se....no zeptal se JOVA ....takže také dotaz.....celkový objem vzduchu v celém systemu je neměnný....tedy uzavřený system ...ohřeju, využiju, ochladím, přepustím a tak dokola...???
Pokud tomu tak je, tak pak by mohlo být v systemu využito jiné medium nežli vzduch...ale ten je nejlacinější....
pokud tomu tak není, tak nevím, proč se musí teplý pracně ochlazovat, abych ho znova využil.....nasávat by to mohlo přirozeně studený vzduch.....10m pod zemí je stabilně max 12°C
a ke konstrukci....musí se použít k pohybu šoupátka řetěz? vadilo by kdyby se pohybovalo opačně? pak by stačilo ozubené kolo...ale to už je jen detail.....
drontský závěr / můj / větší problem nežli ohřát je to uchladit ...v létě mám z paraboly tolik tepla , že je z toho i více nežli vedro....tak....hezkou neděli přeje martin11

[poota]

...celkový objem vzduchu v celém systemu je neměnný....tedy uzavřený system ...ohřeju, využiju, ochladím, přepustím a tak dokola...???

Přesně tak.

Pokud tomu tak je, tak pak by mohlo být v systemu využito jiné medium nežli vzduch...ale ten je nejlacinější...

Přesně tak. Při použití vodíku nebo hélia se účinnost značně zvýší a dalšího zvýšení se dá docílit natlakováním celého objemu pracovního média, ovšem za cenu složitějšího těsnění.

.. nevím, proč se musí teplý pracně ochlazovat, abych ho znova využil.....nasávat by to mohlo přirozeně studený vzduch.....10m pod zemí je stabilně max 12°C

Je to trochu náročnější na představivost, ale tenhle typ motoru mění na práci pouze teplo, které svojí činností "spotřebovává". To znamená, že na jedné straně do něj vstupuje větší množství tepla, než z něj na druhé straně odchází. Je to takové tepelné čerpadlo naruby a dokonce může i jako tepelné čerpadlo pracovat, pokud se něčím pohání. Podle dosavadního návrhu by to ovšem pracovalo jenom jako prosté čerpadlo, nikoli tepelné!
To teplo se na pohyb mění prostřednictvím změn objemu média - ochlazováním se objem zmenšuje a ohříváním zvětšuje, a "pracuje" pouze tato změna. Takže není potřeba horký vzduch a studený vzduch, ale ten přechod mezi nimi. Pro činnost je potřeba nikoli vysoká nebo nízká teplota, ale ten rozdíl mezi nimi.
Když budeš mít k dispozici chlad -20 stupňů, tak můžeš jako teplo použít pokojovou nebo venkovní teplotu a nemusíš tomu vůbec topit.

a ke konstrukci....musí se použít k pohybu šoupátka řetěz? vadilo by kdyby se pohybovalo opačně? pak by stačilo ozubené kolo...

Pro pohon šoupátka lze samozřejmě použít i převod ozubeným soukolím, náhon může být třeba i ozubeným řemenem nebo řetízkem. To jsou ty "vnější" detaily, které se už mohou řešit různě a libovolně.

Ale zatím jsme došli k tomu, že jsem se přiblížil parostroji přece jen poněkud více, než je žádoucí, neboli podle návrhu by to pracovalo s otevřeným oběhem média, tedy jako parní stroj a nikoli Stirling. Tím bychom ovšem byli ve zcela jiné situaci, než chceme. Museli bychom neustále dodávat další a další vzduch, který bychom museli ohřát na nějakou teplotu. Z té bychom menší část využili na práci a větší "zbytek" vypouštěli bez užitku do prostoru, čímž bychom jenom za drahé peníze přispívali ke globálnímu oteplování. Zmenšení toho "zbytku" tím, že bychom ohřívali nebo přehřívali méně, nám způsobí tak velké snížení účinnosti, že by se to nevyplatilo provozovat.
Takže se nám jedná o to, abychom k tomu "zbytku" tepla přidali opět jenom to, co jsme spotřebovali, čímž dosáhneme opět původní "potence" média. K tomu potřebujeme vrátit médium k dalšímu ohřívání, neboli okruh uzavřít.

Takže zadání je jasné a komu nevadí přemýšlení nebo "přemýšlení", má příležitost "se vyřádit".

Zdravím - poota
P.S. Zatím vidím dvě cesty k řešení, ale nechci je sem dávat rovnou - jednak je to ještě dost syrové a potom - měli byste to bez práce a nechtělo by se vám už o tom přemýšlet

[martin11]

...tak, jedinej problem je jak chladit....studenou část pleteme bavlněným knotem, dole vnoříme do nádoby s vodou, voda vzlíná vypařuje se - ochlazuje....snad se tomu říká měrné teplo výparné.....víc o tom nevím....kdo o tom ví více??? je to reálné...zdraví m11

[martin11]

...což takhle uspořádat více pístů m11


nebo takto

[poota]

...což takhle uspořádat více pístů ..

Jo, dobročinnosti se meze nekladou. Na tom druhém videu je dokonce "Z" klika, což je dvojnásobek toho převodu na termotoru. Ale ty písty naproti by byly "stojací" a já potřebuji dost súrně, aby byly "visací". Ale proti zmnožování válců kolem dokola nic nemám, jenom to bude trochu komplikovat studený výměník.
Zatím řešíme, co s jedním válcem, aby to opravdu fachalo - a nápady se nějak nehrnou!

Zdravím - poota

[la]

Hodně dobrý systém ale doma těžko spáchatelný
[youtube][/youtube]

[la]

Ještě jeden kousek.
[youtube][/youtube]


princip:

Do toho by šel možná stirling zabudovat.Teda 3 kusy.

Tady je to třeba zajímavě řešený.

[youtube][/youtube]

[poota]

Kompresory, parní turbína i Stirling jsou opravdu pěkné.
Ale jak jsem již psal, tak ke Stirlingu i parním strojům mám svoje výhrady.
Tepelný motor by se měl rozhodně obejít bez přehřáté páry, měl by mít uzavřený oběh média a měl by mít větší účinnost, než má Stirling.
Teprve pokud se podaří tyto podmínky splnit, tak má naději na nějaký úspěch.
Snažím se najít konkrétní řešení, které by bylo realizovatelné v přijatelných rozměrech i pro výkon několika stovek Wattů a přitom mělo jakous takous konstrukční úroveň a replikovatelnost.

Zdravím - poota