Двигатель Стирлинга - альтернатива

Дійсно така ідея використовується в котлах навіть в побутових на газі. В цих котлах висока температура газу іде на нагрівник стірлінга а вода для побутових потреб гріється на охолоджувачу. В цьому випадку КПД вже не так важливо, якщо генерується просто дармова електроенергія. Яка потужність тих стірлінгів і як вони влаштовані не знаю. Очевидно тільки одне, щоб нагріти воду від газу через "прокладку" з стірлінга треба було здійснити два теплообміни через металеву поверхню а саме на нагрівнику і охолоджувачу. До чого веду, хто розраховував хоч один теплообмінник зрозуміє, потрібна суттєва площа теплообміну щоб досягти відчутних потужностей теплопередачі. При цьому щоб оцінити механічну потужність стірлінга треба ще цю потужність помножити хоча б на Карновський КПД. Все як раз рахується просто, але що з тими розрахунками робити для отримання відчутної потужності, коли і так ясно що все упирається в те як створити велику площу теплообміну не вникаючи навіть в саму конкретну конструкцію двигуна.

А от деякий висновок можна зробити якщо абстрактно розглядати стірлінг як два теплообмінника. Якщо через циліндричну поверхню гріти газ, а так відбувається в моделях з витискачем, не можна досягти високої теплопередачі. Газ прозорий для червоних променів, він гріється тільки на контакті з поверхнею. А з ростом радіусу витискача стає важко його всього прогріти в об'ємі, тим більше за короткі проміжки часу. Геометрія і фізика накладає суттєве обмеження на потужність.

 

Ще не знаю досконало всього в Стирлінґу, але зауважив основну відмінність між модельками і потужними робочими двигунами- в двигунах в циліндрі робоче тіло знаходиться під тиском і як робоче тіло використовується не повітря, а водень або гелій. Може тут "собака зарита"?

 

Вбейте в поисковик Vitotwin 300-W и внимательно вглядитесь....

 

Ну я так і знав- вже випередили...

То все добре, але там ціна (звернули увагу?).
Нам би щось з підручних матеріалів зліпити.

 

Потужний класичний Стірлінг (з витискачем) це як сніжний чоловік, або Лохнеське чудовисько, або інопланетяни. Їх десь бачили але ніде нема.

Попробую довести це на числах, оскільки більшість не має уяви наскільки теплообмін може лімітувати роботу таких двигунів. Для простоти візьмемо самі прості побутові теплообмінники - радіатори кімнатного опаленя, всі бачуть яка їх плоша. Попробуєм оцінити їх потужність теплопередачі без всяких там формул. Для пересічної кватрири єнергоспоживання складає 10=15 кВт. В квартирі 3-5 батарей. І це при перегріві 40 грС (60-20). Тепер прикинимо що КПД двигуна 0,5 і бачемо яку офігенну площу потрібно, шоб отримати 1 кВт мех потужності.

Або ще оцінка. В середньому холодильники споживають 200 Вт. Повіремо на слово що такий холодильник виробляє 500 Вт холода. А яка там площа радіатора в холодильній камері? Правда переохолодження (Т1-Т2) там градусів 5.

На пальцях видно що площі мають бути не дуже а супер великі щоб отримати практичнозначиму потужність. В принципі можна зробити складні теплообмінники з ще більш складними витискачами, але це не для самопалів. Короче кажучи, що там в інтернеті не малюють це все брехня, якшо у них більше 200 Вт.

Один вихід - забути класичні схеми а шукати і експерементувати з чимось новим. Головне фізика дозволяє, а нові конструкції завжди можна придумати.

 

Я не ставив ціль доводити до конкретного числа роблячи оцінки, та це і неможливо оскільки є багато невизначеностей. Я хотів показати порядок чисел, масштаб проблеми. Приведених прикладів достатньо шоб зрозуміти як теплопередача обмежує мождивості класичних конструкцій забезпечити значиму потужність для двигунів зовнішнього підводу тепла.

А конкретні числа можна отримувати рішаючи рівняння

Для теплопередачі кількість тепла передана газу за од. часу Q=k*S*(Tt-Tg); k коефіціент теплопередачі, S площа теплообміника, Tt температура теплообмінника, Tg температура газа.
Карновська складова КПД =(Tg1-Tg2)/Tg1. Реально треба брати ще менше внаслідок втрат на тертя і підтікання тепла.
Берем довідники і робимо оцінки в конкретних числах кому це цікаво.