Перейти к содержанию
denis2

Проект вакуумной машины

Рекомендуемые сообщения

Добрый день!

 

Постепенно зреет проект вакуумной машины. Цель - малая электрификация. В обычной машине с выхлопом в атмосферу при 3 атм. избыточного давления вода испаряется при 140С, а конденсируется, можно считать, при 100С. Перепад 40С, КПД Карно = 9,69%. Представим себе машину, в которой вода испаряется при 100С, а конденсируется при 60С (давление насыщенного пара 0,2ата, если Кошкин-Ширкевич не врёт). Перепад температур - такой же, КПД Карно - 10,7%.Т.е., паровая машина с перепадом 100-60С теоретически должна работать не хуже, чем машина с перепадом 140-100С В чём отличие? Объём пара на входе в машину примерно в 4, а на выходе - в 5 раз больше, значит, нужна машина большего размера. Негерметичность машины и попадание в неё воздуха приведёт к остановке. Зато котёл можно сделать в виде обычного чайника, кипящего на огне, и он не взорвётся. Обычный чайник, стоящий на газовой плите, принимает тепловую мощность порядка 2кВт, т.е. при КПД машины в 5% его достаточно для машины в 100ватт. Сложность разработки переносится на конденсатор, но в нём нет давления и он не опасен! Воду с температурой 60С всё ещё можно использовать для хозяйственных нужд.

 

Хочется сделать конденсатор, в котором охлаждающая вода будет поступать в замкнутый сосуд, стекать там по насадке или тарелкам, навстречу ей будет двигаться пар. Из нижней части конденсатора вода будет откачиваться насосом, а из верхней части будут откачиваться неконденсирующиеся газы, если они вдруг туда попадут.

 

В такой машине самая главная деталь - это, безусловно, конденсатный "насос", а точнее, комбинация поршневого гидродвигателя, который впускает охлаждающую воду в конденсатор с совершением полезной работы, и использует эту работу для откачки другой порции уже подогретой и смешанной с конденсатом воды из конденсатора с помощью поршневого насоса. Недостающую работу покрывает привод.

 

Ищем единомышленников, слушаем критиков.

Изменено пользователем denis2

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Неясна конечная цель этой пароварки, поясните пожалуйста.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

У кого нет счётчика на газ-вполне ясная цель.Будим смотреть на результат.Я думаю совестить никто не будет,так как с работяги и так три шкуры снимают.Пусть хоть гдето повезёт.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Здравствуйте! Единомышленники здесь все, критики - только ради положительного результата автора.

По поводу критики не знаю, стоит ли утруждать Вас массой поправок? К примеру, возьмите паспорт своей газовой плиты и найдите в ней одну из четырех горелок тепловой мощностью 2 кВт. Если найдете - я посыпаю голову пеплом :).

 

Дальше. Фокус высокотемпературного пара не в разности с температурой точки росы, а в энергосодержании. Посмотрите таблицу насыщенного пара и сравните энтальпию (содержание потенциальной энергии) при 100 и 140 градусах.

 

И последнее. А стоит ли огород городить... http://www.energocontinent.ru/catalog/gazovye-generatory

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

К примеру, возьмите паспорт своей газовой плиты и найдите в ней одну из четырех горелок тепловой мощностью 2 кВт. Если найдете - я посыпаю голову пеплом :).

 

Подразумевалась электроконфорка.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Обычный чайник, стоящий на газовой плите, принимает тепловую мощность порядка 2кВт,

 

Подразумевалась электроконфорка.

 

Ааааа!!! Электроконфорка ?!!! Я то грешный подумал о газовой плите. Разучился читать между строк... :) .

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

> К примеру, возьмите паспорт своей газовой плиты и найдите в ней одну из четырех горелок тепловой мощностью 2 кВт. Если найдете - я посыпаю голову пеплом

Можете начинать, у меня примерно такая плита: http://fiestaonline.com.ua/index.php?route=product/product&path=59_109&product_id=3340

 

Газ как источник тепла не подразумевался. Где есть магистральный газ - почти всегда есть электричество. Такая машина может пригодиться для тех мест, где нет ни газа, ни электричества, но есть дрова или много Солнца, а также для безперебойного снабжения автоматики.

 

> Дальше. Фокус высокотемпературного пара не в разности с температурой точки росы, а в энергосодержании.

Я обычно в нулевом приближении считаю, что пар является идеальным газом и изотермически расширяется от давления котла до давления конденсатора. Это неправильно, но позволяет оценить по порядку величины. Или можно по-другому: вдали от критической точки можно считать КПД как КПД цикла Карно*коэффициент обратимости, причём коэффициент обратимости драматически не изменится при уменьшении давления в 5 раз, если машина грамотно спроектирована. Его мы оптимистично положим пока что равным 0,5, хотя это вряд ли будет правдой, и получим КПД около 5%.

 

Я запамятовал, как считать по энтальпии, но вроде там разница энтальпий имеет значение, а не её величина?

 

Возьмём таблицы Ривкина в электронном виде

100кПа 100С=2676 кДж/кг

19кПа 60С=2610 кДж/кг

360кПа 140С=2734 кДж/кг

разница будет примерно одинаковая.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

По поводу чайника и газовой плиты, есть ограничения Гостехнадзора. Поправьте меня, если я неверно осведомлён, но должно быть паровое пространство не более 1литра и произведение давления на объём - не более 20атм*литр. Т.е., есть предел для размеров котла, в случае дров в него можно упереться. Для атмосферной же машины этот предел не имеет значения, т.к. котёл у неё не под давлением. Даже если спрятаться от технадзора, лично я бы у себя дома самодельный паровой котёл не поставил (и даже перед тем, как ставить промышленный, подумал бы), а чайник я спокойно кипячу раз 10 в день. Чайника не хватит - можно вскипятить ведро или самовар.

 

> Позвольте, а чем ваш проект отличается от атмосферной машины Ньюкомена?

Что-то не могу вставить цитату. Отличается конструкцией. Атмосферная машина Ньюкомена имела довольно плохую конструкцию с точки зрения теплообмена, т.к. в ней железо то нагревалось, то остужалось (если мне не изменяет память) в том месте, куда падают брызги воды. После кто-то догадался отделить конденсатор от собственно машины. Мы тоже хотим сделать машину обычной, "современной" конструкции, только на более низкое давление.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Насчёт разницы энтальпий я, похоже, что-то не то сморозил. Там разница, но какая-то другая. Но почему-то нет сомнений, что всё будет нормально.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Можете начинать, у меня примерно такая плита

Пока воздержусь , ведь мы с говорим о эффективной тепловой мощности, а не о игре слов типа КПД газового конденсационного котла 108 - 110 %, рассчитанной на незатейливого потребителя http://www.tgv.ru/?id=178 .

Лично мне как-то больше по душе взять из паспорта плиты диаметр сопла, прикинуть расход при конкретном давлении газа (а не при том, который принимает Indesit из соображений евростандарта 20 mBar) и умножить полученную тепловую энергия сгорания на КПД теплопередачи.

В конце концов, большой самодельный "чайник" можно водрузить и на все 4 горелки, а при желании еще и сопло рассверлить и инжектор для большей подачи воздуха подправить.

 

А по разнице энтальпий даже без абсолютных величин понятно, что при расширяясь от 140 до 60 градусов, пар отдаст больше энергии, чем при варианте 100/60. Впрочем, если не хочется иметь дело с повышенным давлением и, тем более, с перегревом пара, то и насыщенный пойдет. Ведь работали же в XVIII веке первые паровые машины вакуумного типа при атмосферном давлении...

Только тогда неплохо бы себестоимость получения 1 КВт энергии посчитать...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Мощность подвода тепла к чайнику можно посчитать ещё и по времени его закипания. Например, 2 литра воды, теплоёмкость 4.2, перепад температур 90, общее количество подводимого тепла - 756кДж, при средней мощности 2 кВт закипит за 6.3 минуты. Похоже на реальность.

 

> при расширяясь от 140 до 60 градусов, пар отдаст больше энергии, чем при варианте 100/60

Расширяясь от 140 до 60 - да, выдаст больше (грубо сказать - вдвое). А если расширять от 140 до 100 - то будет примерно то же самое (на единицу подводимого тепла), что от 100 до 60. Так что данная машина - это компромисс... С другой стороны, много ли самодельщиков поставят давление выше 3 атмосфер и много ли самодельщиков сделают конденсатор?

 

P.S., а перегрев пара как раз в такой машине вполне возможен.

Изменено пользователем denis2

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Удалось выгрызть время для продолжения этой деятельности. Ещё немного заманухи для поиска попутчиков.

 

Обычный бытовой холодильник, будучи изготовлен, может десятилетиями не требовать обслуживания. Почему? В нём все очень удачно.

Масло и рабочее тело циркулируют по замкнутому контуру. Попадание рабочего тела в масло и наоборот не вызывает катастрофы - масло не пригорает к стенкам горячего теплообменника, рабочее тело в масле не приводит к потере несущей поверхности масла.

 

Смазка производится самым лучшим способом, т.е. принудительно под давлением, а значит, все детали работают в хороших условиях

(и ещё, говорят, там есть механизм безызносного трения). Все детали смазываются одним маслом, а не двумя разными, как это принято в паровых машинах. Это позволяет организовать повторное использование масла в течение всей жизни оборудования.

 

Фреон не разъедает металл (в нормальной ситуации). Поскольку фреон находится под приличным давлением, он хорошо охлаждает двигатель, поэтому двигатели холодильников мощнее равных по размеру обычных электродвигателей.

 

Все вещества работают при температурах, при которых они стабильны.

 

В остальном, холодильная установка по принципу работы не слишком сильно отличается от паровой машины. Основных отличия - два: механизм парораспределения более простой и нет конденсатного/питательного насоса.

 

Можно ли сделать столь же хорошую паросиловую установку для получения электроэнергии? Будет ли она нужна кому-то? Думаю, будет нужна. Если она будет сопоставима по стоимости с обычным холодильником и иметь КПД 5%, то при среднем расходе энергии на отопление в 30000 кВт*ч в год, она выдаст 1500кВт*ч электроэнергии и 95% тепла будет возвращено в виде горячей воды при температуре порядка 60С. Электроэнергия у нас сегодня стоит 3 руб/кВт*ч и вряд ли будет дешеветь. Тепловая энергия, получаемая от газа, стоит в 10 раз дешевле. Значит, за год установка сможет вернуть за счёт экономии примерно 4000 рублей. При цене в 12000 рублей она окупится за три года. Плюс к тому, такая установка является резервным аварийным источником электроэнергии.

 

Что мешает? В установке на фреоне мешает, прежде всего, вопрос наличия подходящих рабочих тел. Фреоны не отличаются большой термической стабильностью, равно как и материалы электродвигателя. С термодинамической точки зрения, паровая машина должна быть горячей (иметь температуру пара), а компрессор холодильника должен быть холодным. Поэтому, даже если мы просто превращаем компрессор в паровую машину даже на допустимом для фреонов диапазоне температур, условия его работы ухудшаются и нет гарантии, что он будет так же долговечен. Конечно, это надо проверять.

 

Можно попробовать использовать в качестве рабочего тела воду. Тогда остаётся вопрос смазки. Пока что я смог придумать только одно решение: использовать глицерин. Пара глицерин+вода подобны паре фреон+масло - они взаимно растворимы. Глицерин относительно дружелюбен к материалам, выдерживает температуру до 200С. Водные растворы глицерина, видимо, сохраняют некоторую вязкость, раз их используют для смазки кислородных компрессоров. Если глицерина внутри машины будет много (больше, чем воды), то на зиму можно будет предусмотреть в машине специальные средства, позволяющие глицерину смешиваться с водой при охлаждении машины. Крепкий раствор глицерина имеет очень низкую температуру плавления и сможет пережить зиму во многих регионах. Для отделения глицерина от воды можно воспользоваться перегонкой (грубо говоря, подать в котёл раствор глицерина и подать тепло).

 

Что ещё мешает? Ограничения котлонадзора. Одно из решений этого вопроса - низкое давления котла. Отсюда были выбраны параметры - на входе 0 атмосфер избыточного. При использовании глицерина можно перегревать пар, температура стенок пароперегревателя должна быть не выше 200С - тогда глицерин не испортится.

 

Что ещё может помешать - покажет только опыт.

 

Ближайшие планы - попробовать сделать такую установку, включая все компоненты: котёл (по сути, просто бачок), конденсатор, машину и три насоса (конденсатный, питательный, для масла). Ищу попутчиков. Я располагаю определёнными (небольшими) финансовыми ресурсами, но у меня нет своих станков (если не считать маленького токарника Jet BD-3).

 

Если повезёт, разработанную машину потом можно будет попробовать перепроектировать для работы на фреонах, если найдутся достаточно термостойкие пары из фреона и масла. Фреоновую машину можно будет приспособить в виде второй ступени на тот случай, когда не нужна горячая вода, или летом к солнечному коллектору.

 

Если кто-то может как-то помочь - буду рад. Например, может быть, кто-нибудь может подсказать по набору материалов, которые могут быть применены для таких рабочих тел. Сведения о коррозионной активности чистого глицерина есть в книгах по высокотемпературным теплоносителям, а вот где взять сведения о коррозионной активности водных растворов глицерина - я не знаю. Также интересны сведения о замерзании глицериновых растворов - разрывают ли они трубы?

 

Из других текущих вопросов - вопрос регулировки парораспределения. Из всех вариантов больше всего понравились поршневые золотники и я придумал очень простой (вроде бы) механизм парораспределения для них, но об этом, видимо, уже в другой раз.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

После кто-то догадался отделить конденсатор от собственно машины.

Этим "кто-то" был некто Джеймс Уатт. Но кончил он плохо - отказался от атмосферных паровых машин.

 

Частое, в последнее время, появление таких проектов все больше напоминает банальный троллинг. Даже читать не интересно...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Кто это был - имеет чисто исторический интерес. Не интересно - можно ведь и молча не читать, может быть тогда будет больше времени подумать, прежде чем писать глупость вроде этой http://www.chipmaker.ru/topic/15173/page__view__findpost__p__1623007

 

Где Вы ещё увидели "такой" проект? Вы хоть поняли, что я предлагаю?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для примера, когда-то я покупал компрессор для "Камаза" - тогда мы хотели сделать из него Стирлинг. Рабочий объём у него 300 см^3, стоил он тогда 5 тыр.

Вот такой:

http://www.compressor-kamaz.ru/php/53205-3509015.php

если давление на входе равно 1 атм абсолютных, на выходе - 0.2 атм. абсолютных (соответствует температуре конденсации около 60С), а оборотов - 600 в минуту, то при одностороннем действии и отсутствии расширения пара индикаторная мощность составит примерно 240 ватт - не так уж и мало. При работе с расширением мощность будет, конечно, меньше, но цифры я привёл для того, чтобы было ясно: в атмосферных машинах можно получить приличную мощность. Объём и материалоёмкость такой машины, как мне кажется, будут всё ещё сопоставимы с объёмом и материалоёмкостью теплообменников, так что громоздкость такой машины не будет фатальной с экономической точки зрения.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

И последнее. А стоит ли огород городить... http://www.energocon...ovye-generatory

Вообще, вопрос, конечно, интересный. Позволю привести ссылку на тему выбора электростанции.

 

http://www.cogeneration.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=2358

 

Содержит статью и её критический разбор. Несмотря на приведённые критиком аргументы, ясно, что ДВС - это сложное устройство, требующее достаточно частого и при этом квалифицированного техобслуживания. Расходники - не только газ, но и масло, поэтому экологичность под вопросом (известно, что моторные масла зачастую содержат множество присадок). При снижении единичной мощности установки стоимость обслуживания будет занимать всё бОльшую долю в стоимости производимой энергии. Бытовой холодильник может работать десятилетиями без всякого обслуживания. А значит, "КПД паровоза" в этом случае не так страшен.

 

Конечная цель - внедрение множества подобных машин, в идеале - в качестве приставки к любому котлу. Это позволит реализовать распределённую генерацию электроэнергии и в целом приведёт к значительной экономии энергоресурсов. Подобные проекты есть в Европе, например, http://www.whispergen.com/, и там в новостях есть ссылка http://www.whispergen.com/noticia2_en.php?fp=News&idnoticia=3, которая прозрачно намекает на актуальность темы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Denis2.

 

Давайте без ознакомления :) Если реально уже что-то сделано, то покажите фотографии. Это сайт про модельные варианты, но никак для изобретательства. Уж очень мало поделок на сайте. Все одни и теже лица. Остальные всё о теоритических вещаях говорят. Надо бы результат показать и в другой ветке.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

zarodiny, добавить к этому "газоводяному" двигателю регенератор - и получится как раз двигатель Эриксона.

Enginer, это не я предлагаю ознакомиться с проектом, мотороллер не мой и объяву я не размещал :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

То что Вы хотите изобрести, встречается в патентах.

Шаг 1. Переходите по ссылке. Переходите по ссылке "Реестр изобретений". В выпадающем списке выбираете "Индекс МПК" и в поле вводите F01B29/02 (Атмосферные двигатели, работающие за счет перепада атмосферного давления и вакуума) или F01B17/04 (паровые двигатели). Далее просматриваете, есть ли там еще что то на тему вакуумных, кроме того, что увидел, вбив в Google "вакуумный двигатель"

Примеры:

F01B29/02

http://www.findpaten...32/2329383.html

F01B17/04

http://www.findpaten...30/2300634.html

Изменено пользователем zarodiny

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Мне тут объяснили, что у нас форум не для изобретателей :)

 

Патенты глянул мельком, подробно не буду смотреть - я не собираюсь делать ничего нового.

 

Как отметил mr. Steamfan, вакуумные машины делал ещё Уатт, я думаю, что Уатт сделал

вакуумную машину вполне правильную и я, в общем-то, собираюсь делать примерно то

же самое. Все машины Уатта давно являются общественным достоянием, как мне представляется.

 

(Возможно) новая вещь, к-рую я придумал - это способ регулировки парораспределения.

Но я сомневаюсь, что тут есть какая-то новизна. Уж где-нибудь наверняка такой механизм

был применён.

 

Также была идея использовать смазку глицерином, чтобы избежать проблем,

связанных с уносом масла из машины и его возвратом обратно. Возможно, эта идея тоже нова, но

пока что по прикидкам выходит, что вариант с глицерином - крайне сомнительный.

Готов ли я идти на риск и проектировать такую машину - это должно выясниться более

точно в ближайшее время.

 

Надеюсь, господа практики простят, что фотографий в ближайшее время не будет. Любая машина

здесь, как я смотрю, делается долго, срок исчисляется несколькими месяцами. Я тоже не волшебник.

На данном этапе у меня нет чертежей, и только некоторые из параметров машины известны.

 

Тем не менее, я хотел бы всё же вести эту ветку и задавать вопросы - авось, кто-нибудь и ответит.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Как понимаю, черные кружочки и белые с черной каймой у патентов обозначают, что срок их регистрации истек (или соответствующе окрашенное поле в самом заголовке текста). А среди тех, что с зеленым кружком, нет вакуумных.

Вы сильно удивили, что несколько документов Вам трудно освоить. Объедините знания многих людей и Вы получите большую функциональность или хотя бы выясните, в чем их изюминка. Мне к примеру для своих целей в изучении двигателей внешнего сгорания и солнечных приходится оперировать сотнями документов, а тут несколько штук.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

> Мне к примеру для своих целей в изучении двигателей внешнего сгорания и солнечных приходится оперировать сотнями документов, а тут несколько штук

 

Ни в коей мере не хочу Вас обидеть невниманием к Вашим советам, но я стараюсь следовать определённому плану работы и поставил себе срок сделать машину в железе до конца этого года. Бывают периоды, когда я погружаюсь в патенты. В случае паровых машин, лучше изучать не патенты, а историю. Достаточно много хороших идей воплощено в металле. Возможно, не все. Но патент не обязательно содержит изюминку, глупостей тоже много патентуют, а время на просмотр патентов уходит. Один предложенный Вами патент я всё же по сути просмотрел достаточно детально и дал на него свой (отрицательный) отзыв.

 

"Вакуумность" машины, которую я хочу сделать, объясняется требованиями, о к-рых я писал выше (эффективность, безопасность, отсутствие расхода рабочего тела, возврат смазки, простота котла, требования котлонадзора, большая долговечность изделий, работающих при низкой температуре). В остальном "вакуумность" моей машины ничего нового из себя не представляет. Возьмите отдельно ЦНД машины кратного расширения и получится примерно то же, что я хочу сделать.

 

Я сейчас тоже изучаю документы, но это не патенты, а книги. Если у Вас есть обширные знания по паровым машинам, буду рад, если поделитесь. Например, интересует вопрос про поршневые золотники. По мне - так они всем хороши. Управляемая и быстрая отсечка и при этом нет ударов. Почему же тогда все "рекордсмены" среди паровых машин по КПД имеют клапанное распределение?

 

Другой вопрос по истории - были ли машины замкнутого цикла на воде, в которых масло полностью возвращается в цикл? Смешивание масла и воды порождает несколько проблем. В аммиачных холодильных машинах почти все эти проблемы решены. Но есть ли известные прецеденты практического решения этих вопросов в долговечной установке замкнутого цикла на воде и цилиндровом масле? Я хотел использовать для смазки глицерин, но возникают потери в цикле. С ними можно и смириться, но, если бы можно было использовать масло, было бы лучше.

 

Я понимаю, что задача создания паросиловой установки - большая, и не горю большим желанием решать её в одиночку. Если Вас интересует солнечная энергия - нам по пути. Если не используется параболический концентратор, то паровая машина выгоднее, чем разного рода стирлинги, поскольку у неё более высокая доля от Карно при более низкой материалоёмкости. Чем меньше перепад температур - тем больше преимущество паровой машины. Вакуумная машина, в принципе, подходит для солнечных установок.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Извените, почти ничего из того, что спрашиваете, можно сказать, что не знаю на профессиональном уровне.

 

Патент на полезную модель 42271

Изменено пользователем zarodiny

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.