Об опыте регенеративного охлаждения ДВС

[TsAI]

А раздутый по массе и габаритам по причине наличия оребрения или рубашки, с усложненной технологией литья двигатель нравится?...

А сама система охлаждения: радиатор, датчики, термостат, вентилятор, жалюзи и пр., что увеличивает габариты и массу машины? 

Ne = iVh[ch8729]pe[ch8729]n/225т (кВт)
Где
iVh — объём двигателя, л,
n — частота вращения, мин-1
pe — среднее эффективное давление,кгс/см[sup]2[/sup],
[ch964] - тактность.
у Вашего двигателя (предположим страшное-без системы охлаждения) 8 тактов вместо 4 стоит в знаменателе, для сохранения мощности Вам следует увеличить в 2раза числитель путем, например увеличения литража(iилиVh),  либо других параметров в два раза либо всех сразу. И получается (Вашими словами) еще более

...раздутый по массе и габаритам  с усложненной технологией литья двигатель...

...что увеличивает габариты и массу машины

Но без радиатора, помпы и пр...

 

[nik2222]

я про цикл кроуэра,который с водой-вот он регенеративный.
и пружинка ему не помешает
но его не обсуждают и не обсчитывают
говорят вода для двс вредна,не умеем,ну типа все ржавеет
правда у сантехников никаких проблем

 

[Андрей Миллер]

что вроде у него 1500 об/мин и объем 1880 см3. Просто для интереса.

Если этот дизель перевернуть, сделать алюминиевый картер и осушить поддон, то получится российский вальтер.
Только надо избавится от дизельного процесса...

 

[Андрей Миллер]

правда у сантехников никаких проблем

Сантехники за мощность не отвечают....

 

[Edg]

Практически со всем согласен, и ранее написанным по PV диаграммам и т.д. Но не стоит критикуя эту действительно не улучшающую (ухудшающую) и нерешающую проблему идею, заодно всех охаивать и учить.

Кого здесь охаивли? - только обращал внимание на недостатки базовых знаний для компетентного суждения по теме - что за терминология вообще?
Вот юзер Бывалый надулся от важности и слился в семью типа -  когда налажал и  по существу возразит нечего оказалось - и в качестве доброго совета, пусть свое "дорогое время"(С) на изучение термодинамики лучше потратит, а не только ребра в компрессоре рассматривать и делать вывод, что надо все  о-х-л-а-ж-д-а-ть !

Согласитесь, что Бывалого спровоцировали Вы, утверждая что дополнительный нагрев при сжатии это не плохо, т.к. всё равно будет работа, правда ранее сами говорили что КПД от этого дохлого мероприятия (сжатие-расширение) будет 0 целых хрен десятых и мехпотери превысят этот "плюс". 

Я нигде не утверждал того, что Вы мне приписываете - почитайте еще раз тему или дайте мою прямую цитату с таким утверждением. Я лишь возражал TsAi на его утверждение, что положительной работы  при сжатии-расширении, (и при подводе теплоты только на такте сжатия) не будет - ну он до сих пор этого понять никак не смог, судя по его  постам.

Т.е. формально правы Вы, но сами понимаете что всё сложнее.Вот говорить что всё тепло нужно подвести в ВМТ - это да, а утверждать однозначно что подвод тепла при сжатии в ДВС это скорее хорошо - не стоит, это скорее данность. 

Еще раз - тепло в ДВС при сжатии не нужно ни отводить (теряем в КПД), ни подводить(так как лучше в ВМТ для КПД), теплообмен со стенками опускаем как данность - чего не понятно? - изучите просто термодинамические циклы и что как на что влияет - я просто гооврю о базовых вещах в любом учебнике, которые должны быть известны и ОСОЗНАНЫ ("а не вижу фигу"(С)) любому адекватному инженеру или конструктору ДВС, если он берется об этом рассуждать и тем более чего-то "рожать новое".

Тепла в цикле ДВС очень много, отводить его все равно придется, а каждое увеличение на 1% работы на сжатие потребует дополнительно сжечь на 2,5% больше топлива ( т.е. ещё 1,5% тепла окажутся лишними), поэтому охлаждение при сжатии кажется положительным (другое дело что отводить лучше до цилиндра, интеркулером после компрессора).Но нужно ещё испарять ТС?, что считать подводом - отводом тепла при адиабатном нагреве (температура внутренней стенки цилиндра плавает) ? и т.д. Съехали с основной темы на сжате (рабочий или холостой ход обсуждали не поймешь уже), задача на побочный спор не формулировалась, перебросились налегке фразами и просто переругались. А стоит? 

Стоит - путь познания не розами усеян. 
Вы не хотите взять учебник и согласно формулам и графикам термодинамических циклов ДВС и отдельных тактов-процессов ОСОЗНАТЬ (посчитать, построить графики тактов так и сяк), что отвод теплоты на такте сжатия вреден! - потому как хотя отриц.  работа сжатия и уменьшиться, но еще больше потом уменьшится положительная работа расширения - получается разговор сведущего с несведущим, который кроме сложить-вычесть ничего не умеет и знать особо не хочет, и даже признаться себе в просто в недостатке понятийного аппарата и понимания БАЗЫ тоже не хочет. И не надо мне приписывать "охаивание", когда я просто называю вещи своими именами.

 

[Edg]

Адиабату сжатия расширения способны построить в координатах P-V? - это чтобы легче потом на них наложить политропу сжатия и(или) расширения с подводом теплоты.

при подводе тепла на тактах сжатия и расширения никаких адиабат  сжатия - расширения нет. будут соответственно политропы с разными показателями на сжатии и расширении. какое значение политроп сжатия n[sub]1[/sub] и расширения[sub] n2[/sub]при подводе тепла из вне при вращении к.в. без подачи топлива предлОжите для расчетов? цифру в студию... и посчитаем вместе теоретическое Рi на прокрутке с подводом тепла (подогревом мочалками, костром и т.п) по известной формуле... 

Мою фразу попытайтесь осознать адекватно -  еще раз.
В координаах P-V  схеатично (без формул) из точки "1" в точку "2" строите политропу с подводом теплоты к рабочему телу. Справочно строите из той же точки "1" адиабату сжатия до точки "2штрих" - может пригодится для понимания.
Потом из точки "2" проводите адиабату расширения до V, соответсвующей точке "1" - и смотрите что больше, работа сжатия или расширения - надеюсь знаете как.
Не нужно сюда лепить формулы, так как это более "извилистый способ" увидеть то, что покажут графики - графики рисуют от руки качественно, понимая как они "загибаются" и куда идут (чтобы верх с низом не перепутать) - этого достаточно для тех, кто знает и понимает основы термодинамики - а без этого чего тут возражать-спорить и тем более изобретать ДВС тогда?!

 

[JohnDoe]

я про цикл кроуэра,который с водой-вот он регенеративный.

Воздух- такое же рабочее тело, как и вода. Так что отличия предлагаемого(в моей редакции)  от цикла Кроуэла лишь в рабочем теле, ну и ещё паре нбансов.
ИМХУ

 

[TsAI]

схеатично (без формул) из точки "1" в точку "2" строите политропу с подводом теплоты к рабочему телу. 

"Схеатично ;D" стройте сами... можете даже  от "...руки качественно...", с помощью лог. линейки и лекал ( я уже "настроился" в докомпьютерную эпоху для техотчетов).

Не нужно сюда лепить формулы, так как это более "извилистый способ" увидеть то, что покажут графики

Вы даже знаете, как построить график функции без формул? просветите, мож узнаю, на старости лет, что что-то ещё не знаю.
Дайте мне реальную цифру n[sub]1[/sub] при подводе тепла на сжатии и n[sub]2[/sub] при подводе тепла на расширении. ( РТ-воздух  n[sub]1[/sub] и n[sub]2[/sub]-реальные, чтобы не расплавились и хотя бы смазывались ЦПГ и ГБЦ).  Величину Рi легче сравнить с известным уровнем мехпотерь. И оценить вклад  подвода тепла из вне к РТ в теоретическое микроуменьшение этих потерь.

 

[KV1237542]

Воздух- такое же рабочее тело, как и вода. Так что отличия предлагаемого(в моей редакции)от цикла Кроуэла лишь в рабочем теле, ну и ещё паре нбансов. Подмигивание
ИМХУ 

Да, идея интересная но получается вроде как, что нихром локализированный в одном месте дополнительно отбирает тепло у рабочего тела, а система охлаждения все равно забирает свое через стенки.

   Воде, впрыскиваемой в цилиндр достаточно нагреться и до 150...200 С, чтобы отработать и системе охлаждения уже ничего не остается. А вот воздух от спирали должен нагреться выше температуры адиабатного сжатия, т.е. собственно это подразумевает высокие температуры а значит и необходимость системы еще и системы охлаждения.

 

[kroolov]

KV1237542

Да, идея интересная но получается вроде как, что нихром локализированный в одном месте дополнительно отбирает тепло у рабочего тела, а система охлаждения все равно забирает свое через стенки.

Забирает, но количество тепла ограничено. Отводимое тепло распределяется между регенератором и стенками цилиндра, но в пропорции, соответствующей произведению (коэфф. теплоотдачи*поверхность). А здесь регенератор вне конкуренции как по его поглощению, так и по отдаче. Забирает ли он тепло в ущерб полезной работе или, наоборот, увеличивает ее?

 

[KV1237542]

     При сгорании топлива выделяется тепло, нагревая рабочее тело, часть тепла теряется в стенки цилиндра и уходит в систему охлаждения, мы должны забрать именно это тепло, чтобы отказаться от системы охлаждения, а не просто забрать побольше у рабочего тела.
    Для этого роль регенератора должны выполнять сама поверхность камеры сгорания, что вообщем реально при больших степенях сжатия, и теплообмен будет в основном вблизи ВМТ.

Но получается следующее: напр температура сжатого газа до вспышки топлива 1000К, после вспышки скажем 2500 К, и вам что  бы получит эффект и нагреть газ  нужно иметь температуру стенок среднюю ну... 1500...1700К, а если это делать за счет спирали из нихрома, то система охлаждения все равно свое заберет градиент температур между стенками охлаждаемыми водой и КС ведь никуда не делся, что бы там ни было горячим нихром+газ или просто газ.
Но вот при впрыске воды внутрь можно поддерживать температуру КС скажем 200 С, и воде этого достаточно, чтобы испариться и совершить работу, а вот система охлаждения уже не нужна.

 

[georgy31]

Но вот при впрыске воды внутрь можно поддерживать температуру КС скажем 200 С, и воде этого достаточно, чтобы испариться и совершить работу, а вот система охлаждения уже не нужна.

Увы, за последние 100лет было множество двигателей такого типа. Ни один из них не прижился. Причин тому несметное множество. А как по мне, то главная, это то что водяной перегретый пар страшнее любой кислоты, сжирает всё без разбора. А вот воздух это другое дело.

 

[TsAI]

...водяной перегретый пар страшнее любой кислоты...

он имеет место всегда в цилиндрах к концу расширения, особенно в газовых двс, однако ничего "страшного" не происходит. ([edit]его об"ем равен об"ему сгоревшего, допустим, сн[sub]4[/sub]) [/edit].

 

[miharus]

Еще раз - тепло в ДВС при сжатии не нужно ни отводить (теряем в КПД), ни подводить(так как лучше в ВМТ для КПД), теплообмен со стенками опускаем как данность - чего не понятно? - изучите просто термодинамические циклы и что как на что влияет

ТД циклы с реализацией в виде "точных диаграмм в PV без уравнений" очень условны, чисто для графического, схематического запихивания стадий циклов в мозг, что конечно полезно. Даже реперные точки (не говоря о промежуточных) Вы сначала должны рассчитать, проставить, а потом "рисовать". Однако даже если Вы нарисовали красивую остроконечную кривую трапецию, реальная кривая на основе ИД всё благополучно обмылит. Мне она напоминает большой палец напрвленной вверх фиги. Где Ваш острый "Пик" высоких давлений от высоких температур?
Правильно, тепловые потери. Причем все сразу говорят о максимальных температурах в 2500 К. Посчитайте тепловой балланс горения при а=1 и получите Т = Тн + 2600(2800)К, где за Тн нужно принять Т ТВС в конце фазы сжатия до начала горения, т.е. 500-900К. Итого 3100-3700К (на самом деле их конечно нет, но термодинмику с ПЕРЕГИБАМИ можно считать и так). Здесь для объяснения есть специальный перегиб (в т.ч. те самые приход-расход которые Вы советовали), т.к. в рассчётах брались Ср при н.у., при увеличении температур теплоёмкости растут, очень сильный рост наблюдается с 1800-2000К за счёт колебательных составляющих многоатомных молекул, в дальнейшем приводящих к диссоциации.  И именно к Т порядка 2500К этот процесс находится в неком динамическом равновесии, причем реакции становятся практически неселективными. Это даже сложно назвать химическим динамическим равновесием, т.к. наравне с молекулами присутствуют отдельные атомы и радикалы. В этом равновесии осуществляются термодинамически выгодные и невыгодные реакции, поэтому и некорректно считать "теплоту сгорания" в данный момент равной "справочной", она ниже. Диссоциация, ионизация - тоже "эндотермическая реакция и понижает температуру, учитываем и ЭМ (свет/тепло) излучение. Так "получаются" те самые реальные 2500К.
По мере расширения или просто охлаждения реакции "замораживаются", с получением реальных продуктов сгорания (в т.ч. термодинамически невыгодных как продукты: окислов азота (окислитель!) и углеводородов (восстановитель!)).

В предыдущем посте я говорил о том что тепла в ДВС очень много. Реально всё что выше 2500К мы "не имеем и не исползуем" (лишнние: "600-900 градусов" - их или сразу в потери прямо здесь, или отвод к вышеупомянутым рабочим телам: воздух, вода). Поэтому даже с точки зрения термодинамики (заметьте я к кинетике и нестационарным процессам не переходил) любое подведение тепла до горения "в трубу"). Ещё заметьте, что мы не касаемся теплоотвода в стенки, сами реакции при таком составе ТВС ограничивают себя по Т равновесием.
Стараетесь "приподнять адиабату сжатия"? Добавить к лишним 600-900 ещё градусов 50? Или всётаки остановимься на том что это более сложный вопрос? Извините что без диаграмм, но Вы можете что-нибудь нарисовать.

Вы могли бы отстоять свою точку зрения если бы сейчас переключились на кинетику и нестационарность процессов ( но "ТЕРМОДИНАМИКА" - Ваше ВСЁ).
Однако тепло на сжатии действительно нужно, но для того чтобы вовремя и полностью прошло (и "не замерзло") сгорание:
- поддержания компромиссной темпераруры стенок (теплоприход-расход);
- устойчивого воспламенения;
- скорости горения;
- полноты сгорания;
- ну и всётаки я согласен что эффект от подвода тепла на сжатии какой-то есть (Брутто) .

P.S. TsAi Вам правильно советовал: от формул, уравнений и расчетов к графикам а не наоборот. А то можно такое нарисовать

 

[georgy31]

он имеет место всегда в цилиндрах к концу расширения, особенно в газовых двс, однако ничего "страшного" не происходит.

Не путайте холодное с красным. Там регулярно образуется слишком мало  водяного пара что бы принести существенный вред двигателю. Кроме того этот пар  находится без присутствия свободного кислорода, который и является источником коррозии.

 

[TsAI]

Не путайте холодное с красным.

Видимо, стиль Edg-а заразен...ему и оставьте подобные закидоны, плиз.

без присутствия свободного кислорода,

С присутствием. при альфа>1. во всех дизелях (альфа=1,5...1,7 и более), в современных газовых с искровым зажиганием (альфа=1,4-1,7).

 

[georgy31]

Теоретиком оно конечно легче, бумага всё стерпит. А в жизни не прижился калориферный двигатель и иже с ними. Надеюсь вы хоть это не будете отрицать?Только не выкапывайте мессеровский с ресурсом в 100 часов, его только на войне и можно использовать, где средняя живучесть 20 часов. А блеять ааальфа, вееета - не мешки ворочить. При термолизе воды получается гремучий газ, его используют для резки металлов, если вы не в курсе. Таких прохфесаров в каждом институте кучи, а сделать ничего не могут- шибко умные для этого.

 

[kroolov]

KV1237542

мы должны забрать именно это тепло, чтобы отказаться от системы охлаждения, а не просто забрать побольше у рабочего тела...система охлаждения все равно свое заберет

Так можно прийтит к выводу, что тепло расходуется: а) на передачу вовне через стенку КС, в) уходит с газами, с) передается регенератору, а на полезную работу ничего не остается. Более правдоподобно, что регенератором просто сбиваются пики температуры и давления около ВМТ, зато он дополнительно подогревает смесь в процессе расширения. Его следует рассматривать как тепловой буфер, аккумулятор, т.е. тело, постоянно присутствующее во всех тактах с квазипостоянной температурой около 1000 град и с большой тепловой емкостью.

 

[Edg]

"Схеатично " стройте сами... можете дажеот "...руки качественно...", с помощью лог. линейки и лекал ( я уже "настроился" в докомпьютерную эпоху для техотчетов).

  Ой какой смешливый - но скорее непонятливый и зашоренный. 

Вы даже знаете, как построить график функции без формул? просветите, мож узнаю, на старости лет, что что-то ещё не знаю. 

Просвещаю, есть понятие качественного поведения функции и ее графика - например, один пройдет всегда выше другого, хотя и имеют общую точку например.

Дайте мне реальную цифру n1 при подводе тепла на сжатии и n2 при подводе тепла на расширении. ( РТ-воздухn1 и n2-реальные, чтобы не расплавились и хотя бы смазывались ЦПГ и ГБЦ).Величину Рi легче сравнить с известным уровнем мехпотерь. И оценить вкладподвода тепла из вне к РТ в теоретическое микроуменьшение этих потерь. 

Чего Вы к цифрам прицепились, если осознать качественно не можете, как эти цифры отличаются одна от другой (сверху или снизу на графике относительно друг друга). Говорим о положительной работе в первую очередь термодинамической - то есть среднее эффективное давление сжатия-расширения больше нуля. И если его хватит на преодоление мехпотерь (что не проблема никакая ), то можно снимать положительную мощность механическую - об этом говорилось изначально мною.
Так вот, политропа сжатия при  подводе  теплоты (от "мочалки" например) от V1 до V2 идет влево-вверх, все круче загибается вверх (выпуклостью вниз) и приходит в точку "2" - причем эта точка "2" окажется выше при одном и том же V2, чем если бы сжатие было по адиабате (или по реальной политропе цикла БЕЗ подвода теплоты от "мочалки").
Потом из этой точки "2" рисуем график расширения пусть по адиабате ("мочалка" остыла) в точку "3" до исходного значения V1. И о ЧУДО, этот график будет все больше и больше "отрываться" от первого вверх,  и точка "3" окажется ВСЕГДА (при наших вводных) выше точки "1" - и оказалась бы еще более выше, если при расширении продолжает подводится теплота (от той же "мочалки")
Это значит, что была совершена положительная "термодинамическая" работа рабочего тела-воздуха (разница площадей под графиками положительна) даже при подводе теплоты только при такте сжатия. При достаточном  количестве теплоты (горячая и теплоемкая мочалка условно) эта работа перекроет мехпотери - хотя практически это реализовывать глупо из-за низкого КПД и абсолютной бессмысленности для "захолаживания" ЦПГ (безграмотность и непонимание топикстартера),  но я не опикстартер.
Если до Вас не доходят эти графики и их смысл, вместе с бессмысленностью "лепить" туда конкретные цифры, которые на общую качественную картину не влияют.... - то просто нельзя быть таким "тугим", или лучше хотя бы Вам помолчать - извините, но замумукали просто.

 

[Edg]

Для элементов двигателя с точки зрения макротеплообмена, весьма инерционного процесса, не существует никаких сначала и потом и вид конкретного термодинамического цикла несущественен. Температуры деталей двигателя в установившемся режиме постоянны. В быстром нестационарном теплообмене участвуют лишь незначительные по массе поверхностные слои металла, контактирующие с рабочим телом, чьи величины (сэ*эм*дельтатэ) сопоставимы по величине с таковыми рабочего тела. Поэтому не имеет значения, как отводить тепло: через стенки ли цилиндра отдавать наружному воздуху сразу или используя рекуператор в качестве посредника в следующем такте. 

Безграмотно по всем пунктам. Температура ЦПГ при устоявшемся  условно постоянна (небольшие высокочастотные с оборотами колебания Т внутренней поверхности, омываемой газами, НО существует градиент Т от  внутренней стенке к наружной - что и обеспечивает теплосъем от перегрева ЦПГ и КС сверх критичной Т ( по условиям смазки и жаропрочности материалов). Но никакая "мочалка" не отменяет теплообмена сгоревшей топл-возд смеси с ЦПГ и необходимость охлаждения эти ЦПГ и КС - неужели не доходят столь очевидные вещи!!
А вместо того, чтобы впустую греть "мочалку" и тратить на это теплоту и топливо, потом с упорством идиота мочалку охлаждать, может просто меньше топлива подавать? 
Но поскольку нужна в итоге заявленная мощность, то топлива подавать придется  столько сколько требуется при характерном для дизелей КПД. :STUPID

Эффективность рекуператора гораздо выше оребрения или радиатора. Тепловой поток идет по пути наименьшего сопротивления, т.е. его большая часть поглощается именно регенератором. Вопрос только, как наличие регенератора подействует на рабочий ход в смысле его эффективности.

Есть такая песенка - "таких не берут в космонавты"(с) - не надо Вам что-то изобретать в ДВС, так как ваша логика за пределами вообще  инженерной адекватности и элементарного понимания процессов.

Проблему охлаждения надо решать. Не нравится «мочалка»? А раздутый по массе и габаритам по причине наличия оребрения или рубашки, с усложненной технологией литья двигатель нравится? А проблемы с перегревом или с заморозкой двигателя? А сама система охлаждения: радиатор, датчики, термостат, вентилятор, жалюзи и пр., что увеличивает габариты и массу машины? А течь в радиаторе, или он забит грязью, насекомыми, травой? А ядовитый антифриз? Проблема стоит усилий.Наверное есть на форуме люди с положением. Требуйте деньги у правительства, чтобы решить эту проблему тем или иным способом.

Не нужно высасывать проблемы из пальца, тем более предлагая идиотические пути решения - и все будет хорошо.
Возьмите газовую турбину - там нет никакой отдельной системы охлаждения и перестаньте бредить, так как подобные "идеи" может выдавать человек скорее вообще без даже  плохонького высшего инженерного образования.
Хотя братьев-сочуствующих, по уровню знаний и желанию чего то "забубенить", Вы здесь найдете при желании - но лучше бы пошли учиться.