Тепловой двигатель каменного века.

[Эрнесто де Сырно]

Тоесть полный цикл - 1 секунда?

Да. Но наиболее значимые потери тепла (о которых мы наиболее активно спорим) идут в первой части цикла, когда дым всасывается в цилиндр. Это занимает 0,3 секунды (свободное падение воды с высоты 0.6 метра).   После закрытия дымового клапана потери тепла уже не совсем потери.... Дым все равно надо охлаждать, и он в конце концов все равно охладится впрыском воды... Но все же желательно сделать небольшой участок расширения горячего дыма.... 

Что до температуры - то 150 Цельсия я полагаю даже чрезмерным.

Еще разраз напомню, что температура стенок цилиндра может быть меньше температуры газа внутри него. 

Цифры...

Я пошел разбираться... 

[Эрнесто де Сырно]

Теплота испарения воды 2.3 МДж/кг, то есть нужно около 4 молей воды, которые породят 88 литров пара.

Если Вы о предложенном мной двигателе, то охлаждающую воду там доводить до испарения не ообязательно, и даже нежелательно. Если в цилиндр объемом 1000 летров налить 50 литров воды, то это гарантированно охладит газ до температуры воды с минимаминимальным парообразованием... И при этом съест только 5% мощности. 

Итак, от 400 надо снизить до 300. Грубо принимая теплоёмкость газа 30 джоулей на моль-градус, 3 кДж на моль, получаем, что на кубометр порядка 165 кДж охлаждения.

Вроде вверно... Но надо учитыаать, что охлаждение идет при почти постоянном давлении... А там теплоемкость чуть меньше... Но это мелмелочи. 

что будет приводить в движение?

ВОдянного пара при охлаждении практически не образуется... Быстрее идет обратный процесс, конденсация выделевшегося при горении пара из дыма ... впрочем, и её вклад несущественен. 

Еще одна не озвученная в теме проблема - выделение газов из воды при понижении давления. Если использовать вариант двигателя от коллеги Digger-а, то это не сильно мешает. А если мой, то ограничивает минимальное давление в цилиндре. 

 

 

 

Изменено 4 Oct 2023 пользователем Эрнесто де Сырно

[чукча]

 дым всасывается в цилиндр. Это занимает 0,3 секунды (свободное падение воды с высоты 0.6 метра

С чего бы это ему всасываться с такой скоростью? В описании под цилиндром костер, дым от костра идёт вверх и постепенно, по мере образования(большая часть, очевидно, вообще уходит в воздух), заполняет цилиндр. Это пара минут, или больше.

Тоесть полный цикл - 1 секунда? Да.

По описанию - должно быть 5-10 минут.

На пальцах, с макстмальными допущениями - разница температур, допустим 150 по Цельсию внутри и 30 за бортом. В кельвинах 420 и 300. 300/420=0.7. Тоесть он должен всасывать 30% от объёма, это 60 литров. Герметичность так себе, дым будет уходить, скинем до 30 хотя и это наверное много(3 ведра). 30х10х10=3000 джоулей. Время цикла - 5 минут, 300 секунд. Мощность 10 ватт, как у белки в колесе. Если учитывать и другие потери - наверное даунгрейдим до мышки

 

Изменено 4 Oct 2023 пользователем чукча

[Эрнесто де Сырно]

По описанию - должно быть 5-10 минут.

Очень сильно зависит от диаметра труб. При желании их можно сделать даже больше диаметра цилиндра. 

На пальцах, с макстмальными допущениями - разница температур, допустим 150 по Цельсию внутри и 30 за бортом

Что мешает сделать больше?

Герметичность так себе,

ОЧень интересный вопрос.... Без полнополной герметичности цилиндра от окружающего воздуха такой двигатель в принципе работать не будет. Так как воздух очень быстро засасывается даже через мелкие щели. Так что надо делать без щелей. Если совсем никак не получается, то можно обложить цилиндр толстолстым слоем глины и обильно пропитать водой. Вода через глину поступает достаточно медленно. Если для герметичности обтягивать цилиндр кожей или кишками, то дело сильно упрощается тем, что в цилиндре давление почти всегда пониженное, и оболочку будет к нему притягивать. А если в оболочке образуется прокол, то его можно заделать заплаткой, которую опять же прижмёт внутреннее давление. Разумеется швы в оболочке должны быть проклеены..  но особой прочности от нее не требуется. Прочность обеспечивает находящийся под оболочкой деревянный цилиндр. Проблемная часть - дымовой клапан. Его для герметичности надо поливать водой. Опять же, вода мендленее проходит через щели, чем воздух. 

Тепловые потери идут, в основном, на этапе всасывания дыма... Который надо ускорять любыми способами ... 

 

Изменено 4 Oct 2023 пользователем Эрнесто де Сырно

[Эрнесто де Сырно]

В описании под цилиндром костер, дым от костра идёт вверх и постепенно, по мере образования(большая часть, очевидно, вообще уходит в воздух), заполняет цилиндр. Это пара минут, или больше.

Это актуально только для самой первой версии двигателя. Которая из по сравнению с предложенными позже менее эффективна. Но даже там топка раздувается мехами. Так как очень важно наполнить цилиндр максимально быстро, и для уменьшения потерь, и для увеличения мощности, и для замедления горения, когда горячий дым не нужен. 

Изменено 4 Oct 2023 пользователем Эрнесто де Сырно

[чукча]

Что мешает сделать больше?

Выше написали. Остывает.

максимально быстро, и для уменьшения потерь

Дым все равно по мере образования поступает.

Очень сильно зависит от диаметра труб

Ну да. Может 15 минут, а может и 5минут. Я предположил максимально быстро - жжем, заполняем, охлаждаем, всасываем, отпускаем. Если медленне то будет производительность не белки в колесе  а хомячка или даже мышки.

Изменено 4 Oct 2023 пользователем чукча

[Эрнесто де Сырно]

Выше написали. Остывает.

Надо смотреть, насколько быстро. Там температура в 4 степени.  Ниже 500К остывание становится небольшим... 

Дым все равно по мере образования поступает.

Если вдуть в печку подать больше воздуха... То дымообразование ускорится. Пропорционально подаче воздуха. 

предлагаю рассмотреть такой вариант. По дну нижнего водоема проложена труба диаметром 1 метр. Затем она сужается и порачивает ввверх. Диаметр плавно сужается до 50 см. 

(Размеры трубы потом уточню...). 

В конце трубы находятся дымовой клапан и обратный клапан. Обратный клапан находится ниже уровня воды в верхнем бьефе, куда воду перекачивают. Так же в самой узкой части трубы установлен душ. 

Цикл работы. 

1. Вода вытекает в нижний бьеф. В рабочий объем (в форме конуса) поступает дым. 

 2. Дымовй клапан закрывается. Вода по инерции продолжает вытекать. Включается душ (по действием пониженного давления). 

3. Давление снижается. В рабочий объем всасывается вода...

4. Давление равно атмосферному. Выпуск отработанного дыма через обратный клапан. 

5. Вода течет в верхний бъеф по инерции. После остановки воды все с наначала....

[sanitareugen]

В общем, я готов признать, что я дурак - при условии, что Вы продемонстрируете данную машину. Работающую. И чтобы К.П.Д. померять.

[maxab]

Работающую. И чтобы К.П.Д. померять.

а строить ее инструментами каменного века? кремневым скребком и палкой-копалкой...

[Эгалитарный Эусоциалист]

строить ее инструментами каменного века

Ну зачем такая жестокость? Пусть хоть современными попробует. 

 

 

 

[vashu1]

Вот это я понимаю - лоутех https://coub.com/view/3cqxqj

Источник никто не знает?

[sanitareugen]

ВОдянного пара при охлаждении практически не образуется...

Извините, а какой процесс вызывает охлаждение?

[imnot]

А цель какая? Если нужен мотор, то паровая турбина разве не лучше? Здесь хотя бы есть шанс что будет приемлемый КПД и шанс того, что дерево выдержит перегретый пар. Не всех сортов, но шанс есть.

Если нужна ирригация, то заворачивайте реку в трубу, далее делайте сужение и вывод наверх, вуаля, у вас есть самотечный фонтан не требующий двигателя.. если же

[Владимир Станкович]

Будем считать что её делает попаданец. Впрочем, это не принципиально. 

Ну вообще то тема "попаданец строит индустрию из г-на и палокъ" и тема - гениальный житель энеолита а ля додинастический Египет-Ацтлан изобретает "пыхтитель"(с)ВА.Аксенов) из них же - это даже не две а три большие разницы

[sanitareugen]

Ну, в общем, повторяю предложение. Попаданец Эрнест де Сырно попадает с набором любых современных инструментов и делает такую машину. Можно использовать машинно-обработанную древесину (доски и т.п.), можно измерительные приборы. Попадание в 2023 год н.э., только он этого не знает, и думает, что Древний Египет. Изготавливает машину, меряет К.П.Д. и умывает нас всех...

[Эрнесто де Сырно]

Извините, а какой процесс вызывает охлаждение?

Теплопередача от газагаза воде... 

У Воды довольно большая теплоемкость, а дым хоть и горячий, но его в цилиндре очень мало. Вообще, пока у меня проблема посчитать, насколько быстро дым будет остывать. При снижении температуры интинтенсивность инфракрасного излучения быстро уменьшается... И значние начиначинет приобретат теплопроводность.

 

Еще одна проблема - в вода частично испариться, а потом... Насколько быстро она может конденсироваться? 

 

А цель какая? Если нужен мотор, то паровая турбина разве не лучше? Здесь хотя бы есть шанс что будет приемлемый КПД и шанс того, что дерево выдержит перегретый пар. Не всех сортов, но шанс есть.

Паравая турбина - это технологии конца 19 века , раньше никак. Чтобы турбина имела приемлемый КПД, лопатки должны двигаться со скоростью половина скорости газа...а это и точная балансировка, и хитрые подшипники, и работа на частоте выше резонансной, и ххитрые приемы чтобы при разгоне она не разлетелась. А скорость пара сверхзвуковая... Да ещё у пара скорость звука больше, чем у воздуха. Можно сделать медленный дозвуковой поток пара... Но это маленький перепад давления и КПД. 

 

Впрочем, турбины в каменном веке могут пригодиться... Есмли крутить их будет не пар, а вода. Тогда скорость потока будет 7 м/с (при перекачивании моей пукалкой), трубины 3,5 м/с... Для каменного века достижимо...

Ну, в общем, повторяю предложение.

Пока нет времени... Но хотелось бы обсудить конструкцию машины, чтобы сразу взять что-то наиболее эффективное.

это даже не две а три большие разницы

Относитесь к этой теме как к задаче по физике. 

[imnot]

А цилиндры нужного размера и клапана это технология какого века? Седьмого что ли?

[чукча]

Извините, а какой процесс вызывает охлаждение?

Демон Максвелла. За образец же взята машина Севери. Пар заменен горячим дымом. Дым это же как пар, только намного лучше. Почему собственно Севери и прочие Папеноньюкомены использовали пар а не дым - ну наверное не догадались.

Изменено 8 Oct 2023 пользователем чукча

[sanitareugen]

Паравая турбина - это технологии конца 19 века , раньше никак.

Герон выясняет у Эмпедокла, какой вулкан поближе...

[Эрнесто де Сырно]

Герон выясняет у Эмпедокла, какой вулкан поближе...

Раньше турбину сделать можно, но эффективна она будет только при очень высоких оборотах.

 

Папеноньюкомены использовали пар а не дым - ну наверное не догадались.

Хороший вопрос. Я долго пытался понять, но подходящего ответа не нашел. С двигателями на нагретом газе много эксперементировали в 19 веке.... Как я понял, недостатки горячего газа следующие: 

1. Если использовать дым, то будет проблеиа с ускоренным износом поршней и цилиндров. Если разогретый воздух, то нет особых преимуществ перед перегретым паром в плане КПД. При температурах выше 500 градусов Цельсия слишком большие потери на излучение, а до 500 градусов пар, перегреть, при желании можно. 

2. Предложенная схема может хоть как-то конкурировать с пароатмосферными двигателями, до появления дешёвого металла и хороших котлов. Главный плюс-простота получения высоких температур. Главный минус - сложно создать высокое давление. А на атмосферном сложно добиться высокой мощности. В паровом двигателе вода кипит и... Сразу даёт высокое давление. В дымовой для получения высокого давления надо закачивать воздух в топку... И делать топку похожей на котел. В воздуный двигатель хуже парового, так как там котел больше. 

 

3. Перегретый пар является главным конкурентом дыма. Он так же как дым может образовывать пограничный слой. А значит, уменьшаются потери на конденсацию... то есть особых преимуществ дымового двигателя перед паровым двигателем нет... Если есть хороший котел...

 

Но предлагаю это ещё раз проверить ... Рассмотреть пароатмосферный двигатель с перегретым паром и конденсатором. 

 

наверное не догадались

Не исключено... Надо ещё раз внимательно сравнить рабочие вещества. 

 

А ещё предлагаю рассмотреть ранние альтернативные тепловые двигатели... Может что то можно улучшить. 

[чукча]

долго пытался понять, но подходящего ответа не нашел

Подсказку вам дали, даже несколько раз

Изменено 9 Oct 2023 пользователем чукча

[Voldi]

Изготавливает машину, меряет К.П.Д. и умывает нас всех...

Это уже лишнее :)))

[Эрнесто де Сырно]

Подсказку вам дали, даже несколько раз

Пока возражегия недостаточно убедубедительны... Я уже сказал, посему. 

 

поедлагаю рассмотреть внимательно вариант с меховым двигателем от коллКонструкКонструкцКонструкКонструкцияКонструкКонструкцКонструкКонструкция мехКонструкКонструкцип

[maxab]

поедлагаю рассмотреть внимательно вариант с меховым двигателем

представьте действующую модель. Потому что на словах и вечный двигатель можно построить.

[imnot]

вариант с меховым двигателем

Меховые двигатели - это неплохо!

коллКонструкКонструкцКонструкКонструкцияКонструкКонструкцКонструкКонструкция мехКонструкКонструкцип

А тут, конечно, стоит уже прекращать долбиться. Здоровье не вечное!