Некоторые заблуждения относительно Двигателей Стирлинга
Весь Рунет просто напичкан однотипными статьями-мифами (рерайтами, копирайтами или просто приватизайтерами) в которых даются значения, формулы и умозаключения относительно двигателей Стирлинга и самого цикла Стирлинга или цикла Крно. Хочу сказать, что не стоит воспринимать на веру всё что пишут. Ошибка многих «технарей — самодельщиков» в том, что им лень. Да, да, им лень взять и проверить свои знания математики и физики за 3-9 классы, и тем самым убедиться в истине приводимых рассуждений (смотрите карту для начинающих). Приведу некоторые распространённые «враки» и недоговорки на форумах, блогах и уважаемых сайтах о Стирлинг-машинах:
1. Теоретический КПД двигателя Стирлинга может достигать 70-75%.
Это не так! Теоретический КПД двигателя Стирлинга (цикла Карно) может достигать 100%! Проверьте сами по формуле или по калькулятору. Возьмите температуру холодильника ноль градусов Кельвина (или -273.15 °С) и сами всё увидите.
2. Внимание! Изобретён вечный двигатель! Взять тепловой насос с КПД 400% (а есть и с КПД 600%!) и Стирлинг с КПД 35% (а есть и 49%!) и завязать их друг на друга. Перемножая КПД мы получаем суммарный 140% (0,35*4=1,4). И вот он вечный двигатель! Ну или халявная энергия!
Ага, и сделать это можно из пивных банок! Изобретённому вечному двигателю уже мульон лет. Мы всё время хотим обмануть законы физики. Мы всё время не хотим читать книги и пользоваться калькуляторами. Ответьте на вопрос: почему тот кто предлагает весь этот бред сам не возьмёт и не сделает этот халявный генератор? Почему он предлагает это сенсационное открытие вам?
Итак теоретический коэффициент преобразования теплового насоса (назовём его условно КПД, именно так его преподносят нам в литературе) считается по формуле
КПД=T2 /(T1 – T2)
где Т2 — температура отдаваемая тепловому насосу (в нашем варианте это, например, грунт), а Т1 — температура, которую отдаёт насос (например для отопления помещения). Всё в градусах Кельвина.
Теперь наши расчётные идеальные данные. Температуру грунта Т2 возьмём приблизительно 6°С, т.е. 6+273=279°К. Температура Т1=60°С или 273+60=333°К. Наш КПД=279/54=5,1666 или более 500%. Здорово, не правда ли? Проверьте на калькуляторе КПД теплового насоса.
Считаем КПД идеального двигателя Стирлинга для этих температур. КПД= (333-279)/333=0,16216 или 16,216%. В реальной жизни КПД будут конечно же ещё меньше. Если вы умножите 5,1666 и 0,16216 , то получите значение меньше 1 , а именно 0,8378. Что это значит? Да то, что халявы не бывает! При любых значениях нагревателя и холодильника суммарный КПД двигателя и теплового насоса будет ниже 100%.
А как же КПД цикла Стирлинга в 35% и даже выше? Это значения КПД приведены для большой разницы температур. При такой большой разнице т.н. КПД теплового насоса будет значительно ниже! И в итоге суммарный КПД снова будет ниже 1. Всё? Закрыли эту тему?
3. Увеличивая температуру холодильника на 1 градус вы уменьшаете КПД на 0,5% .
Хочется оставить это без комментариев, но… Снова берём формулу или калькулятор и смотрим и возмущаемся этому утверждению. Повторюсь, зависимость КПД цикла Стирлинга нелинейна! Сразу вспоминается байка о сломанных часах, которые два раза в день показывали правильное время.
4. Эффективность двигателя Стирлинга растёт с увеличением температуры.
Здесь нам не договаривают. Если речь идёт о росте температуры нагревателя, то соглашусь, но тут же нужно сказать, что эффективность растёт и с понижением температуры холодильника. И даже намного быстрее!
5. Во всём виноваты спецслужбы! Они-то и не дают Российским изобретателям делать и внедрять Стирлинги. Ну конечно же спецслужбы спонсируются нефтянниками и газовщиками.
Ну как вы себе это представляете? А кто тогда мешает Китайцам, Немцам, Шведам и Американцам? Может просто не родился тот Кулибин, который сделает действительно безобразно простую модель с высоким КПД, удельной мощностью, высокой надёжностью и дешёвой в производстве? Ведь те проблемы, которые описаны в книжках, для существующих схем двигателей не решены или решаются ой как дорого и неэффективно. Это только на первый взгляд двигатель простой. Простой, пока не начнёшь его делать. Ищите виноватых в себе. Пусть хоть в этом наши энергетики не будут виноваты.
А что суммарный КПД двигателя Стирлинга и теплового насоса, меньше собой 50%? А если вот такую сделать схемку, в которой знак * — это будет кавитационный водо-нагреватель головки двигателя Стирлинга, вращаемый от дополнительного привода, всеми двигателями Стирлинга; знак + — это будет двигатель Стирлинга работающий по его прямому циклу в качестве двигателя; знак / — это будет передача, вращательный привод, которым одни двигатели Стирлинга,вращают другие двигатели Стирлинга, которые будут по этой причине работать по их обратному циклу; знак = — это будут двигатели Стирлинга, работающие по обратному их циклу, в качестве криогенных охладительных машин, охлаждающих собой, головки двигателей Стрилинга работающих по прямому их циклу в качестве двигателей; знак 0 — это будет нагреватель, нагревающий головку двигателя Стирлинга, представляющий собой корпус — радиатор охлаждения другого, более нагретого двигателя Стрилинга; а знак 8 — это будет криогенный термо-изолированный трубопровод, соединяющий собой корпуса — радиаторы охлаждения двигателей Стирлинга обозначенных — =, с корпусами — радиаторами охлаждения, двигателей Стирлинга обозначенных — +; ну что же!, рисуем тогда этими знаками эту схему здесь, вот она: *+0+0+0+0+/=0=0=0=0=8, и подумаем над тем далее, а что произойдёт в реальности,если придать начальное вращение, для их пуска в работу,всем этим двигателям, и криогенным машинам Стирлинга?!! Не будут они собой работать как термо-криогенный вечный двигатель, или может быть будут?!
Просто охота было это нарисовать, что бы было интересней, а не наоборот!… А там, может кто, чего и выдумает другое из этого!…
а как на счет совмещения двигателя стирлинга и вихревого двигателя на единой механической тяге?
Для теплонасоса:
T1 = 5 (земля в любое время)
T2 = 60
Для стирлинга:
T1 = -20 (воздух зимой)
T2 = 60
Вот и всё.
Вы перепутали числитель со знаменателем 🙂
КПД рассчитывается по формуле:
КПД = (T1 – T2) / T1
где Т1 — температура нагревателя, T2 – температура холодильника
А если взять три двигателя стирлинга. Два работают как тепловые насосы, один на нагрев, а второй на охлаждение. Скажем до + 100 и — 100 градусов цельсия. А эти градусы подвести к цилиндрам третьего двигателя стирлинга. Теоретически термодинамический КПД двигателя будет более 50%, значит можно надеяться на реальный КПД 30-35%. Остается вопрос- сохранится ли соотношение 1 к 4 затраченой на привод теплового насоса энергии и полученной тепловой энергии. Если «да» то выхлоп халявной энергии будет 10-15% от всей полученной в процессе тепловой энергии.
Все гениальное просто, в этой формуле как и в изобретении Стирлинга полная гармония, а именно, сжимать надо холодное рабочее тело а получать энергию при расширении горячего рабочего тела. Как это сделать многие пытаются сделать, но пока более 34% кпд мне не известно. Казалось бы все понятно, но создать простую конструкцию и главное работающую долго никому не удалось. 40 лет занимаюсь решением этой задачи и что, решение есть, а сил на создание двигателя нет. Без этого все доводы, это голос вопиющего в пустыне. Подтверждение правила, если бы молодость знала а старость бы могла. Хорошая задача двигатель Стирлинга.