Тепловой двигатель каменного века.

[Vasilisk]

Меховые двигатели - это неплохо!

[чукча]

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

Почему мощность будет в лучшем случае порядка единиц ватт, а скорее меньше -  я написал, с цифрами, опровержений не было

Относительно же общих принципов - все таки попробуйте подумать почему для всех атмосферных машин использовался пар. Что в нем есть такого, чего нет у дыма. Попробуйте не растекаться мыслью по древу и не рассуждать о ядерных реакторах, турбинах и тройном расширении. Сосредоточьтесь только на простейших атмосферных машинах.

Если справитесь, попробуйте подумать почему порядка ста лет работали исключительно(кроме нескольких экспериментальных) с атмосферными машинами, а играться с давлениями больше атмосферы стали несколько позже.

 

Альтернативно могу предложить более производительную и практичную (по сравнению с предложенной) конструкцию - дымом заполняем оболочку, к ней привязываем ведро/кадку/бочку. Она поднимается, воду сливаем, дым выпускаем, повторяем цикл.

Изменено 10 Oct 2023 пользователем чукча

[maxab]

конструкцию - дымом заполняем оболочку, к ней привязываем ведро/кадку/бочку.

а для повышения КПД в костре надо обязательно сжечь всех девственниц племени или хотя бы тещу шамана...

[sanitareugen]

Это уже лишнее :)))

Это необходимое. Если просто заработает - становиться на колени и биться головой о пол не буду. Только после замера К.П.Д.

[sanitareugen]

Двигатели на расширении газа существовали, но чтобы получить реальную работу - газ был под давлением (для изготовленного Стирлингом "двигателя Данди" до 16 ата).

[Voldi]

Двигатели на расширении газа существовали, но чтобы получить реальную работу - газ был под давлением (для изготовленного Стирлингом "двигателя Данди" до 16 ата).

Не верю, что без металла он заработает вообще.

[Эрнесто де Сырно]

Двигатели на расширении газа существовали, но чтобы получить реальную работу - газ был под давлением (для изготовленного Стирлингом "двигателя Данди" до 16 ата).

Двигатели на сжатии тоже существовали. И даже были первыми двигателями. Только там использовался пар... Но так ли велики недостатки пара перед газом? Главные преимущества дыма - возможность холодного цилиндра, возможность использовать поверхность воды вместо поршня. Недостатки: если хорошее топливо, ллучше сразу делать ДВС. Если нет - в цилиндр с поршнем дым от угля или дров напрямую подать нельзя, смолы и образивные чатицы быстро выведут из строя цилиндро-поршневую группу .... Если греть воздух, то нет особых преимуществ перед перегретым паром. Впрочем, двигатель Стирлинга - один из вариантов такого двигателя. 

 

Предложенный двигатель актуален только как конкурент первых пароатмосферных машин, причем в основном в атмосферно-вакуумных вариантах... 

Можно сделать поршневой двигатель с горячим воздухом, впрыском воды в цилиндр для охлаждения и глинянным котлом для нагревания воздуха. 

КПД будет больше, чем у Ньюкамена за счёт отсутствия конденсации дыма на стенках цилиндра ... 

Но объем придется делать больше...

 

[чукча]

Но так ли велики недостатки пара перед газом?

Колоссальны. Он как минимум не конденсируется. Соответсвенно быстрого перепада давления от 1ой атмосферы до около нуля нивыйдет.

за счёт отсутствия конденсации

За счет отсутствия конденсации он не будет работать. Узнайте уже наконец как работает атмосферная машина.

Изменено 14 Oct 2023 пользователем чукча

[Эрнесто де Сырно]

За счет отсутствия конденсации он не будет работать. Узнайте уже наконец как работает атмосферная машина.

Весь вопрос, возможно ли подать в цилиндр достаточно горячий дым, а потом его быстро остудить? 

Изменено 14 Oct 2023 пользователем Эрнесто де Сырно

[чукча]

ли подать в цилиндр достаточно горячий дым, а потом его быстро остудить? 

Пар на разнице температур грубо 101 и 99 градусов(чуть больше на самом деле) даёт 1 атмосферу перепада, фазовый переход мгновенный.

Ваш дым, при разнице скажем пускай даже 300 градусов и охлажденный до 50, даст чуть больше половины атмосферы перепада давления. При этом охлаждение займёт минуты, скорее десятки минут.

Поэтому все использовали пар.

[Эрнесто де Сырно]

Пар на разнице температур грубо 101 и 99 градусов(чуть больше на самом деле) даёт 1 атмосферу перепада, фазовый переход мгновенный.

А вот и нет. Если пар охладить до 99 градусов, то давление снизится до 0.99  атмосфер. (Upd при температуре 99 градусов давление будет 0.97 атмосфер)Так как при снижении давления снизится и температура кипения воды, и дальше он конденсироваться не будет. Чтобы получить почти вакуум, надо охлаждать до 30-40 градусов Цельсия.

Ваш дым, при разнице скажем пускай даже 300 градусов и охлажденный до 50, даст чуть больше половины атмосферы перепада давления.

Зато если нет возможности построить хороший котел, дым немного проще получить.

При этом охлаждение займёт минуты, скорее десятки минут.

Самый  спорный вопрос темы. Пока мои оценки таковы.... 

Автомобильый радиатор может расрассеивать до около 100 КВт тепловой мощности при перепаде темпнратур около 60 градусов. При этом размеры ячеек радиатора порядка 1 мм. Значит... Для охлаждения дыма каплями воды нужны аналогичные по размерам капли... Где-то между 1 мм и 0.1 мм.  

Поэтому все использовали пар.

Пар использовали по другим причинам. 

 

 

 

 

Изменено 14 Oct 2023 пользователем Эрнесто де Сырно

[Эрнесто де Сырно]

Нашел в интернете такой график. 

Расчет площади радиатора транзистора. 

Предлагаю опереться на него. 

 

Расчет охлаждения дыма. 
Капля воды 0.1 см имеет площадь S= 4*pi*r^2
S=4*3.14*0.05^2=0.031 см2
Объем капли V_кап= 4/3*pi*r^3
V_кап=4/3*3.14*0.05^3=0.00052
Мощность капли при температуре разности температур 30 градусов будет 
Из таблицы 
4 Вт 150 см2 30 град Цельсия
1 см2 0.026 Вт. 
Мощность капли 
W_кап=0.026*0.031=0.0008 Вт. 
Из одного литра (1000 см3) можно получить 
1000/V_кап=1000/0.00052=2000000
Общая мощность будет 1.5 КВт с 1 литра капель диаметром 1 мм. 

Для предложенного ранее двигателя на 4 КВТ надо 10 литров воды и это даст 15 КВт мощности охлаждения на самом последнем этапе охлаждения. 

 

Порт этом такая мощность будет в самом конце процесса охлаждения. В начале воду можно вообще не лить, дым охлаждается излучением на стенки цилиндра. Испарение первых капель и последующая конденсация полученного пара на последних могут создать некоторые проблемы... но это ускоряет теплообмен по сравнению с сухим радиатором. 

 

 

 

 

 

[чукча]

А вот и нет. Если пар охладить до 99 градусов, то давление снизится до 0.99  атмосфер. (Upd при температуре 99 градусов давление будет 0.97 атмосфер)Так как при снижении давления снизится и температура кипения воды, и дальше он конденсироваться не будет. Чтобы получить почти вакуум, надо охлаждать до 30-40 градусов Цельсия.

Цилиндр просто обливали холодной водой. От контакта со стенками пар конденсировался. Этого хватало. Температуры 60-70 хватит чтобы давление упало где-то до 0.2-0.3 атмосфер

 

Пар использовали по другим причинам. 

В первую и во вторую и в третью очередь именно по этим. Фазовый переход вода-газ и соответсвующие скачки давления, которые ни на чем другом так легко не достижимы. 

 

 

 

 

 

[Эрнесто де Сырно]

Цилиндр просто обливали холодной водой. От контакта со стенками пар конденсировался.

А потом, когда пар впускается в цилиндр, стенки надо опять нагреть до 100 градцсов. На это уходит дофига тепла. В машине Ньюкамена на это тратилось больше тепла, чем на все остальное вместе взятое. А если вместо поршня взять воду, то нагревать а потом охлаждать её придется.... Очень долго. Поэтому только металлический котел, металлический цилиндр и металлический поршень. В предложенно модели цилиндр деревянный, поршень водянной, котел глинянный. И все это возможно потому что дым не конденсируется. 

Фазовый переход вода-газ и соответсвующие скачки давления, которые ни на чем другом так легко не достижимы. 

Верно... но только если есть хорший котел, хороший поршень и хороший цилиндр. С точки зрения паровозного двигателя принципиальных отличий горячего газа и горячего пара нет: и там и там отработанный пар/газ сбрасывается в атмосферу. Но пар с высоким давлением проще получить. Помогает фазовый переход.

 

Но первые двигатели с высоким давлением не совместимы, а в каменном веке - тем более. Из за недостаточной прочности и термостойкости материалов. И тут дым гораздо лучше пара. Он и легко получается, и сразу даёт высокую температуру, и ниже требования к термостойкости. 

Изменено 15 Oct 2023 пользователем Эрнесто де Сырно

[чукча]

 

первые двигатели с высоким давлением не совместимы, а в каменном веке - тем более. Из за недостаточной прочности и термостойкости материалов. И тут дым гораздо лучше пара.

И почему никто из тех кто строил реальные машины так не думал?

 

Верно... но только если есть хорший котел, хороший поршень и хороший цилиндр.

Ровно наоборот.  Если умеем работать с давлением, то тут уже можно выбирать, и появляются альтернативы пару. Если не умеем - альтернатив нет. Атмосферная машина будет работать если теплоноситель конденсируется - тоесть совершает фазовый переход с резким скачком давления. Без этого ничего работать не будет

 

Изменено 15 Oct 2023 пользователем чукча

[Эрнесто де Сырно]

Ровно наоборот. 

В более совершенных паровых машинах используется перегретый пар, который по своим свойствам ближе к газу. Именно для того, чтобы уменьшить потреи на конденсацию. У первых машин это были вообще основные потери. 

Атмосферная машина будет работать если теплоноситель конденсируется - тоесть совершает фазовый переход с резким скачком давления. Без этого ничего работать не будет

Почему?

ДВигатели стирлинга с атмосферным давлением рабоработают, правда дают небольшую мощность... Но это всегда можно компенсировать просто построив двигатель побольше.

>И почему никто из тех кто строил реальные машины так не думал?

Не догалались, полагаю. Как поняли все тонкости физики, срасразу начали пытаться  делать двигатели с газообразным рабочим веществом... Но не выдержиди конкуренции с паровиками с хорошими котлами и ДВС.

Хотя, возможно я где-то ошибаюсь... Но главная проблема которую указывали коллеги: медленное охлаждение дыма, работать не помешает. Брызги воды диаметром уже 1 мм охлаждают достаточно быстро. 

 

 

Изменено 15 Oct 2023 пользователем Эрнесто де Сырно

[sanitareugen]

Один из первых работоспособных двигателей Стирлинга, "двигатель Данди" - 20 атмосфер.

[Эрнесто де Сырно]

Один из первых работоспособных двигателей Стирлинга, "двигатель Данди" - 20 атмосфер.

ПОлагаю, ему приходидось коконкурировать с уже имевшимися паровыми машинами. Ичтобы превзойти их надо высокое давление. Если бы первый в истории двигатель был стирлингом, то тоже использовал атмосферное давление. 

[чукча]

>Ровно наоборот. 

В более совершенных паровых машинах используется перегретый пар, который по своим свойствам ближе к газу.

О чем и речь. Если умеем работать с давлением, то тут уже можно выбирать, и появляются альтернативы пару. Если не умеем - альтернатив нет. 

Почему?

Потому что не будет разницы давлений.

ДВигатели стирлинга с атмосферным давлением рабоработают, правда дают небольшую мощность...

Работающие двигатели Стирлинга все работают с большими давлениями. Даже не единицы, а десятки атмосфер. В них всех поршень толкает высокое давление. Про атмосферный двигатель стирлинга я не слышал.

Отдельное замечание, возможно вы не понимаете разницы, так как постоянно путаетесь и скачете с одного типа на другой - атмосферный двигатель - работает за счет создания области низкого давления, так что давление атмосферы земли совершает работу. В отличие от более поздних, где создается наоборот, область высокого давления. 

Высокое давление можно создавать многими способами. Низкое - практично его сделать только конденсацией пара, другие способы работают очень плохо.

Для машины высокого давления конденсация не нужна и скорей вредна. Для атмосферной - необходима.

Для машины высокого давления желательна большая разница температур. Для атмосферной - это лишнее и даже вредно.

Не догалались, полагаю.

Пробовали, например Амонтон. Не вышел каменный цветок.

: медленное охлаждение дыма, работать не помешает.

Еще как помешает. В реале. Если же вы оснащаете свою машину демоном Максвелла, которую называете "брызгалкой" - то да, она прекрасно заработает. Демон Максвелла еще лучше будет работать вообще без машины

Изменено 15 Oct 2023 пользователем чукча

[Эгалитарный Эусоциалист]

Работающие двигатели Стирлинга все работают с большими давлениями

Вы хотели сказать "промышленные"? Потому уже давно делаются стирлинги-игрушки с ладонь размером, работающие на минимальной разнице давлений.

Не в пользу позиции вашего оппонента – таким штукам нужна невероятная точность, их вряд-ли до середины двадцатого века произвести. 

[sanitareugen]

Опять ответы не мне помечаются, как ответы мне?

Потому как мне отчего "не взлетит" ясно, в отличие от ТС.

[Эрнесто де Сырно]

Я уже привел расчеты скорости охлаждения газа. При диаметре капель 1 мм  и объеме воды 1 литр разнице температур 30 градуслв она составит 1,5 КВт. Причем это последний этап охлаждения, когда разница температур минимальна. Мощность ростет пропорционально температуре. Формула, которая я использовал, считает расстояние между каплями бесконечным и не учитывает перенос тепла водянным паром (первые капли испаряются и конденсируются на последних). Так что с точки зрения математики проблем пока нет... Демон Максвелла не требуется. 

Пробовали, например Амонтон. Не вышел каменный цветок.

Судя по всемму он не пробовал, только описал его. 

Для машины высокого давления конденсация не нужна и скорей вредна. Для атмосферной - необходима. Для машины высокого давления желательна большая разница температур. Для атмосферной - это лишнее и даже вредно.

Почему?

Низкое - практично его сделать только конденсацией пара, другие способы работают очень плохо.

Почему?

Для атмосферной - необходима.

ПОчему? 

что будет, если сделать ааналог машины Ньюкамена, но исписпользовать перегретый до тех же 300 градусов пар с атмосферным давлением? 

Потому уже давно делаются стирлинги-игрушки с ладонь размером, работающие на минимальной разнице давлений. Не в пользу позиции вашего оппонента – таким штукам нужна невероятная точность, их вряд-ли до середины двадцатого века произвести. 

Есть же ммодели с диафрагмой вмемто поршеней. им каккак раз большая  точность не нужна.

 

[sanitareugen]

что будет, если сделать ааналог машины Ньюкамена, но исписпользовать перегретый до тех же 300 градусов пар с атмосферным давлением? 

Будет работать, как обычная машина, но резко хуже. Слишком много воды на охлаждение.

[чукча]

Есть же ммодели с диафрагмой вмемто поршеней.

В цикле Стирлинга работа на расширении, тоесть за счет высокого давления.

Для машины высокого давления конденсация не нужна и скорей вредна. Для атмосферной - необходима. Для машины высокого давления желательна большая разница температур. Для атмосферной - это лишнее и даже вредно.

Почему?

Почему что? Я написал, атмосферная машина работает за счет создания "вакуума", области низкого давления. Соответственно горячий теплоноситель вам не нужен, а вот фазовый переход - именно то что требуется. Охлаждаем на 40-50 градусов и получаем 0.2-0.3 атмосферы почти мгновенно.

то будет, если сделать ааналог машины Ньюкамена, но исписпользовать перегретый до тех же 300 градусов пар с атмосферным давлением? 

Вы будете охлаждать не на 30-50 градусов, а на 250-300 чтобы получить такую же работу. Производительность упадет в разы.

Охлаждение же на прежние 50 градусов даст вам только около 0.9 атмосфер, тоесть будет хуже в 8 раз ((1-0.2)/(1-0.9))

Я уже привел расчеты скорости охлаждения газа.

Я в вашем расчете сильно сомневаюсь. В нем капли мгновенно всей массой телепортируются внутрь, равномерно занимают все пространство и в нем там висят пока не сделают свое дело. Боюсь что без демонических сил у вас так не выйдет. Вода струйкой пролетит насквозь и присоединится к воде внизу(которая вместо поршня). 

Опять ответы не мне помечаются, как ответы мне?

Не специально, квотил ТС. Только сейчас заметил.

Изменено 15 Oct 2023 пользователем чукча

[Canis Dirus]

Тут главный вопрос ещё не задавали? В смысле, кому и зачем этот «тепловой двигатель» может понадобиться в каменном/медном веке  и как этот кто-то до него додумается, не бросив, за бессмысленностью, на полпути?