silnik cieplny o zimnych spalinach

Ankot
Doświadczony
Posty:1584
Rejestracja:11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja:"kleryków"
silnik cieplny o zimnych spalinach

Postautor: Ankot » 30 kwie 2008, 00:05

Witam - trafiłem na cos takiego:
http://www.wsi.edu.pl/silniki/
na stronce sa odnosniki do Pdf-ów....... sciągnijcie i przeczytajcie :
super genialne
Co prawda silnik ten nie jest zasilany holcgazem ale pracuje na sprężonym tlenku węgla CO - sprawność 60%

Ankot
Doświadczony
Posty:1584
Rejestracja:11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja:"kleryków"

Postautor: Ankot » 06 wrz 2008, 08:51

Fakt - ciepła mam nadmiar ale powoli zamieniam je na "dutki" 8) , na dutki zamieniam też nadmiar prądu, i olej pirolityczny. Chałupę i CWu grzeję odpadowym ciepłem co per saldo również daje oszczędności "dutkowe".

Odnośnie wodoru w holcgazie to nie robi on za "dopalanie" tylko za kłopotliwy dodatek wymuszający obniżenie stopnia sprężania a więc obniża sprawność - wolałbym w jego miejsce mieć CO(wyższa WO od wodoru)........

Co do tych 60 % - to nie teoria a zbudowanie takiego silnika jest banalnie proste. Mało tego mam pomysła jak podnieść sprawność silników z ZI przez wyeliminowanie zakresu pracy "pompy ssącej" - łatwiej jest operować np. ciekłym CO niż ciekłym wodorem ( CO przynajmniej nie wycieka z instalacji). Sądzę ,że to rozwiązanie ma poważną przyszłość w masowym transporcie kołowym - zdecydowanie lepszą jak np. CNG.
Ostatnio zmieniony 06 wrz 2008, 09:00 przez Ankot, łącznie zmieniany 1 raz.

Ankot
Doświadczony
Posty:1584
Rejestracja:11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja:"kleryków"

Postautor: Ankot » 07 wrz 2008, 11:23

"czyste" CO technicznie w warunkach przemysłowych nie stanowi problemu (separacja na sitach molekularnych)- jego sprężenie /skroplenie też wykonalne na masową skalę.
Jedyny problem jaki widzę to jego toksyczność ( przypominam z uporem maniaka że zawartość 0,2% - czyli ~2 litry na metr sześcienny w powietrzu to śmierć :!: :!: :!: ). Dlatego też jego zastosowanie widzę wyłącznie w ciężkim transporcie - gdzie pracują ludzie wyszkoleni.
Ogniwa paliwowe , akumulatory wodorkowe.....OK - ale ta cena :? :? :?

Po prostu o niebo prostsze jest zastosowanie w obecnych silnikach CO jak dajmy na to wodoru.
Poza tym przyszłe trakcyjne silniki dedykowane do CO będą znacznie prostsze konstrukcyjnie.

Ankot
Doświadczony
Posty:1584
Rejestracja:11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja:"kleryków"

Postautor: Ankot » 07 wrz 2008, 20:05

Hehehe - "nie daj boże" aby mi z silnika spaliny wychodziły zimne....." to je całkiem inna bajka".........
Możesz zasłużyć już teraz kupując u kol. Administratora wspomnianą książkę.... Dla nie zorjętowanych co się zaraz zaczną 'bulgotać" dodam że Kol. Krzysztof utrzymuje to forum z własnej kasy (roczna opłata serwera nie wspominając o robocie)- dlatego też naszym moralnym obowiązkiem jest Mu w tym pomóc odmawiając sobie paru piw............ :wink:
Niech Moc będzie z Wami
:D :D :D

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

Postautor: stolec » 10 wrz 2008, 21:16

Dopiero teraz przeczytałem ten artykuł, i szczerze mówiąc jest to dla mnie teoria i to raczej wstępna, oczywiście to może działać i mieć niezłą sprawnosć ale nie wierze w wartości znacznie przekraczające sprawność zwykłego diesla, zauważyłem następujące szkopuły:

1)stopień rozprężania 1:300 i ciśnienie max ok 300bar, czyli jak tłok ma powiedzmy 150mm skoku w fazie początkowej 0.5mm grubości komory spalania, mieszanie w tak cieńkiej komorze paliwa i powietrza (wierze jedynie w wersje z wtryskiem, żaden zawór nie wytrzyma dozowania spalin 300bar i 1500C a nawet jak to jakie będą straty cieplne) będzie trudne, poza tym jak już się uda to gęstość mieszanki CO-Pow w momencie zapłonu wyniesie ok 0,3-0,4 g/cm3 przy takich gęstościach usypowych, materiały wybuchowe o energii zbliżonej do owej mieszanki oraz posiadające zdolność detonacji przy tak malej gęstości (gestość ubitych mw to 1-2 g/cm3) takie jak tetrazen czy nadtlenek acetonu, osiągają Vdet ok 3000m/s i cisnienie fali uderzeniowej 50.000-100.000 bar, nie wierze żeby dało się to okiełznać, poza tym idealna szczelność zaworów i pierscieni dla tak gorącego i sprężonego gazu będzie nieosiągalna, i przy tak małej objętosci komory spalania wygeneruje niemałe straty.

2) udowadnianie braku konieczności chłodzenia przez liczenie średniej temperatury jest zupełnym nieporozumieniem, wypada zrobić model 2D głowicy potem triangulacjia Delaunay'a i liczymy rozkład czasowy temperatur na węzłach, a już totalne minimum to liniowy modelik różniczkowy z dwoma zmiennymi (x i czas), zobaczyli by wtedy że w takich warunkach (impulsowy skok temp do 1500C) w ściance rozchodzi się fala cieplna o charakterze zbliżonym do fali uderzeniowej i nie jest to żaden proces liniowy a średnią arytmetyczną to można..., poza tym nie uwzględnili że wsp przewodn cieplnego gaz-metal zależy od temperatury i szybkosci ruchu masowego gazu nad metalem a ten jest największy na początku :(

3)nie liczono sił działających na korbowody, zawory itp, silniki rajdowe z kompresją 1:25 i zalane nitrometanem nie przenoszą takich ciśnień a trwałe to raczej nie są.

4)nie miałem czasu wgłębić się w sposób kalkulacji dla gazu półdoskonałego, ale przy takich warunkach to trafia do mnie jeno model Van der Waalsa i liczenie wszystkiego numerycznie.

Poza tym już "folder reklamowy" o zużyciu odpowiadającym 3.5l/100km+3l na pompowanie na 300km czyli 4.5l/100km do mnie nie trafia 4.5 LPG/100km to mozna z fiata uno wydusić chyba bez łaski, a dla pospolitego wolnossącego ropniaka to raczej norma.

Ankot
Doświadczony
Posty:1584
Rejestracja:11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja:"kleryków"

Postautor: Ankot » 10 wrz 2008, 21:57

Myślę,że tu chodziło o inną rzecz............ ciśnienie o którym mówiono to ciśnienie w zbiorniku paliwa i utleniacza . Jak sobie przypominam ze mowa tam była o dwóch wersjach ze spalaniem zewnętrznym i wewnętrznym.
Przy spalaniu zewnętrznym dostarczamy gorący sprężony gaz do " w zasadzie " zwykłego silnika gazowego przy czym jak zrozumiałem dawka gorącego gazu ma być tak dobrana ,że po rozprężeniu w cylindrze - per saldo będzie miał on temperaturę "pokojową" i ciśnienie atmosferyczne :D
Wcale to nie oznacza pchania tłoka siłą rzeczywistą 300kg/cm2................
To samo dotyczy aktu spalania w wersji "wewnetrznej" - wcale punkt zapłonu nie musi być zlokalizowany w okolicach górnego zwrotnego jak to się dzieje w tradycyjnych silnikach otto......... moim zdaniem ów akt powinien nastąpić znacznie później gdy ciśnienie w cylindrze zacznie spadać - dajmy na to do wartosci akceptowalnych pod kątem spalania detonacyjnego .
Co do rozchodzenia się fali cieplnych w częściach metalowych jakoś nie wydaje mi się być to problemem zważywszy na chwilowe warunki panujące w komorach spalania silników tradycyjnych te 1500 *C nie jest wartością ekstremalną uwzględniając że w 'zwykłych" silnikach temperatura spalin dochodzi do 700 - 900, i nawet 1100*C....... :shock:
Co do zaworów - oczywiscie Kolega ma rację - z całą pewnoscią nie mogą być to typowe zawory grzybkowe. Ja osobiście myślałem o jakimś wałku obracającym się w korpusie z wydrążonymi przezeń otworami - zresztą pomysłów może być co najmniej kilka.........

Ja myślę,że w tym przypadku nie ma co silić się na jakieś modele obliczeniowe tylko trzeba wyrzeźbić ony silnik w najbardziej prymitywnej wersji - zamknąć w klatce (coby nie oberwać korbowodem w mózgownicę) i odpalić................. wszystko bedzie wiadome po pierwszych kilku minutach.

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

Postautor: stolec » 10 wrz 2008, 22:43

niestety...

proponuje zajrzeć na strone 78 i na wykres "Przebieg ciśnienia w cylindrze dla silnika czterotaktowego" to w zasadzie zwykły cykl otto z ciśnieniem maksymalnym w cylindrze 30MPa, róznica jest taka że posiada on 3 a nie cztery przemiany ponieważ gaz się wychładza do temp otoczenia.

Cała idea opiera się właśnie o to wysokie ciśnienie, gdy rozprężasz gaz doskonały adiabatycznie temperatura spada wg zależności:

p1/p2=(T1/T2)^(k/(k-1))

wykładnik adiabaty spalin przyjmuje się na 1.33

aby uzyskać spadek temperatury 1300K -> 300K (stosunek temperatur 4.33)

uzyskujemy spadek ciśnienia 351/1 czyli dla gazu doskonałego te 300bar to nawet za mało, ale pokazuje to że całą idea silnika opiera się na rozprężaniu właśnie od tych niebotycznych ciśnień, gdy gaz zapalisz później przy warunkach jak we współczesnych silnikach uzyskasz temperature spalin i sprawność podobną do współczesnych silnikach (tzn niższą o temp jaką wnosi suw sprężania ale to nie za wiele)

Awatar użytkownika
Lis
Site Admin
Posty:1758
Rejestracja:24 gru 2003, 23:26
Lokalizacja:Warszawa
Kontaktowanie:

Postautor: Lis » 11 wrz 2008, 08:36

Wątek na temat alternatywnej energetyki wydzieliłem tutaj. Myślę, że choć nie do końca związany z tematyką tego forum, jak najbardziej jest w dobrym miejscu. :)
Interesują Cię alternatywne paliwa i odnawialne źródła energii? Na pewno zaciekawią Cię też przygotowania na trudne czasy (tzw. nowoczesny survival) :!:

Ankot
Doświadczony
Posty:1584
Rejestracja:11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja:"kleryków"

Postautor: Ankot » 11 wrz 2008, 10:21

Hmmm.....generalnie Kol "stolec" zasiał mi faktycznie parę wątpliwości - generalnie w tym przypadku myślałem od razu o silniku na sprężony gaz pracującym w trybie "dwutaktowym" (ale w rozumieniu tylko praca - "wydech"- czyli dokładnie odwrotnie jak typowa sprężarka tłokowa).
"Na gorąco" zaczynam dochodzić do wniosku że czyżby -czterotakt otto w tym przypadku był bez sensu ?- bo po jakiego grzyba najpierw rozpręzać gaz w trakcie ładowania komory (tłok w dół)-> napędza korbowód i zamach energią rozpreżanego gazu - by w następnym suwie sprężyć ten sam gaz do prawie pierwotnego ciśnienia (minus straty) :shock: -dopiero potem go odpalać i kończyć jak w zwykłym silniku tylko per saldo na "zimnych" spalinach :? .

Zysk energetyczny upatrywałem między innymi na tym że w tradycyjnych silnikach zasilanych węglowodorami nie da się zejść z temperaturą spalin do temp. otoczenia bo w między czasie para wodna ulegnie przemianie fazowej. Przy paliwie opartym na CO produktem spalania jest CO2 nie podlegające przemianom w interesującym nas zakresie temperatur - stąd było by możliwe znaczne ograniczenie wynoszenia energii ciepłem spalin co w tradycyjnym silniku dochodzi do ~ 1/3 energii pierwotnej paliwa. Poza tym całe ciepło wydzielone podczas sprężania paliwa ( na stacji paliw ) można gdzieś wykorzystać........

W tradycyjnym pojeździe w zasadzie nie ma możliwości sensownego zaprzęgnięcia do pracy ciepła odpadowego (chłodnica/spaliny)**.
Odpalenie mieszanki gazów podczas rozprężania i uwolnienie energii chemicznej w postaci ciepła upatrywałem jako sposób na przeciwdziałanie gwałtownemu oziębianiu gazu podczas rozprezania i niejako dodatkowe "dopchnięcie" tłoka w suwie pracy..............
:?:
chwilowo zrobiło mi się "chał -miał w główce".......

**) - a może jest ??? trzeba by się na spokojnie zastanowić......
:idea:

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

Postautor: stolec » 11 wrz 2008, 11:49

wykraplanie pary wodnej to raczej pośledni problem gdyby w tradycyjnym silniku udało się zejść z temperaturą spalin do 100C a nawet trochę niżej (max do punktu rosy w danych warunkach) jego sprawnośc byłaby gigantyczna. Na prawdę dla gazu doskonałego (stosując nawet taki absurdalnie wysoki stopień rozprężania rzędu 300/1) nie da się zejść z temp spalin do temp wejściowej, nie chce mi się teraz tego liczyć, ale tak pi razy drzwi w idealnych bezstratnych warunkach temp spalin będzie zbliżone do temperatury powietrza po sprężeniu abiabatycznym, cała energia spalania zmieni się w prace ale od tej pracy trzeba odjąć energię sprężania, niemałą przy dużej kompresji (w cyklach otto/diesla praca to pole pomiędzy dwoma adiabatami).

Fortel tego silnika polega na tym że oni sprężają paliwo i utleniacz wcześniej dlatego energia potrzebna na sprężanie nie jest odejmowana od pracy, jednak sprężanie izotermiczne generuje spore straty które nie są tu uwzględniane bo nie następują w silniku tylko na stacji.

Poza tym CO jak dla mnie jest absurdalnym paliwem, produkowanie go z węgla to zmarnowanie połowy energii, z biomasy też nie jest tak fajnie (musi być czysty bo w reakcji z np amoniakiem, wodorem, parą wodną tworzy przy wysokim ciśnieniu ciekłe czy stałe związki organiczne które odłożą się w butli), zimny pod wysokim ciśnieniem reaguje z wieloma metalami przejściowymi a w szczególności z niklem i żelazem tworząc płynne i lotne karbonylki, nie wspomne że jest trujacy.

Awatar użytkownika
Lis
Site Admin
Posty:1758
Rejestracja:24 gru 2003, 23:26
Lokalizacja:Warszawa
Kontaktowanie:

Postautor: Lis » 11 wrz 2008, 12:13

Poza tym CO jak dla mnie jest absurdalnym paliwem, produkowanie go z węgla to zmarnowanie połowy energii
O ile dobrze pamiętam, nie połowy, tylko 1/3.
Interesują Cię alternatywne paliwa i odnawialne źródła energii? Na pewno zaciekawią Cię też przygotowania na trudne czasy (tzw. nowoczesny survival) :!:

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

Postautor: stolec » 11 wrz 2008, 12:48

dokładne entalpie tworzenia to -110 kJ/mol i 393 kJ/mol czyli niby 28% ale jak się uwzględni koszty działania wytwórni, odsiarczenia, odpylenia, odazotowania produktu, jego sprężenia/skroplenia i załadowania do butli (w celu transportu do stacji), do tego ostre normy bezpieczeństwa itp, nie jest to złe przybliżenie. Mówie raczej o idei niż o dokładnych liczbach.

Jest to nadal silnik cieplny, i raczej bez paliw kopalnych się nie obejdzie przy masowym zastosowaniu, nie trafia do mnie idea niewygodnych modyfikacji silników spalinowych aby o parę litrów ograniczyć zużycie paliwa, już dzisiaj sprawności nowych ropniaków dochodzą do 40% i chyba już sie wiele nie zrobi (skoro największe turbiny dobijają do 60%), a zużycie paliwa wcale nie spada, bo wozimy swoje tyłki coraz większymi, szybszymi i lepiej wyposażonymi autami.

Lepiej już ograniczyć swój popyt i przesiąść się na mniejsze auto, co innego np napęd elektryczny czy inny pozwalający wykorzystywać inną tanią energię np atomową czy kiedyś może z fuzji jądrowej.

Awatar użytkownika
Lis
Site Admin
Posty:1758
Rejestracja:24 gru 2003, 23:26
Lokalizacja:Warszawa
Kontaktowanie:

Postautor: Lis » 11 wrz 2008, 14:09

już dzisiaj sprawności nowych ropniaków dochodzą do 40%
Ale to tych dużych, przemysłowych.
chyba już sie wiele nie zrobi (skoro największe turbiny dobijają do 60%)
Te 60% to też tylko bardzo specyficzne układy pracujące na zupełnie innych obiegach termodynamicznych, niż obieg Otto, Sabathe czy Diesla.
Interesują Cię alternatywne paliwa i odnawialne źródła energii? Na pewno zaciekawią Cię też przygotowania na trudne czasy (tzw. nowoczesny survival) :!:

Ankot
Doświadczony
Posty:1584
Rejestracja:11 kwie 2006, 14:02
Lokalizacja:"kleryków"

Postautor: Ankot » 11 wrz 2008, 19:28

W każdym razie CO jest jako takie łatwiejszy do opanowania w zbiorniku jak wodór......
Ta "strata na stacji" jak Kol. pisze własnie w tym przypadku nie musi być stratą.......... natomiast gdyby pracę sprężania wykonać w samochodzie to jest ona faktycznie stratą( przynajmniej dotychczas).

Mnie chodzi również po głowie zaprzegniecie spalin silnikowych do ogrzewania jakiegoś medium które by szybko odparowywało podnosząc swoje ciśnienie i napędzajac przy tym dodatkowo pojazd. Po wykonaniu pracy medium to podlegało by dalszemu chłodzeniu aż do skroplenia i następnie wtłoczone by było do komory wymiennika spalinowego rozpoczynając cykl od nowa........ :idea: - coś w rodzaju silnika parowego - tylko chodzacego nie na wodzie lecz na np. butanie( w miare łatwo się skrapla)......... może by się nadał jakiś typowy czynnik chłodniczy. Może udało by się zaprzac również ciepło z chłodzenia spalinowca.
Sądzę że rozwiązanie naszych problemów paliwowych leży nie w "hig tech" wodorowych wynalazkach - lecz w ogólnym podniesieniu sprawności wykorzystania paliwa tradycyjnego z obecnych ~30% do dajmy na to 60 - 70%......... Od razu spadło by zapotrzebowanie na ropę no i jej cena.
Nie wiem czemu ale jestem przeświadczony że jest to możliwe . Bo gdyby się udało wydusić "odzysk" energi niesionej spalinami na poziomie 50% i to samo z chłodzeniem to już mamy cuzamen do kupy 60% sprawności tego hybrydowego układu

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

Postautor: stolec » 11 wrz 2008, 21:58

zgadzam się że można udoskonalać silniki i dzieje się to od jakiś 100lat, to o czym piszesz to obieg gazowo-parowy, to takie duże konstrukcje w elektrowniach gazowych miałem na myśli pisząc o sprawnościach 60%.

Fizyka niby stoi po naszej stronie spalając izohorycznie węglowodory w powietrzu uzyskujemy temperaturę dochodzącą do 2000C, sprawność cyklu Carnota dla takich parametrów to jakieś 85-90% - margines jest. Jednak największe turbiny pracujące we wspomnianym układzie gazowo-parowym osiągają sprawność rzędu 60% i to przy mocach rzędu wielu MW. Wydaje mi się że te 60% to w zasadzie kres możliwości bo jest to już z 70-80% sprawności względem Carnota, to i tak dużo jak na urządzenie mechaniczne i gaz rzeczywisty.

Nawet jakby można wywindować sprawność silnika z 35% na 60% oznaczałoby to maksymalnie 40% spadek zużycia paliwa. To niewiele, biorąc pod uwagę dynamikę wzrostu światowego zapotrzebowania na ropeę na poziomie 5% rocznie, oraz to że budowa bardziej skomplikowanych silników również pochłania wiele energii. Więcej można zaoszczędzić przesiadając się na mniejsze samochody, komunikacje publiczną na terenach zurbanizowanych itp.


Wróć do „Mobilne”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika. i 3 gości

cron