Turbina gazowa na paliwo stałe

stratos
Doświadczony
Posty: 508
Rejestracja: 22 lis 2009, 19:00
Lokalizacja: Mława

Postautor: stratos » 23 lis 2009, 19:22

alez nie
może źle ujołem
spalanie odbywało by się w zewnętrznej komorze saplania
czyli układ identyczny jak turbiny gazowej tylko zamiast niej silnik tłokowy
spaliny z zewnetrznej komory spalania
przykład - 700 stopni, 15 atmosfer
trafiały by do poprzez zawory do cylindrów i wprawiały w ruch tłoki

oczywiście z silnika o pojeności 1000cm3 nie dało by sie uzyskać 50kW, tylko pewnie koło pięciu

mozna by użyć dowolnych cylindrów i tłoków (w końcu to stacjonarne użadzenie) i zastosować zewnętrzny uklad korbowy

ot parowóz po krótce

moża by wtedy zaizolowac termicznie cylindry aby nie tracić ciśnienia gazów, jednak należy sie liczyć przy tak wysokich temperaturach elementów roboczych ze zmiejszeniem szczelności cylinder tłok

piaskiem bym sie nie przejmował - da rade coś z nim zrobić w komorze spalania
inne substancje fruwające są na tyle miekkie że nie powinny uszkadzać cylindrów
niski obroty czyli duży skok tłoków był by tu jak najbardziej wskazany

wymiary i masa takiej jednostki do niskich by raczej nie nalezała

to tylko opcja bo zdecydowanie lepszym rozwiązaniem była by turbina
jest na zdjeciu

http://www.talbotts.co.uk/BG1000leaflet.pdf

Coondelboory
Doświadczony
Posty: 473
Rejestracja: 17 mar 2006, 20:16

Postautor: Coondelboory » 23 lis 2009, 19:57

Może dobrze kombinujesz, ale nie trafia do mnie wizja tłoków pracujących bez smarowania (żaden olej nie wytrzyma temperatury rzędu kilkuset stopni w cylindrze) i z dużą zawartością cząstek stałych w spalinach. Można sobie wyobrazić jakieś odpylanie typu cyklon za komorą spalania, ale braku smarowania... Raczej nie.
Tylko turbina.

stratos
Doświadczony
Posty: 508
Rejestracja: 22 lis 2009, 19:00
Lokalizacja: Mława

Postautor: stratos » 24 lis 2009, 19:43

Czyli turbina.

Od "szóstki" (Ursus 1614) turbina kosztuje około 1300zł
Duża dostepnosc i niska cena
Zakładam że wytrzymywała by może z miesiąc (z racji zanieczyszczeń z komory spalania)

Kierdyś grzebałem w necie i znalazłem turbiny z silników okretowych
Bajka 30 000obr
tylko cena i gigantyczne moce, tak że odpada

Jak przenieść napęd
Widział ktos może przekładnie ze śmigłowca ?

stratos
Doświadczony
Posty: 508
Rejestracja: 22 lis 2009, 19:00
Lokalizacja: Mława

Postautor: stratos » 03 gru 2009, 20:27

Nowa koncepcja
Pojawiła się podczas jazdy samochodem

Mały wykładzik laika :wink:

Biorąc za przykład tłokowe silniki, wytworzenie energii mechanicznej polega na wywarciu cisnienia na tłok umieszczony w cylidrze
Ciśnienie to wywiera się najczęściej gazem
Aby wzwiekszyć sprawnośc należy dążyć do medium o jak najmiejszej masie w jednostce objetości
Dzięki temu ilość energii przeżucanej podczas suwów tłoka bedzie będzie relatywni niska i użądzenie osiągnie wiekszą sprawność
Dla tego właśnie używa się ciepła jako czynnika "rozżadzającego " medium
Może źle ujęte i pokrecone, ale koncepcja chyba słuszna

A gdyby tak nie bazował na wytwarzaniu cisnienia w komorze spalania tylko na podciśnieniu
Przecież równie dobrze można zaprząc do pracy cisnienie atmosferyczne
Znacznie uprościło by to układ od strony technicznej

Schemacik:
Komora spalania z ceramicznym paleniskiem i podajnikiem paliwa (np. przedpalenisko z Hajnówki do trocin)
Na wylocie z komory spalania zamontowana turbosprężaraka
Spaliny następnie trafiają do kotła C.O. gdzie zostają schłodzone w oklolice 100 stopni
Na wylocie z kotła założony króciec którym spaliny poprzez sprężarke turospręzarki odprowadzane są do atmosfery

Ten sam układ co opisywany w tym temacie wcześniej tylko pracujący na podcisnieniu
Oczywiście w dalszym ciągu mozna go ubrać w wymienniki , pare czy jeszcze inne ustrojstwa

Bańki lekarskie i silnik Styrlinga mają wiele wspólnego z powyższym opisem

Co wy na to ?

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 03 gru 2009, 21:39

Aby wzwiekszyć sprawnośc należy dążyć do medium o jak najmiejszej masie w jednostce objetości
masa nie ma tu nic do rzeczy sprawność zależy od zastosowanego cyklu, stopni sprężania, różnicy temperatur, od masy czy gęstości owszem ale to co piszesz nie jest regułą, bardziej niż masa wpływ ma wykładnik adiabaty, generalnie w każdym cyklu im wyższy tym lepiej.
Dzięki temu ilość energii przeżucanej podczas suwów tłoka bedzie będzie relatywni niska i użądzenie osiągnie wiekszą sprawność
ilość energi będzie niska a tarcie zależy od rozmiarów silnika nie ilości gazu, nie można bezkrytycznie rozrzedzać czynnika, sprawność spadnie a w pewnym momencie silnik nie pokona swojego tarcia i się zatrzyma.
Dla tego właśnie używa się ciepła jako czynnika "rozżadzającego " medium
silnik cieplny z definicji zmienia część ciepła w pracę, trudno więc ciepła nie dostarczać, rozrzedzanie medium nie ma nic do tego.
A gdyby tak nie bazował na wytwarzaniu cisnienia w komorze spalania tylko na podciśnieniu
problem w tym że w "góre" można iść z ciśnieniem w sposób niemal nieograniczony w "dół" niewiele, teoretycznie 1bar do próżni, praktycznie znacznie mniej.

stratos
Doświadczony
Posty: 508
Rejestracja: 22 lis 2009, 19:00
Lokalizacja: Mława

Postautor: stratos » 04 gru 2009, 09:32

:oops:
Tak czułem że pokreciłem

Ale wracając do rozwiązania

Zakładamy że nasze palenisko wytworzy temperature w okolicach 700 stopni
W paliwie zawartość wilgoci wynosi 15%, i narazie nie zajmujemy sie jej skraplaniem przed spręzarką
Ciekawi mnie ile razy spadnie objetośc gazów po ochłodzeniu do 100 stopni, co będzie miało wpływ na różnice pracy wykonanej przez turbine i spężarkę, do której lepiej w tym momęcie pasuje określenie pompa próżniowa

Z tego co sie orietuje przeciętne cisnienie doładowania w cywilizowanych silnikach samochodowych kształtuje sie na poziomie jednej atmosfery
Z racji rozżedzania gazów przez sprężarke w próbie wytworzenia podciśnienia, osiągniecie 0,7 do 0,5 atmosfery przed sprężarką jest chyba optymalnym wynikiem

Taki układ obniży nam maksymalna moc jaką można w normalnych warunkach wydusić z turbo do jakiejś jednej trzeciej
Obroty mysle że nie przekroczą 50 000

Można też zrezygnować ze sprężarki a do podcisnienia zastosować typową pompe próżniową w postaci dojarki
w tym rozwiązaniu można zejść z cisnieniem w okolice 0,2 atmosfery
Wada to smarowanie pompy

Jakie są szanse że układ taki zadziała ?

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 04 gru 2009, 11:48

czyli masz na myśli rozwiązanie, w którym w hermetycznym palenisku panuje podciśnienie, powietrze jest dostarczane przez turbinę (wykonuje prace rozprężając się z ciśnienia atmosferycznego w częściową próżnie w palenisku), następnie następuje spalanie, potem spaliny są wychładzane na wymienniku ciepłą (z ewentualną kondensacją) i zimne są odsysane przez sprężarkę która pracuje de facto jako pompa prózniowa.

Rozwiązanie dziwne, na pierwszy rzut oka kretyńskie, niemniej jednak energetycznie ma to sens, poza tym i turbina i sprężarka pracują na zimno !! Jedyne problemy jakie widzę to efektywność spalania przy ciśnienu np 0.5 bara, oraz sprawność choć o niej ciężko prorokować póki się nie policzy.


jak to miałes na myśli mogę zrobić bilans.

stratos
Doświadczony
Posty: 508
Rejestracja: 22 lis 2009, 19:00
Lokalizacja: Mława

Postautor: stratos » 04 gru 2009, 16:15

oj troszke inaczej

W palenisku panuje cisnienie atmosferyczne pomiejszone o straty z tytułu nadmuchu (a w zasadzie zasysania) swięzego powietrza poprzez jakis tam rodzaj rusztu
Czyli w praktyce bedzie to atmosferyczne minus jakieś 100 do 200 Pasakali (10 do 20mm słupa wody)
Jako palenisko zastosował bym typowe rozwiązanie stosowane przy spalaniu trocin - czyli rodzaj beczki wyłożonej szamotem z rusztem i slimakiem który z zasobnika doprowadza trociny


Spaliny następnie udają sie przez turbinę do typowego kotła centralnego ogrzewania
Odbiór ciepła z kotła umożliwia wystudzenie spalin do wspominanych 100 lub miej stopni Celsjusza

Oczywiście kocioł jest w miarę możliwości chermetycznie zamknięty i tak samo szczelnie połączony z wylotem turbiny
Do czopucha kotła podłączona jest sprężarka turbospręzarki bądź jakas pompa próżniowa zasilana np. elektrycznie

Podciśnienie (nazwijmy je robocze) panuje miedzy ujściem spalin z turbiny a wylotem pompy próżniowej - czyli w kotle C.O.

Temperatura spalin jest najwyższą możliwą jaka nie uszkadza jeszcze turbiny, czyli chyba w okolicach 700 stopni

Zakładając że proces (przynajmiej na początku) będzie przebiegał mało stabilnie ustalmy różnice temperatur na poziomie 500 stopni (100* dolna i 600* górna)
Rożnice cisnienia na 0,5 atmosfery

Drogi stolcu
Jesli potrafisz policzyć ile enrgii w takim układzie powinno odłożyc się na turbinie i ile potrzebowala by pompa prózniowa do swojej pracy, to wdzieczność ma wzgledem Twojej osoby dozgonna sie stanie

Nie wiem czy to potrzebne do obliczeń, ale . . . .
Srednia wilgotnśc słomy w stogu - 20% ( takiego bym używał paliwa)
Wartość opałowa około 12MJ/kg

Ciekawe jak by wyszły obliczenia gdy by do wspominanego kotła C.O. dostawił szeregowo jeszcze jeden i chłodził go wodą ze stawu, studni itp.
tak aby skroplić w nim, zawartą w spalinach pare wodną
W tym układzie temperatura spalin to jakieś 30 stopni

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 04 gru 2009, 17:36

policzę to dokładnie w nd albo w pn bo jadę na weekend w góry i nie chce mi się laptopa pod namiot zabierać :)

to co opisujesz to po prostu cykl Braytona z tym że zrealizowany nietypowo, energetycznie ma to sens jak najbardziej, jak zastosujesz podciśnienie 0.5bar stopień sprężania wyniesie 1:2, wykładnik adiabaty spalin około 1.33, orientacyjnie możesz policzyć sobie z wzorów na wikipedii dla Braytona. Dokładnie wraz z mocą przypadającą na jednostkę objętości przepływającego gazu policzę po weekendzie.

stratos
Doświadczony
Posty: 508
Rejestracja: 22 lis 2009, 19:00
Lokalizacja: Mława

Postautor: stratos » 04 gru 2009, 17:59

ok - dzieki za deklaracje :)

Dzisiaj dzwoniłem do PZL Świdnik
Tam się dowiedziałem że silniki są składana w PZL Rzeszów
Dopchałem się telefonicznie do dobrego człowieka który zajmuje sie konstrukcją przekładni w smigłowcach

Informacje jakie otrzymałem:
Silniki (turbiny) które są u nich produkowane pracuje przy obrotach od 10 000 do 60 000 obr/min
Przekładnia wyglada w bardzo prosty sposób
Os wału turbiny jest przedłużona i trafia do przekładni (skrzynka odlana z czegoś)
Po czym mały trybik na osi wału napędza pośredni wiekszy w przekładni, ten zaś osadzony jest na wale z miejszym i cykl sie powtarza aż do uzyskania odpowiednich obrotów
Ostatnie przełożenie z racji dużego momętu realizowane jest na przekładni planetarnej
Skrzynia redukcyjna posiada suchą mise olejową, tak aby tryby nie były zanużone w oleju
Olej jest natryskiwany pod cisnieniem na zeby a gdy ścieknie odprowadzany z komory przekładni
Oś wału turbiny osadzona jest na łozysku wałeczkowym z wymuszonym smarowaniem olejem pod cisnieniem
Moce jakie te przekładnie przenoszą zaczynją sie od chyba 500kW

Czyli coś co jest potrzebne jest w standartowej produkcji
cicho tam - o cenach na razie nie rozmawiamy

Widział ktoś może szrot ze śmigłowcami ? :?

stratos
Doświadczony
Posty: 508
Rejestracja: 22 lis 2009, 19:00
Lokalizacja: Mława

Postautor: stratos » 07 gru 2009, 10:23

puk puk
Jesli to nie sprawi problemu w liczeniu chciał bym jeszcze robudować układ

Tak aby za turbiną były trzy wymienniki

1 wymiennik nagrzewa powietrze które zasysa komora spalania (500*)
2 wymiennik do ciepłej wody uzytkowej (95*)
3 wymiennik do skraplania wilogci zawartej w spalinach (30*)

schemacik
palenisko - turbina - wymiennik 1 - wymiennik 2 - wymiennik 3 - sprężarka

Gdy by używać jako paliwa trocin bądź zrębki należy wziąść pod uwage 50% zawartości wody w paliwie

Chyba troche zamieszałem ale wpłynie to napewno na sprawnośc

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 08 gru 2009, 09:59

policze to tylko musze mieć chwile czasu trzeba siąść na spokojnie na godzinkę czy kilka.

rozważę kilka wariantów mianowicie;

podciśnienie (próżnie) 0.5bara (realne) i 0.3 bara (chyba wszystko na co mozna liczyć)

zastosowanie bądź niezastowowanie wymiennika spaliny za turbiną/powietrze czyli inaczej regeneracji

spalanie stehiometryczne bądź z nadmiarem powietrza jak w typowych kotłach

biomase suchą i bardzo mokrą (surową)


wymienników 2 i 3 nie będę rozdzielał bo do obliczeń ważne jest do ilu C schłodzimy spaliny ew czy wykroplimy wodę a nie iloma to zrobimy wymieniikami, wystarczy rozwazyć typowy wymiennik jak w kotle czyli tak 200C spalin kontra pelną kondensacje spaliny powiedzmy 30-40C.

stratos
Doświadczony
Posty: 508
Rejestracja: 22 lis 2009, 19:00
Lokalizacja: Mława

Postautor: stratos » 08 gru 2009, 15:35

Z tym 0,3 bara może być problem z uzyskaniem kondesatu pary wodnej
Z moich tabelek wynika że aby go uzyskac w tych warunkach temepratura wymiennika musi być niższa od 25*

Ale niczego nie stram sie sugerować - trzeba by poprostu miast podłogówki zastosowac wodę ze studni
W posadzkie pójdzie za tem ciepło wydzielane pod czas pracy pompy próżniowej :wink:


Hylę czoło przed wybitnym umysłem i z nieukrywanymi emocjami czekam na wyniki obliczeń

ps. jednak za sugeruje
wymiennik nr. 1 pracuje oczywiście przeciwprądowo tak aby na wlocie i wylocie uzyskiwac maksymalnie dużą róźnice temperatur (miast jej średniej wartości)

stratos
Doświadczony
Posty: 508
Rejestracja: 22 lis 2009, 19:00
Lokalizacja: Mława

Postautor: stratos » 08 gru 2009, 15:50

Sprostowanie :oops:
Machnołem sie o jedno zero :?
25* to 0,03 bara
70* to zaś 0,3 bara
Tak że wystarczy podłogowe do skraplania
Przepraszam

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 09 gru 2009, 22:54

Najpierw najogólniejsze obliczenia, ten układ to nic innego jak cykl Braytona, jeśli spalanie odbywa się między sprężarką a turbiną, mamy do czynienia z gazem doskonałym i nie ma strat, sprawność wynosi:

n=1-(p2/p1)^((k-1)/k)

gdzie (p2/p1)-stopień sprężania

choć wydaje się to dziwne w idealnym cyklu braytona sprawność nie zależy w ogóle np od ciepła spalania paliwa czy temp w komorze spalania, a jedynie od kompresji i wykladnika adiabaty.

Dla spalin średnio k=1.33, natomiast stopień sprężania wyniesie 1:2 jeśli uzyskamy ciśnienie 0.5bar i 1:3 jak zejdziemy do 0.33bara. Da nam to sprawność odpowiednio 16% i 24%. Oczywiście zakładąjąc model idealny i temperaturę przed sprężarką taką samą jak przed wejściem do pieca, czyli przy tym "stojącym na głowie" Braytonie oznacza schłodzenie spalin do temperatury pokojowej co oczywiście jest niewykonalne. Natomiast na + wyjdzie ewentualna kondensacja i zastowowanie regeneracji czyli rekuperatora. Widać od razu że wiele się nie ugra, na pewno mniej niż w tłokowcu.


Wróć do „Inne ciekawostki”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość

cron