Вспомним паровую?

[Holotrop_]

Аккумулятор заряжается так: Заполняется полностью водой. И Включается в розетку. До состояния 30-50% от максимально расчитанной температуры и давления баллона-аккумулятора.
Хотелось бы иметь от 40 атм и 250С и до 100атм и 310С не более. Стеклопластик достаточно надежен (youtube.com/watch?v=KizFzSyAMUU)
Плюсы: исключается тяжёлая топка, топливо, кочегар, лопата,
Зарядил (как телефон на ночь) и в зависимости от обьёма аккумулятора и транспортного средства - поехал, полетел!?...
И не забудь добавить воды.
Те основные причины из за которых отказались от паровиков по сути здесь решены. Это безопасность, вес, простота обслуживания.
Минусы: Отсутствие инфраструктуры. 100л при нагрузке на розетку в аж 5кВт прийдётся заряжать 14 часов.

Данная схема скорее подойдет для наземного транспорта, от велосипеда или самодельного т/с и до автомобиля.
Для авиации, (по фантазируем) если только на час полёта с мощностью в 20 л.с получится вес ...~35 аккумулятор с водой + паровой двигатель
~(15кг)

 

[Georgiy]

http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1290274940

 

[Holotrop_]

Да, но теперь можно без котла. А он весил 220 кг.

Рабочее тело (вода-пар) по закону (до 115 кг) считается топливом... и тогда вес пустого баллона на 20л (20л.с.) будет весить около 10 кг + двигатель около 15 - вполне подойдёт для СЛА

 

[RVD]

   Тема, конечно интересная, но на неё тоже  надо время. Пока только ремарка: вода как теплоноситель для теплового аккумулятора, не годится, лучше всего литий. Это первое. И если уж делать паровую машину, то не на воде, а на фреонах, в том числе низкотемпературных ( http://www.chemway.ru/bd_chem/tbl_term_psat/w_tbl_term_psat_cf3cl_1.php ),( http://hladogaz.ru/r12.html  ). В качестве теплоносителя годится и пропан.

 

[RVD]

Если порассуждать на тему альтернативная силовая установка, какой она должна быть в перспективе, то мне видится, что надо идти по пути создания бинарных тепловых установок,создаваемых на базе схемы "ДВС-парогенератор", который и по экономичности и по экологии будет как минимум вдвое эффективнее схемы "ДВС-электрогенератор".

Почему?

Для генерации электроэнергии нужен первичный двигатель, предположим это дизель, который всю механически вырабатываемую энергию отдаст генератору, тот в свою очередь зарядит батарею. Батарея электромоторам. Последние толкнут колеса, машина поедет.  Т.е.мы видим последовательную схему накапливания и передачи энергии. В ней много преобразований.

ДВС связан с колесами трансмиссией, к колесам тоже путь длинный: коробка, кардан, главная передача. Но КПД механической передачи все же выше. Особенно на номинале. Можно ли развить эту схему до такого уровня, чтобы она стала эффективнее первого варианта. "ЛЕГКО". ... После всех преобразований, 40% ДВС отдается в механическую работу, а 60% тепла выбрасывает на ветер. Если вместо"ветра", системы: охлаждения, и выпускные, ещё горячие газы загнать в тепловой аккумулятор, где в качестве рабочей жидкости использовать не воду, а скажем какой-нибудь хладагент, типа фреон-12, то весь остаток теплоты (а это 60% бросового тепла) загнать в турбо-поршне-детандер, то фреоновая паровая машина может спокойно толкать автомобиль независимо от того, работает ДВС или нет. Можно запустить двигатель, проехать на нём какое-то количество километров,а когда тепловой аккумулятор зарядится до нужной температуры, выключить двигатель, и ехать на энергии теплового аккумулятора. На 200 литровом баке фреона, нагретым до 100 градусов, можно проехать более сотни километром. Схема подключения к колесам, доступна как от ДВС, так и в комбинированном варианте, так и чисто на фреоновом носителе. Вариант езды: жильё за городом, при подъезде к  городу ДВС отключается, и авто едет в городе уже на фреоне, выброс вредных веществ в атмосферу ноль. Диапазон рабочих температур хладонов порядка 60-80 градусов, и всего-то, зато перепад давления на этом температурном перепаде, 16-20 атмосфер. Прекрасный проект для российского Автопрома, бери не хочу.

Вот отличный пример подобного рационального применения теплового цикла из практики Новосибирской Академии Наук. Даю ссылку ( http://www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?25+360+1 ), правда там речь идёт не об автомобилях, но кто прочитает, тот поймёт, как можно и нужно использовать бесценный опыт отечественных новаторов, пускай даже и академиков.

 

[Андрей Миллер]

правда там речь идёт не об автомобилях, но кто прочитает, тот поймёт, как можно и нужно использовать бесценный опыт отечественных новаторов, пускай даже и академиков.

Тепловой насос - это агрегат, который затрачивает 1 единицу электрической (например) энергии, но получает 2 единицы тепловой энергии.
Для отопления - самое то. Но в автомобиле для отопления энергии хоть отбавляй. Зачем здесь нужен тепловой насос?

 

[RVD]

...Зачем здесь нужен тепловой насос.[\quote]

Какой тепловой насос,где тепловой насос,куда тепловой насос,если речь идёт о детандере, работающем на фреоне.

 

[Holotrop_]

@ RVD, спасибо за ссылки.
С Вашего разрешения напишу любопытные факты...
propan24.ru/articles/ballony-propana-ves-davlenie-obyom и википедия: пропан
Заправка баллона пропана 50л ~750р. В баллон вмещается 21кг сжиженного газа. Энергоплотность пропана (Удельная теплота сгорания) 48МДж/кг. Если не вникать в немного более низкие эксплуатационные характеристики ДВС на газу в сравнении с бензином то получается:
МДж бензина стоит  (32,7МДж/л. / 35р/л) ~ 1р.
МДж пропана стоит 750р/21кг=36р/кг; 36р/кг. / 48МДж/кг.  = 0.75р
1кВт электроэнергии стоит менее ~3р, 1кВт=3.6МДж
МДж электроенергии ~ = 0.75р
МДж пропана и электроенергии на 1/4 дешевле МДж бензина, но в целом округлив получим:
1МДж=1р (энергорубль).

Сравнение баллона 100л воды и баллона 100л пропана.
100л воды(пара) = 2,6МДж/л*100л=260Мдж ~ 70кВт  70*3р=200р
100л пропана = 48МДж/л*42кг~2ГДж ~ 555кВт =1500р
Энергетическая плотность 100л баллона пропана в 4 раза выше чем воды(пара),и получается что легче, но за ту же цену.
И бензин и пропан выигрывают воду по энергоплотности в 3-4 раза, и если заменить металлические баллоны на стеклопластик то пропан еще и легче 100л баллон с водой - 150кг  100л баллон с пропаном менее 100кг.
Но есть более энергоплотные вещества чем бензин и газ, но захотим ли мы их использовать.
Хочется поддержать забытую силу, пользу и добрые качества пара:
Как уже было сказано выше паровой теплоаккумулятор, далее ПА, ёмкостью в 100л способен накапливать около 70-75кВт/ч энергии при весе в ~150кг, что гораздо выше (в 3 раза!) литий ионных аккумуляторов того же веса. Учитывая недостатки последних - охлаждение, не долгий срок службы - любой литий ионный элемент пользуемый или нет теряет около 30% ёмкости к 2м годам с момента изготовления.
При не хитрой теплоизоляции ПА возможно сберечь тепло с потерей на 10-15С в сутки. То есть держать заряд неделю можно вполне.
Передача электрической энергии в тепловую происходит практически  с КПД 99-100%, осталось перевести тепловую в механическую двигателем с достойными харрактеристиками.
Вода универсальнее, экологичнее и повсеместнее наряду с розеткой. Вода это проще двигатель, без сложных узлов, трансмиссий с настраиваемыми параметрами по сути одним краном... Можно только представить какого уровня можно добится с паровиками займись им так же как углеводородными ДВС

 

[RVD]

... Зачем здесь нужен тепловой насос?

Какой тепловой насос? если речь идёт о детандере, работающем на фреоне.

Что-то правка не работает.

 

[RVD]

...Если не вникать в немного более низкие эксплуатационные характеристики ДВС на газу в сравнении с бензином то получается...

Стоп стоп стоп. Пропан не надо сжигать, его можно и нужно использовать как хладагент.

 

[sudogubitel]

@ RVD, спасибо за ссылки.
С Вашего разрешения напишу любопытные факты...
propan24.ru/articles/ballony-propana-ves-davlenie-obyom и википедия: пропан
Заправка баллона пропана 50л ~750р. В баллон вмещается 21кг сжиженного газа. Энергоплотность пропана (Удельная теплота сгорания) 48МДж/кг. Если не вникать в немного более низкие эксплуатационные характеристики ДВС на газу в сравнении с бензином то получается:
МДж бензина стоит  (32,7МДж/л. / 35р/л) ~ 1р.
МДж пропана стоит 750р/21кг=36р/кг; 36р/кг. / 48МДж/кг.  = 0.75р
1кВт электроэнергии стоит менее ~3р, 1кВт=3.6МДж
МДж электроенергии ~ = 0.75р
МДж пропана и электроенергии на 1/4 дешевле МДж бензина, но в целом округлив получим:
1МДж=1р (энергорубль).

Сравнение баллона 100л воды и баллона 100л пропана.
100л воды(пара) = 2,6МДж/л*100л=260Мдж ~ 70кВт  70*3р=200р
100л пропана = 48МДж/л*42кг~2ГДж ~ 555кВт =1500р
Энергетическая плотность 100л баллона пропана в 4 раза выше чем воды(пара),и получается что легче, но за ту же цену.
И бензин и пропан выигрывают воду по энергоплотности в 3-4 раза, и если заменить металлические баллоны на стеклопластик то пропан еще и легче 100л баллон с водой - 150кг  100л баллон с пропаном менее 100кг.
Но есть более энергоплотные вещества чем бензин и газ, но захотим ли мы их использовать.
Хочется поддержать забытую силу, пользу и добрые качества пара:
Как уже было сказано выше паровой теплоаккумулятор, далее ПА, ёмкостью в 100л способен накапливать около 70-75кВт/ч энергии при весе в ~150кг, что гораздо выше (в 3 раза!) литий ионных аккумуляторов того же веса. Учитывая недостатки последних - охлаждение, не долгий срок службы - любой литий ионный элемент пользуемый или нет теряет около 30% ёмкости к 2м годам с момента изготовления.
При не хитрой теплоизоляции ПА возможно сберечь тепло с потерей на 10-15С в сутки. То есть держать заряд неделю можно вполне.
Передача электрической энергии в тепловую происходит практически  с КПД 99-100%, осталось перевести тепловую в механическую двигателем с достойными харрактеристиками.
Вода универсальнее, экологичнее и повсеместнее наряду с розеткой. Вода это проще двигатель, без сложных узлов, трансмиссий с настраиваемыми параметрами по сути одним краном... Можно только представить какого уровня можно добится с паровиками займись им так же как углеводородными ДВС

Так ведь было уже. И в промышленных масштабах. Подводная лодка Пераля и бестопочные паровозы. Все хорошо, но габариты почтенные и автономность никакая.

 

[RVD]

   В качестве примера можно привести несколько стандартных схем извлечения "бросового тепла"  на геотермальных станциях - ГеоТЭС:

-   Прямая схема: пар направляется по трубам в турбины, соединённые с электрогенераторами;
-   Непрямая схема: аналогична прямой схеме, но перед попаданием в трубы пар очищают от газов, вызывающих разрушение труб;
    Смешанная схема: аналогична прямой схеме, но после конденсации из воды удаляют не растворившиеся в ней газы.
  -  Бинарная схема: в качестве рабочего тела используется не термальная вода или пар, а другая жидкость, имеющая низкую температуру кипения. Термальная вода пропускается через теплообменник, где образуется пар другой жидкости, используемой для вращения турбины.

   Для транспортной энергетики интересен только последний вариант, где "другая жидкость", это большое количество фреонов, работающих в диапазоне температур от 30 до 80 градусов. В абсолютных цифрах, это +30гр.Ц - температура конденсации, и 80 гр. Ц - рабочая температура. Разница в давлениях, примерно 10-16 бар. Для паровой фреоновой машины более чем достаточно, чтобы толкать автомобиль. Но мы то используем только бросовое тепло. Схема работы паровой машины и ДВС может быть и последовательной, и параллельной, и смешанной. Скажем стоите в пробке, ДВС работает, а машина то не двигается, но и в этом случае, тепловой аккумулятор непрерывно заряжается..

 

[Holotrop_]

@ sudogubitel
Так ведь было уже. И в промышленных масштабах. Подводная лодка Пераля и бестопочные паровозы. Все хорошо, но габариты почтенные и автономность никакая.

Правильно БЫЛО! потому я и начал с фразы Шаг назад... Нужно немного вернуться к забытому и посмотреть причины, почему забыто?
1. "Почтенные габариты" в виду отсутствия материалов как термостойкие (стекло)пластики. Делать котел из металла и утеплять ватой и снова обшивать тонким листом -большой вес и габариты. Теперь металлический баллон на 100л весом в 70кг заменяется композитным с весом 35кг, вместо ваты двойная стенка с разряженным воздухом.
2. "Автономность никакая" Ввиду повсеместного распространения электричества как одного из энергоресурсов со стоимостью ~ 1МДж = 1р. и доступности воды автономность сильно возрастает.

И я не просто заикнулся в начале о двигателе подобном спиральному компрессору... в нём можно использовать силу пара максимально,...превратив его уже в двигателе полностью или практически полностью в воду за счет длинного пути ( прохождения большой площади пара по спиралям производя постоянную работу вокруг оси двигателя...по сути идеальный двигатель, без шатунный, роторный в одном с высочайшим КПД.
ru.wikipedia.org/wiki/Спиральный_компрессор
Единственное сложность изготовления... но нашему брату где по глубже там и брод :craZy

 

[Holotrop_]

Почему именно котел, баллон - аккумулятор? Понятно минус - котел, минус - топливо.
2,2МДж/л энергии парообразования/конденсации это не мало. Чтобы нагреть 100л воды до 300С соответственно увеличив давление до 100атм - это рабочий максимум известных мне композитов, необходимо затратить 4,2кДж/кг*К  *  (100-30)С  *  100л + 2,2МДж/л  *   100л + 4,2кДж/кг*К  * (300-100)С *100л =~ 29,4МДж+250Мдж+84МДж =~360Мдж
где 4,2кДж/кг*К - Уд. теплоемкость воды до фазового перехода - парообразования/конденсации
(100-30)С температура от средней до кипения
(300-100)С температура от кипения до 300С
2,2МДж/л - Уд. теплоемкость воды фазового перехода.

Нагреть такое количество воды до такого состояние можно:
11 л - бензина или
9 кг мазута или
12 кг древесного угля или
16кг каменного угля или
25кг сухих дров или
25кг торфа или
85кг пороха

Из расчетов видно что греть воду сильно выше (для наших целей) нет смысла, лишь для сохранения времени аккумулирования тепла выше температуры 100С.  220 МДж - точка кипения  и 30 МДж нагрев до этой точки и нагрев до 300С  - 84МДж

В целях безопасности и экономически достаточная температура и давление в баллоне лежит в пределе от 180 до 300С и от 10 до 90 атм.

 

[RVD]

Почему именно котел, баллон - аккумулятор? Понятно минус - котел, минус - топливо.

Ощущение такое, что разговор идет  между глухонемыми.

 

[foka1]

Давно ожидал такое обсуждение. Ведь у паровой машины есть огромный плюс по сравнению с ДВС - крутящий момент максимален с нуля оборотов! 

А как использовать этот плюс?
У пропеллера-то тяга с нуля не начинается ...

 

[Holotrop_]

@ RVD
Вы говорите про ДВС с использованием "бросового телпа"где рабочим телом будет фреон - которой если он не в двигателе стирлинга будет расходоваться и его прийдется регулярно обновлять?

 

[RVD]

@ RVD
Вы говорите про ДВС с использованием "бросового телпа"где рабочим телом будет фреон - которой если он не в двигателе стирлинга будет расходоваться и его прийдется регулярно обновлять?

Вы в холодильнике фреон обновляете ? а в рефрижераторе ? В последнем случае, полностью скомплектованная "паровая машина", где не хватает только детандера. Даже просто, перенеси "рефрижераторную установку" под капот автомобиля, с учетом установки расширительной машины, связанной с колесами, и вот тебе готовая паровая машина. Если рядом нет маленького ДВС для "подзарядки", то можно ездить даже на баке вскипяченной воды. Утром из "водопроводного крана" налил кипятка в бак на 200литров, и катайся весь день. Это в том случае, если воду использовать в качестве "наполнителя" для теплового аккумулятора, но ни в коем случае, не её паровую фазу для расширения в детандере.


Вода, как уже рабочее тело, с её ненужными преимуществами по теплоёмкости вообще вредна, ведь внутренний теплоноситель всё равно циркулирует по замкнутому контуру. Ну будет фреон быстрее циркулировать, из-за разницы в теплоёмкостей, ну и что с того. Зато он реализует большой перепад давления при минимальной разнице в температурах.


Воду нагрели до 130 градусов, получили пар с давлением 1.5 бар, и что с ним делать никто не знает, ибо такой мизерный перепад  не на чем сработать, а фреон нагрели до 80, и получили давление в 15 бар. Улавливаете разницу.

 

[Holotrop_]

Разница видна и без расчетов (пока).
А как использовать фреон в качестве движущей силы если он не в двигателе стирлинга?

 

[RVD]

Берёте готовый компрессор от холодильника, и используете его уже как расширитель. Там все материалы и смазка подобраны под фреоновое исполнение - первый вариант. Второй вариант,  Можно за базу взять двухтактный (лучший вариант) или четырёхтактный ДВС, где два цилиндра работают как компрессоры, а два как расширители. Более правильным будет другая схема: один цилиндр работает как компрессор, а три цилиндра как расширители. А далее, с выходного вала снимаете мощность, но не в коробку, ибо она более не нужна, а прямо в в главную передачу, к колёсам. Вот и вся трансмиссия. Фреон никуда не девается, он циркулирует по внутреннему контуру. Тот процент паров, что  попадает в картер, через гибкий шланг отсасывается в конденсатор фреона. На фреоновой машине, кроме всего, на выходном валу стоит и сальник, который не допускает утечки фреоновых паров в атмосферу. Технологическая схема, такая же как и в рефрижераторной установке, вы поинтересуйтесь, как она устроена, там всё сделано грамотно.