Стирлинг-лаборатория

Предлагаю обсудить возможность построения двигателя Стирлинга на обычных автомобильных инжекторах. Это позволит убрать всякую механику из газораспределения. Управление инжекторами будет производиться компютером. Может такие двигатели реализованы, но я пока с такими не встречался.

О чем речь, не понятно.
Что такое автомобильный инжектор понимаю, что такое механика газораспределения понимаю, но причем здесь Стирлинг не понимаю.

_________________
Дизелисты обязаны знать все!

У меня есть готовая схема такого двигателя. Было бы проще ее обсуждать и не возникли такие вопросы. Я просто сохраню интригу какое-то время, для того чтобы не повлиять на творчество других. Может быть родится и лучшее решение.

В моей схеме пять вентилей (бензиновых инжекторов) и два датчика. Инжекторы открываютя, закрываются и перенаправляют холодный и горячий газ на нагреватель и охладитель. Механика практически отсутствует во всем этом перенапрвлении газа.

Я бы и сам это все сделал, но на сегодня есть одна проблема. Пока не знаю как управлять вентилями (железом) с персонального компютера.

Много вопросов и по самим автомобильным инжекторам. Не исключено что прийдется конструировать вентели.

Это схема двигателя. Система закрытая под давлением. Рабочий ход поршня преобразуется в електричество линейным генератором. В начальный момент вентили 1 и 2 открыты, все остальные закрыты, происходит рабочий ход. В конце рабочего хода открывается вентиль 5, а поршень продолжает движение. При этом часть запасенной енергии идет на вытеснение и премещение газа из охладителя в нагреватель. Движение поршня в обратном направлении осуществляется симетрично.

http://flyfolder.ru/21417460 вот ещё вариант подобного двигателя

Роторный вариант тоже интересен. Получается на первый взгляд даже проще. В отличие от указанного вами, используется не промежуточный контур для вытеснения а запасенная енергия или маховика или електроприводом.

После рабочего хода клапан открывается, скажем, в положении ¾ (ависит от разности температур холодильника и нагревателя и много чего еще, когда давление слева и справа выровняется) идет вытеснение за счет части запасенной енергии.

Про вентили могу отметить ещё одну проблему - что любой клапан - это дополнительные потери, это негативно скажется на КПД двигателя.
Не очень понятно, чем не устраивает схема без клапанов?

Подскажите простую схему.
Сколько я понимаю, схемы без клапанов требуют прецезионного исполнения деталей. В рассматриваемом случае всю точность и синхронизацию устройства можно возложить на електронику. К тому же появляется возможность автоматически подбирать наиболее еффективный режим роботы, что повидимому положительно скажется на КПД.

Уж совсем прецезионные детали нужны только для ромбического механизма, но в современных условиях эта проблема решаемая.
Основная проблема двигателей Стирлинга - это чтобы механические и гидравлические потери не съели всю работу двигателя. (Я не говорю про эффективные и правильно подобранные теплообменники)
А здесь необходимы высокая точность и качество изготовления деталей, как впрочем, и для дизельных двигателей.

Про инжекторы - меня заинтересовал вопрос - их можно использовать как воздушные клапаны? Мне кажется, у них слишком малое проходное сечение.

В том то и вопрос. На первый взгляд действительно сечение малое. Но надо ли большее, объемы то вытеснения небольшие. Мне кажется это можно оценить. Посмотрю в справочнике по физике, чего там дает аэродинамика.

Динамическая вязкость газов примерно на два порядка ниже, чем у жидкостей, таким образом, если известна пропускная способность инжектора для топлива, можно смело множить на сто поток по газу.

Некоторую оценку можно произвести, используя формулу Пуазейля для труб
V=Пi*dP*t*R^4/8*k*L. Где k динамическая вязкость (для воздуха 0.0182 мПа*с,( для воды 1,002)). Эта формула справедлива для труб. Для дырки, где L < R ее реезультаты я думаю, будут хуже, чем на самом деле. Тем не менее, если пощитать давление dP необходимое чтобы прокачать V=0.001 кубм через отверстие R=0.001 м. толщиной L=0.001м. за время t=0.1с, получается 463 Па. Давление незначительное даже в приближении трубы. Реально для отверстия должно быть еще меньше.

Просто силы вязкости в данном случае не являются определяющими, и надо использовать не формулу Пуазейля, а формулу Борда-Карно.

При внезапном расширении потока в трубке от сечения 1 до сечения 2 возникают завыхрения, вблизи стенок, где внезапно увеличивается диаметр трубы. Ну и как следствие, происходят существенные потери энергии. Это явление описывает теорема Борда - Карно. Ну что, надо приделывать сопло к инжекторам, чтобы устранить эти потери. Как я понимаю, ограничений на размеры сопла в этом случае нет, поэтому можна практически полностью устранить данные потери.

Нет, к сожалению, их можно только уменьшить в несколько раз, но в расширяющихся каналах потери на вихреобразование всегда велики. Кроме того, при увеличении длины канала растут потери на трение. Сопло можно сделать с правильной степенью расширения на постоянный режим, а в двигателе перепады давлений переменные.
Ещё напомню, что клапан по определению является устройством, на котором потеря давления варьируется от 100% до какой-то конечной величины, но не до 0.
Кстати, гидравлические потери в клапанах являются нерешаемой проблемой и для ДВС. На клапане теряется обычно не менее 30% мощности турбокомпрессора.

Пока что все эти рассуждения безотносительны. Очевидно, что для «большого» стирлинга надо конструировать клапаны «большого» сечения. Сейчас можна поставить условный вопрос – а какой максимально большой стирлинг можна построить по схеме с клапанами на автомобильных инжекторах с их сечением? Так чтобы потери на инжекторах не «сьели» всю роботу двигателя. Ответ может оказаться и отрицательным по причине масштабного эффекта. Подскажите, как сделать такую оценку? Что и как надо учитывать?