Перейти к содержанию
EvilSpirit

Оборудование для цифрового управления паром

Рекомендуемые сообщения

2 минуты назад, John Jack сказал:

маховик неизбежно должен накапливать энергию.

Чтобы накапливать, надо ее откуда-то брать. Например от поршня из энергии пара. Чем больше работы придется делать маховику, тем больше он должен первоначально забрать ее у поршня, соответственно не дав ему в это время пустить эту энергию на полезную работу.

Тут надо понять или просто поверить, что в случае когда давление выпуска меньше давления среды куда осуществляется выпуск, как бы не изгалялись запасая большее количество энергии в маховике или выполняя "отрицательную работу" (она же синоним отрицательной петли), итоговая мощность будет меньше чем у машины у которой давление выпуска превышает давление среды куда выпускается пар.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
3 часа назад, КДЕ сказал:

Чем больше работы придется делать маховику, тем больше он должен первоначально забрать ее у поршня, соответственно не дав ему в это время пустить эту энергию на полезную работу.

Так полезную работу в любом случае желательно крутить с постоянной скоростью-мощностью. А пар толкает поршень редкими пинками. Да, большая (передняя) часть каждого пинка в поршень в любом случае уйдёт в маховик, и чем эффективнее работает машина — тем больше будет эта часть. А потом маховик будет отдавать энергию на выпуск, на сжатие, и вот на холостое передвижение поршня по ставшему избыточному (от ограничения мощности) объёму.

Мощность будет меньше, зато эффективность (индикаторная) лучше. Ибо выпущенный с большим давлением пар есть пар потерянный зря. Однако мощность нам нужна не больше или меньше, а ровно требуемая нагрузкой. Именно под неё мы ограничиваем подачу пара в машину же.

P1040314.thumb.JPG.0c9db82eac9471234603015d59b03a90.JPG

Вот моя идея. Показан только выпускной клапан.
Слева — принципиальная схема. Клапан открывается давлением в цилиндре, а кулачок условно символизирует механизм, держащий его закрытым на время сжатия, впуска и расширения.
Справа — более рабочий вариант. Клапан с принудительным открыванием. Когда давление в цилиндре станет выше, чем в выпускном коллекторе, отдельный поршенёк пойдёт вверх и через рычаг нажмёт на шток клапана, открывая его. Плечи рычага и площади сторон поршенька могут быть неравными, чтобы клапан открывался например немного заранее. Криво подрисованный сбоку кулачок опять же символизирует.

Да, условный кулачок конечно может быть электрическим. Чтобы менять сжатие например. Благо энергия там нужна только на закрывание, когда у клапана с обоих сторон одинаковое давление, а держать усилие может простой замок.

Изменено пользователем John Jack

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
9 часов назад, КДЕ сказал:

он продолжал за поршень выполнять полезную работу

Так нам нужна работа? Значит все таки мало пара дали. Если много не надо, значит хватит маховика. Если не хватает - мало дали пара. 

 

9 часов назад, КДЕ сказал:

Не пройдет такой вариант. В какой момент должен открываться клапан №4?

Ну сначала 3 откроется ровно по мертвой точке

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, EvilSpirit сказал:

Так нам нужна работа? Значит все таки мало пара дали. Если много не надо, значит хватит маховика. Если не хватает - мало дали пара.

Конечно нужна. При наличии вакуума на выходе из цилиндра поршень будет делать работу и при малом количестве пара, а это значит с высокой экономичностью. 

2 часа назад, EvilSpirit сказал:

Ну сначала 3 откроется ровно по мертвой точке

Значит, пока поршень будет идти от красной линии до правой мертвой точки, клапан №4 будет закрыт. Но в этом пространстве мятый пар от предыдущего цикла работы. Получается что весь этот объем пара, равный объему цилиндра поршень должен сжать так чтобы уместить в мертвом пространстве между крышкой и поршнем?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
20 часов назад, EvilSpirit сказал:

А зачем вообще так мало пара давать?

Для обеспечения необходимого режима работы, например парового транспортного средства. Разброс мощности для движения с одной и той же скоростью по ровной дороге и на подъем может доходить до 5 кратных и более значений. Мощность зависит от объема цилиндра, оборотов коленвала и среднего давления на поршень. Для изменения мощности мы можем в отсутствии КПП менять только давление на поршень путем дросселирования или изменения степени наполнения (отсечки). Наиболее экономичным является изменение степени наполнения, потому что оно нелинейно меняет это давление. Например при отсечке в 80% среднее давление на поршень меньше  давления  на входе менее чем на 3%, т. е. практически равно ему, а расход пара на 20% меньше чем при 100% отсечке. Вопрос потерь от охлаждения при расширении оставляем пока за кадром. При пятикратном уменьшении степени наполнения, читай паропотребления, от максимально возможного, т.е. до отсечки 20% среднее давление на поршень уменьшится всего в 2 раза. Таким образом, чтобы уменьшить мощность (среднее давление на поршень) в 5 раз от максимально возможной нам надо при регулировании отсечкой, уменьшить ее в 20 раз, т.е. до 5%. Это означает, что и давление входе и выходе в цилиндр будет меняться в 20раз. Допустим давление в котле у нас 10атм и больше мы не можем сделать по каким-то причинам. Значит в режиме минимальной нагрузки (движения по ровной прямой) давление выхлопа будет в 20 раз ниже, т.е. 0,5атм. Если у нас на выходе нет вакуума, то за счет "обратных петель", "отрицательной работы" и прочего мощность снизится и скорость упадет. Чтобы этого не произошло придется увеличивать степень наполнения до значения при котором давление выхлопа будет соответствовать атмосферному, т.е минимум до 1атм. Это соответствует отсечке в 10%. Таким образом, в данном случае разница в паропотреблении при наличии вакуума и работе на атмосферу, без учета прочих потерь, в режиме движения по прямой составит 2 раза. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
16 часов назад, КДЕ сказал:

Маховик рассчитывается только на то чтобы преодолеть мертвую точку. Если его рассчитывать на то, чтобы он продолжал за поршень выполнять полезную работу, то он должен быть более массивны

В варианте парового мотоцикла маховиком является мотоцикл массы которого в избытке. Отдельного маховика можно вообще не делать.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
22 минуты назад, _sla сказал:

В варианте парового мотоцикла маховиком является мотоцикл массы

Это понятно, что он ехать будет все равно. Вопрос в сокращении потерь

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Пожалуйста, разберитесь, а то я в вакууме ваших конденсаторов запутался, поэтому у меня атмосфера.

20210417_174518.jpg 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
16 часов назад, КДЕ сказал:

Тут надо понять или просто поверить,

Нет, пожалуйста, найдите ошибку в моих выкладках. Не надо конденсатора, давайте на атмосфере пока проверим теорию. Выше - PV диаграмма с пресловутой отрицательной петлей (минус -Wo). Но PV строится не по абсолюту, а по разнице давлений перед и после поршня, поэтому там в области 1-2 будет плюс +Wo, поскольку до поршня у нас Pk, а за поршнем у нас меньше атмосферного. Поэтому петля к нам возвращается, если делать отставание выпуска. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
13 часов назад, John Jack сказал:

Вот моя идея.

Левая картинка вроде ОК, правая... Выглядит странно. Поршенек нужен, чтобы перевернуть клапан? Тогда можно брать ДВС. 

Изменено пользователем EvilSpirit

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
18 часов назад, КДЕ сказал:

 

 

18 часов назад, КДЕ сказал:

 

Вот, одинарного действия так будет

20210417_184603.jpg 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

596868908_.thumb.jpg.e6b87aff04c23ed1c6027a74d96abac8.jpg

В момент когда открывается выпускной клапан, если Р<Pа, то он фактически является впускным для атмосферного давления. В результате в цилиндре с двух сторон открыт впуск давления. Так как Рк>Ра, то поршень будет двигаться, но полезную работу он будет совершать за минусом той, что совершает атмосферное давление.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Вот так будет правильнее. 1370344402_2.thumb.jpg.2eb7d6d18aa5fbf524a95cdcc1fc070b.jpg

Полезной работой будет разница между площадями верхней и нижней (обратной) петлей.

Изменено пользователем КДЕ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, EvilSpirit сказал:

Поршенек нужен, чтобы перевернуть клапан? Тогда можно брать ДВС. 

Выпускной клапан в любом случае делается в эту сторону. При переделке ДВС проблема переворачивания клапана всегда со впуском.

Поршенёк нужен чтобы открыть клапан чуть раньше, чем в цилиндре образуется повышенное давление. И потому что в левом варианте непонятно как именно прижимать клапан к седлу.

58 минут назад, КДЕ сказал:

Полезной работой будет разница между площадями верхней и нижней (обратной) петлей.

Исключаем точку "5", идём 2-3-4-3-6. Любое движение поршня с закрытыми клапанами выглядит на диаграмме как одна линия туда-сюда. Площади у неё нет, работы не совершается. Кроме потерь тепла и трения (второе частично компенсирует первое). Вон у двигателей hit-n-miss вся суть в верчении маховика без рабочего такта по несколько целых оборотов подряд.

Вообще, в чём проблема наличия избыточного расширения? Да, оно портит эффективность. Но у нас нет другого лучшего способа уменьшить мощность имеющейся машины до нужной малой величины. Это же режим частичной нагрузки, который всегда компромисс.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
56 минут назад, John Jack сказал:

Исключаем точку "5", идём 2-3-4-3-6. 

Точка 5 это мгновение,следующее за открытием выпускного клапана.  

1 час назад, John Jack сказал:

Любое движение поршня с закрытыми клапанами выглядит на диаграмме как одна линия туда-сюда. Площади у неё нет, работы не совершается. Кроме потерь тепла и трения (второе частично компенсирует первое). Вон у двигателей hit-n-miss вся суть в верчении маховика без рабочего такта по несколько целых оборотов подряд.

В теории - да. На практике, при помощи сложных отслеживающих устройств-регуляторов, наверное, то же. Но эффективность этого решения все равно приводит к меньшей мощности. Сравните с площадью диаграммы если на выходе будет вакуум. 633227149_3.thumb.jpg.3d764d13cd867d8f5e349ab3633d67a7.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
37 минут назад, КДЕ сказал:

Точка 5 это мгновение,следующее за открытием выпускного клапана.  

За открытием его конкретно около НМТ же. Мы же можем его открыть заранее до, можем сильно после, тогда точка "5" совпадёт с первым или вторым проходом через "3". В первом случае в цилиндр засосёт дыма с золой ранее выпущенного пара, но хвост диаграммы будет горизонтальным, во втором пар в цилиндре будет растянут и стянут, а хвост пойдёт вниз. Отрицательной работы в обоих случаях не будет, площадь хвоста 3-4-3 нулевая.

41 минуту назад, КДЕ сказал:

Но эффективность этого решения все равно приводит к меньшей мощности.

Причина и следствие же! У нас нет "меньшей" мощности — у нас мощность ровно та, что требуется нагрузке. Много меньшая нормальной мощности машины. Спорить можно за расход пара, но на частичной и малой мощности любой вариант ограничения имеет недостатки. Крутить дроссель просто и усложнять там не надо, а с управляемой отсечкой можно побороться за ещё более лучшую экономичность.

На диаграмме же меня смущает слишком длинная отсечка. Вы рисуете плохо сконструированную машину в номинальном режиме. А речь про обычную машину, в ограниченном короткой отсечкой режиме. Если при условно 40% машина даёт полное расширение, при 5-10% отсечки без ограничения давления оно окажется избыточным. Уменьшить ход поршня или отключить часть цилиндров будет лучше, но явно сложнее и дороже.

Конденсатор с вакуумом убирает отрицательную петлю на малой мощности, да. И в целом полезен. Но с конденсатором желательно управлять моментом уже закрывания выпуска, чтобы сжатие соответствовало степени вакуума. Недостаточное сжатие тратит зря теплоту пара, избыточное забирает механическую мощность, а вакуум в конденсаторе таки может меняться в зависимости от внешних условий.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, John Jack сказал:

У нас нет "меньшей" мощности — у нас мощность ровно та, что требуется нагрузке.

Меньшая в сравнении с мощностью машины с вакуумной конденсацией при прочих равных, в т.ч. расходе пара.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Наличие конденсатора с вакуумом всё же предприятие настолько дорогое, что сравнивать в отдельных режимах тут нечего. Или у машины есть конденсатор, и тогда все режимы такие, или конденсатора нет, и все режимы другие. Реклама конденсаторов избыточна, все и так знают что и чем конденсаторы хороши. Кто сможет, тот сам его поставит.
У нас тут есть машина известного объёма с выпуском в известное давление и задана потребная прямо сейчас мощность же. Мы хотим наладить парораспределение, чтобы получить наилучший расход для этой мощности.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
8 часов назад, КДЕ сказал:

В момент когда открывается выпускной клапан, если Р<Pа,

Там же написано P=Pa. Не будет он по синей стрелке забирать атмосферу внутрь цилиндра

8 часов назад, КДЕ сказал:

Вот так будет правильнее. 

Нет, как давление возрастёт до атмосферного в мертвой точке? Мы клапан не открываем!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
6 часов назад, John Jack сказал:

Исключаем точку "5", идём 2-3-4-3-6. Любое движение поршня с закрытыми клапанами выглядит на диаграмме как одна линия туда-сюда

Да, именно за счёт этого мы не теряем, петли не будет, если не открывать клапан.

5 часов назад, КДЕ сказал:

Сравните с площадью диаграммы если на выходе будет вакуум. 

Здесь вообще никто не спорит с вакуумом. Там петель не будет

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
4 часа назад, John Jack сказал:

За открытием его конкретно около НМТ же. Мы же можем его открыть заранее до, можем сильно после, тогда точка "5" совпадёт с первым или вторым проходом через "3"

Вот! Это то, о чем я говорю. Почему КДЕ хочет открыть клапан и засосать атмосферу - я решительно не могу понять. Мы же в контексте цифрового управления, мы можем открыть и закрывать когда хотим

Изменено пользователем EvilSpirit

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
7 часов назад, EvilSpirit сказал:

Там же написано P=Pa.

7 часов назад, EvilSpirit сказал:

Почему КДЕ хочет открыть клапан и засосать атмосферу - я решительно не могу понять.

Р может быть равно Ра как при открытии выпускного клапана (именно так это было мной воспринято на рисунке), так и при сжатии его давлением с противоположенной стороны. В приведенном Вами примере со шприцом  атмосферное давление давит на поршень с противоположенной стороны и возвращает его обратно, т.е. выполняет некую работу. У нас же с противоположенной стороны котловое давление. Значит ему придется делать не только полезную работу, но и работу по сжатию пара. Эта работа будет соответствовать движению поршня при расширении, поэтому диаграмма работы цилиндра будет такя же, как Вы рисовали для машины одинарного действия.

7 часов назад, EvilSpirit сказал:

Здесь вообще никто не спорит с вакуумом. Там петель не будет

Тогда написав фразу "КДЕ переживает за парораспределение, отрицательные петли работы", Вы не поняли почему я за них переживаю. А переживаю я последующей причине: мне в продолжительном режиме нужна мощность соответствующая площади по голубой линии 293384291_1.thumb.jpg.b52d65c5f6a7f61b157caefcb2206250.jpg при соответствующем расходе пара. Мощность соответствующая меньшей площади меня не устроит. Чтобы получить эту же мощность, но при атмосферном давлении, мне придется увеличить степень наполнения цилиндра 1739512646_2.thumb.jpg.b3ce9a82586f7b3564ca4b2124559975.jpg Считаем, что площади красной и голубой зон равны. Но это приведет к увеличению паропотребления, а следовательно мне не хватит запаса пара или топлива. 

Предложенный вариант регулировать открытие выпускного клапана уменьшает потери от петель, но проблемы не решает. 

Изменено пользователем КДЕ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
3 часа назад, КДЕ сказал:

У нас же с противоположенной стороны котловое давление.

Ещё лучше! Если без петли ему приходилось работать против атмосферного давления, то теперь против небольшого вакуума.

 

3 часа назад, КДЕ сказал:

Тогда написав фразу "КДЕ переживает за парораспределение, отрицательные петли работы",

Да, я просто хотел показать на примере, что можно улучшить раздельным электронным управлением клапанов. Наверняка что-то можно сделать и с системой охлаждения

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
14 минут назад, EvilSpirit сказал:

Если без петли ему приходилось работать против атмосферного давления, то теперь против небольшого вакуума.

Легче от сжатия этого вакуума поршню не станет. Регулирование выпуска позволит свести площадь обратной петли к минимуму,  оставив "хвост" безполезного  движения поршня. Чтобы его компенсировать придется либо увеличивать маховик, что то же приведет к увеличению потерь, либо делать машину многоцилиндровой, чтобы во время этого "хвоста" в другом цилиндре (а скорее всего цилиндрах в зависимости от длины этого хвоста) был рабочий ход. Но все эти меры в случае работы на атмосферу - некий  "костыль" позволяющий как-то компенсировать ошибку проектирования, называемую перецилиндривание, т.е. установку цилиндра больше необходимого объема. Для существенного повышения эффективности паровой машины надо повышать разницу между давлением на входе и выходе машины. Не можем поднять котловое давление, значит надо опустить давление среды, куда будет осуществляться выпуск. Регулировкой работы клапанов этого  не достичь. Эту мысль я пытался донести. 

Я не отрицаю, что раздельное электронное управление клапанами может улучшить работу паровой машины, но в определенных пределах (за границами которых были мои переживания). Из-за некоторого взаимного недопонимания мы увели тему в сторону. Предлагаю вернуть ее в прежнее, более практическое русло. :drinks:

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
В 17.04.2021 в 22:28, John Jack сказал:

На диаграмме же меня смущает слишком длинная отсечка.

Ну это схематически нарисовано. Если отсечку настоящую рисовать, то придется мельчить.

21 час назад, КДЕ сказал:

Легче от сжатия этого вакуума поршню не станет. Регулирование выпуска позволит свести площадь обратной петли к минимуму,  оставив "хвост" безполезного  движения поршня.

Станет. Вакуум в противоположном цилиндре - это плюс к разнице давлений.  Как раз суммарно достигается эффект снижения объема цилиндра. Это то, что надо, мы же говорим о сниженной мощности. Но если продолжить тему, то можно предложить такую схему работы в постоянном режиме. У нас появляется как бы динамический конденсатор за счёт уменьшения объема цилиндра

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.