Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

[EX-62]

Ответ #142 - 21.07.12 :: 09:47:17

Какие параметры газа СПГГ на картинке?

Спосибо.

 

[FlyCat]

Владимир Александрович, я вам скинул матариалы по вихревым турбинам.

Можно и мне поинтересоваться...  😉

 

[А.Г.К]

Можно и мне поинтересоваться

К сожалению у себя на компьютере удалил. Обращайтесь к Владимиру Александровичу.

 

[Владимир Александрович]

Неравномерность скорости компенсируется соответствущей работой магнитопроводов, здесь тоже нет проблемы. 

      Если нет проблем, Георгий, углубите и расширьте здесь это направление в меру своих сил.
      Юрий Александрович постепенно приведет в порядок тип СП-гидромоторов.
      Я поделюсь своим опытом по оптимизации свободно-поршневых генераторов газа (СПГГ).
      Мы узнаем почему разработка современной модели Российского СПГГ 1МП120 могла бы быть намного проще по конструкции, легче и дешевле. И еще многие, многие вопросы, представляющие интерес для реального проектирования.

 

[georgii-2]

Если нет проблем, Георгий, углубите и расширьте здесь это направление в меру своих сил.

В принципе за основу стОит взять магнитный поток роторного генератора, который Вы упоминали, отсюда и танцевать.
Естественно, подобрать материал магнитопроводов итд.
За потребную силу принять около половины среднего давления поршня итд.
Может и не так, только к чему эта практика? Никто этого не делал, не делает и вряд ли будет делать. Только если одиночка, как cloud.
Главное здесь обсудить принципиальные вопросы, чтобы не тыкались впустую те, кто пойдёт дальше (ежели Раше повезёт). Самодельщикам линейный генератор не потянуть, в этом смысле Вы правы. А с турбонаддувом и генератором или редуктором, пожалуй получится что-то из готового скомпоновать. Здесь, в борьбе за вес, что-то должно нарисоваться.

 

[Владимир Александрович]

Никто этого не делал, не делает и вряд ли будет делать. Только если одиночка, как cloud.

  Почему? Свободно-поршневые образцы с линейным генератором делались. Я упоминал отчет об испытаниях болгарского образца во второй половине 80-х годова. Юрий Михайлович здесь привел диссертацию, где также есть линейный генератор в экспериментальном образце, а в тексе основные формулы расчета. Можно пробовать компоновать и считать, хотя бы в первом приближении. Дальше советоваться с электротехниками. Даже в интернете на форумах можно таких найти.

 

[FlyCat]

Можно и мне поинтересоваться

К сожалению у себя на компьютере удалил. Обращайтесь к Владимиру Александровичу.

Обращаюсь. Владимир Александрович, можно у Вас поинтересоваться вихревыми турбинами, или Вы тоже всё удалили?  😉

 

[Владимир Александрович]

Владимир Александрович, можно у Вас поинтересоваться вихревыми турбинами, или Вы тоже всё удалили? 

   Нет, у меня сохранился материал по пересылке. Одну из публикаций, приведенную там, указал Slav в предыдущем посте.
   Пишите в личку свой адрес, вечером перешлю. Лучше если адрес в rambler или yandex. Они пропускают приличный объем.

 

[georgii-2]

georgii-2 писал(а) Вчера :: 08:13:09:
Никто этого не делал, не делает и вряд ли будет делать. Только если одиночка, как cloud.
Почему? Свободно-поршневые образцы с линейным генератором делались...

Чем так делать, лучше ничего не делать.
В 92-м был в Москве, зашёл к Хортову, энтузиасту и первопроходцу производства ионисторов в России.
Сказал ему, массовая потребность в них будет обеспечена, если только спарить их с СПГГ, помогу, чисто по человечески. Ну и цены, конечно у Вас неподъёмные, не пойдут так дела. Так и вышло, у него в глазах только денежки светились.
Сегодня Прохоров со своим Ё-мобом. Поболтался по сим темам, та же хрень у всех светится, а толку пшик.
Конечно, будет время, посчитаю кое-что просто для интереса.
Главное - это понять то, что в сей теме действительно абсолютно непахано, а попытки, которые делались, не выходят из наезженной колеи.
Вот это и стараюсь показать здесь, не более.

 

[Владимир Александрович]

В 92-м был в Москве, зашёл к Хортову, энтузиасту и первопроходцу производства ионисторов в России.

       Георгий, простите мне мою дремучесть. Я не знаю, что такое "ионисторы".

Главное - это понять то, что в сей теме действительно абсолютно непахано, а попытки, которые делались, не выходят из наезженной колеи.
Вот это и стараюсь показать здесь, не более.

      Успешная работа в направлении СПЭ требует серьезной электротехнической и моторной экспериментальной базы. Одними предположениями выйти на оптимальную конструкцию невозможно. Для плодотворного старта нужно, чтобы эта тема появилась в тематике НИР какой-нибудь электротехнической кафедры. Например в Бауманке или МАДИ, где на других кафедрах ведутся, также, исследования по поршневым ДВС.
       Импульс началу работ может дать первичная положительная оценка перспективности данного направления. Поскольку создатели проекта СПГГ 1МП120 из Бауманки и фирмы "Экип" и у них есть вариант этой установки с линейным генератором, то самое эффективное для Вашей дальнейшей работы по этому направлению - установить контакт с ними.   

 

[slav]

Стирлинги имеют удачные примеры применения линейных генераторов,может что можно позаимствовать оттуда ?! :🙂

Ссылку не могу дать ,может погуглить : двигатель Стирлинга свободно-поршневой...........??  😉

http://www.ngpedia.ru/cgi-bin/findimg.exe?reg=1&text=032209226238225238228237238239238240248237229226238233032228226232227224242229235252032209242232240235232237227224046

 

[georgii-2]

georgii-2 писал(а) 31.07.12 :: 03:12:47:
В 92-м был в Москве, зашёл к Хортову, энтузиасту и первопроходцу производства ионисторов в России.
Георгий, простите мне мою дремучесть. Я не знаю, что такое "ионисторы".

В соседней ветке истоптали эту тему   🙂.
"Применение электричексих двигателей и суперконденсаторов в СЛА"

Да и в Гугле прилично, полюбопытствуйте, интересная тема.
Тоже в общем-то нетоптано, как спецы умудряются в колею попасть и сидеть там, не понимаю.

Импульс началу работ может дать первичная положительная оценка перспективности данного направления. Поскольку создатели проекта СПГГ 1МП120 из Бауманки и фирмы "Экип" и у них есть вариант этой установки с линейным генератором, то самое эффективное для Вашей дальнейшей работы по этому направлению - установить контакт с ними. 

Ребята сидят в колее чуть ли не вековой давности. С другой стороны они правы,
использовали уже полностью отработанную схему, чтоб не иметь проблем.
Надо оно им, вылезать из колеи и топать вперёд, неизвестно.
Попробую сообщить им об этой ветке, зайдут, ежели не шибкие снобы.
А что касается "моей работы"   🙂, так всего-лишь на пёрлы показываю,
да может ещё что вспомню из прошлых задумок.

 

[Владимир Александрович]

      Как и обещал, сегодня начнем более углубленный разговор о свободно-поршневых газогенераторах.
Лучше всего это сделать на примере современной разработки СПГГ 1МП120, задуманной как базовый универсальный агрегат. Мы коснемся только версии, обеспечивающей генерирование силового газа, который затем используется как рабочее тело в турбине или объемной расширительной машине (ОРМ).

     Для знакомства с этой разработкой используем открытые материалы ПК НПФ "ЭКИП". Сегодня предлагается внимательно разглядеть детали и узлы на картинке и схему установки.

     На картинке цифрами обозначены:
1- рабочий цилиндр (цилиндр сгорания),     2- компрессорный цилиндр,     3- поршни с жаропрочными накладками,     4- крышки наружных компрессорных полостей и одновременно внутренних буферных полостей высокого давления,     5- механизм пуска СПГГ, 6- выхлопной газосборник, нагнетательные клапаны наружных компрессорных полостей.
        ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ:
Диаметр цилиндра сгорания                                120мм
Полный ход поршня                                            142мм
Частота циклов оптимального режима                  2600ц/мин
Частота циклов номинального режима                 2800ц/мин
Мощность оптимального режима                          235кВт
Мощность номинального режима                          423кВт
Мощность форсированного режима                      880кВт
Кратковременная (чрезвычайная) мощность        1200кВт
Эффективный КПД газогенератора                      48-52%
Масса газогенератора                                          423кг

      На схеме область комбинированной энергетической установки (КЭУ), относящаяся непосредственно к газогенератору (СПГГ или СПД) выделена розовой рамкой.
       Буквой К обозначены впускные и нагнетательные воздушные клапаны.
       БВД - буфер высокого давления.
       Д - рабочий цилиндр двигателя.
       Во внешней части:
       РМ - расширительная машина, выдающая эффективную мощность с приведенным средним эффективным давлением Ре на валу.
       ТК - наддувный турбокомпрессор
         

 

[georgii-2]

Вот растолкуйте тупому (по нижней схемке).
Воздух попадает в К1, потом объём К1 уменьшается, а объём К2 настолько же увеличивается, т.е. воздух просто перегоняется из одного объёма в другой.
Иде тута сжатие???  :-?Двухступенчатое??? :-?

P.S.

И на кой здесь вообще эти поршня, при наличии турбонаддува? Для свиста кучи клапанов?

 

[Владимир Александрович]

Воздух попадает в К1, потом объём К1 уменьшается, а объём К2 настолько же увеличивается, т.е. воздух просто перегоняется из одного объёма в другой.  Иде тута сжатие??? Двухступенчатое???

    Георгий, Вы задали  очень интересный вопрос, которые многие сразу и не схватывают, потому-что ответ не очевиден. Для понимания надо совместить индикаторные диаграммы внутренней и наружной компрессорных полостей. Сейчас вставить сюда рисунок нет возможности. Объясню словами.
       Представим движение блоков ступенчатых поршней к ВМТ. Тогда во внутренней компрессорной полости начнется сжатие воздуха по политропе, а во внешних компрессорных полостях расширение от объема мертвых пространств. Когда политропа сжатия внутренней полости на графике пересечет политропу расширения наружной полости, произойдет открытие перепускных клапанов  К1 и К2 и сжатый воздух внутренней полости устремится в объем наружной. Политропа расширения наружной полости сразу изменит крутизну снижения давления из-за роста объема и станет более пологой, продолжая снижение до ВМТ. В ВМТ, таким образом давление будет значительно выше, чем для случая без поступления воздуха через клапаны К1 и К2. Это давление в наружной полости будет начальным для обратного хода от ВМТ.
      Пошел обратный ход. Давление растет по политропе сжатия и достигает давления нагнетания в рессивер. Политропа переходит в почти горизонтальную линию нагнетания, продолжающуюся до НМТ. Это и есть вторая ступень сжатия. Благодаря поступлению, сжатого в первой ступени воздуха, политропа сжатия наружной полости проходит значительно правее политропы, характеризующей цикл простого буфера. Здесь функция буфера сохраняется. Ее обеспечивает присутствие мертвого объема. Запасенная энергия которого (как у пружины) расходуется на разгон блока поршней при их прямом ходе к ВМТ.
(О буферах высокого давления поговорим потом).

И на кой здесь вообще эти поршня, при наличии турбонаддува? Для свиста кучи клапанов? 

     Тоже важный вопрос.  Компрессорные поршни по балансу работ должны "поглотить" работу, развиваемую цилиндром сгорания. Баланс наступает, когда диаметр компрессорных поршней более чем в два раза больше диаметра цилиндра сгорания, отсюда соответствующий наддув и расход на продувку. Общий коэффициент избытка воздуха может достигать 6.
  Турбонаддув, нарисованный на схеме, далеко не всегда может быть установлен. Только при очень напряженном тепловом цикле, когда давления сгорания достигают нескольких сот атм. а в ресивере давление газа перед турбиной 17-25атм. В этом случае за турбиной еще может остаться достаточно давления и температуры газа, чтобы крутить еще и турбинку турбокомпрессора.
    При умеренных параметрах цикла турбонаддуву работать не на чем. Все давление наддува создается только компрессорными полостями, а энергия рабочего тела на выходе полностью срабатывается в турбинном приводе потребителя.
   
   Такова основная суть ответов на Ваши вопросы.

 

[georgii-2]

Воздух попадает в К1, потом объём К1 уменьшается, а объём К2
настолько
же увеличивается
, т.е. воздух просто перегоняется из одного объёма в другой.

Сколько себя помню, объём второй ступени сжатия во всех двухступенчатых компрессорах был всегда меньше объёма первой ступени.
Мы, здесь, имеем новое слово в компрессорной технике?

Тут, если что и есть, то только за счёт разности "мёртвых объёмов", ежели таковая в наличии.
Разница с классической схемой, здесь, только в одном - такт сжатия компрессора (К2) совпадает с рабочим тактом.
Проще уж было бы обеим полостям (К1 и К2) работать параллельно.

Что касается турбонаддува, то уже писал на соседней ветке про бесшатунники.
Поршневой наддув с увеличением частоты циклов увеличивается линейно.
Центробежный же наддув растёт в квадратичной зависимости, как и сопротивление впускного тракта.
Работа СПГГ, как правило, требуется на средних и полных нагрузках, поэтому проблема малых мощностей отпадает.

Здесь, по хорошему, стоит использовать путь пройденный турбиностроителями - делать блок газогенератора (СПГГ с турбонаддувом), работающий сам на себя, т.е. как бы первый контур, а остальное на пользу дела должна брать многоступенчатая турбина.

Товарищи из ЭКИПа, в общем-то по видимому, будут работать на "ТРУБУ" и другие направления СПГГ их вряд ли заинтересуют.

P.S.
Посмотрел сайт ЭКИПА, их просто задушат, какие там интересы...

 

[Владимир Александрович]

Сколько себя помню, объём второй ступени сжатия во всех двухступенчатых компрессорах был всегда меньше объёма первой ступени. Мы, здесь, имеем новое слово в компрессорной технике? 

       Двухступенчатое и более сжатие было реализовано давно в свободнопоршневых дизель-компрессорах. В СПГГ 1МП120 двухступенчатое сжатие имеет целью получить большие давления рабочего тела на выходе (17-25атм). В одной ступени степень повышения давления как правило не превышает 7.
    В обычных двухступенчатых компрессорах, да, объем второй ступени меньше и нагнетание воздуха идет одновременно  с некоторым дальнейшим повышением давления.
    Здесь же нагнетание хоть и идет в увеличивающийся объем, но этот объем накачаный и нагнетание новой порции сжатого воздуха согласуется с происходящим изменением давления в ней по кривой характеристике буфера, о которой я писал. Причем нагнетание идет с меньшими потерями, именно потому, что объем принимающей порцию сжатого воздуха полости увеличивается.

Поршневой наддув с увеличением частоты циклов увеличивается линейно.

    Поршневой наддув СПГГ - его визитная карточка. Если Вы хотите иметь рабочий цилиндр и центробежный наддув, Вам срезу понадобится механизм преобразования поступательного движения во вращательное, а это уже обычный комбинированный ДВС с жестко заданным ходом поршня и со всеми недостатками, в  то числе с ограничением максимального давления сгорания.

Здесь, по хорошему, стоит использовать путь пройденный турбиностроителями - делать блок газогенератора (СПГГ с турбонаддувом), работающий сам на себя, т.е. как бы первый контур, а остальное на пользу дела должна брать многоступенчатая турбина.

    Как человек, делавший расчеты конкретных конструкций СПГГ, сразу скажу, что такой цикл в СПГГ не проходит.

Посмотрел сайт ЭКИПА, их просто задушат, какие там интересы... 

       Я смотрел и читал их сайт. Интересы широкие. Вести одновременно все слишком дорого и под силу только большой организации. Да и риски пока очень большие. Им нужен успех и развитие на каком-то главном направлении, чтобы наладить устойчивые продажи и поступление выручки, а потом расширять деятельность по остальным проектам.
Вести все сразу - это гарантированный провал.



      

 

[georgii-2]

Здесь же нагнетание хоть и идет в увеличивающийся объем, но этот объем накачаный и нагнетание новой порции сжатого воздуха согласуется с происходящим изменением давления в ней по кривой характеристике буфера, о которой я писал. 

Когда это он (К2) накачанный? Судя по рисункам, буфер у них под рабочим поршнем, см. рис. внизу.

... Если Вы хотите иметь рабочий цилиндр и центробежный наддув, Вам сразу понадобится механизм преобразования поступательного движения во вращательное...

Обычный турбонаддув этого не требует.

Как человек, делавший расчеты конкретных конструкций СПГГ, сразу скажу, что такой цикл в СПГГ не проходит.

Смотря что считать, схема с СПГГ ничуть не хуже обычного двухконтурного двигателя, даже стабильнее, помпажа-то тю-тю.

"а потом расширять деятельность по остальным проектам."
А потом придут рейдеры...
Что-то у них последние новости датируются мартом...

Честно говоря, думаю, что и нынче ничего прорывного сделано не будет. Что спецы, что Раша футболисты, всё едино.

 

[Владимир Александрович]

Когда это он накачанный? Судя по рисункам, буфер у них под поршнем, см. рис. внизу. 

         Прежде чем оказаться в равновесном режиме, который мы рассматриваем по происходящим процессам любой мотор походит переменные режимы, например с МГ до номинального. При этом в каждый момент времени и происходит накачка буфера при росте режима и уменьшение давления в нем при снижении режима. А что такое воздушный буфер - это накопитель энергии в мертвом простаранстве компрессорной полости. Мертвое пространство есть в каждой компрессорной полости. В изолированной компрессорной полости, например, внутренней, его стремятся уменьшить, чтобы повысить объемный КПД и производительность. В компрессорной полости, работа расширения в которой совпадает с обратным ходом поршней, мертвый объем наоборот увеличивают, чтобы получить требуемую работу раширения - это функция буфера.
   В СПГГ 1МП120 есть еще буфер высокого давления, который расчитан на большую энергию обратного хода. Функции компрессора в нем нет вообще. Однако эта полость требует подпитки высоким давлением, которое где-то надо брать. Давления внутренних компрессорных полостей недостаточно, а наружные компрессорные полости работают в той же фазе.

схема с СПГГ ничуть не хуже обычного двухконтурного двигателя, даже стабильнее, помпажа-то тю-тю. 

  Помпаж ГТД вызывается недопустимым изменением расхода воздуха по ступеням, когда изменение углов атаки векторов скоростей обтекания лопаток выходят на закритические срывные углы. Перепуском воздуха со средних ступеней автоматика изменяет производительность по ступеням и помпаж устраняется.
        На переменных режимах в СПГГ тоже требуется регулирование производительности компрессорных полостей. Если этого не делать, баланс работ по полостям нарушится и СПГГ остановится. Т.е. стабильность работы на каждом режиме тоже надо обеспечивать автоматикой.

Честно говоря, думаю, что и нынче ничего прорывного сделано не будет.

     Георгий, а почему обязательно все время нужны прорывы? Эволюционный путь развития намного надежнее и результативнее. Прорывать, это больше для того, чтобы кого-нибудь поразить своим продуктом.

 

[georgii-2]

...Мертвое пространство есть в каждой компрессорной полости...

И в этой схеме, перегонки из полости в полость, максимум толку, что можно получить - это только из разницы объёмов мертвых зон. Т.е. почти ничего.

На переменных режимах в СПГГ требуется регулирование производительности компрессорных полостей. Если этого не делать, баланс работ по полостям нарушится и СПГГ остановится. Т.е. стабильность работы на каждом режиме тоже надо обеспечивать автоматикой.

Степень сжатия в камере сгорания СПГГ мало зависит от степени наддува, меняется только степень избытка воздуха на выхлопе. Проблемы здесь нет. Об этом и у Кошкина говорится, да и так понятно.
Для "двухконтурности" СПГГ это тем более не помеха.

Георгий, а почему обязательно все время нужны прорывы? Эволюционный путь развития намного надежнее и результативнее. Прорывать, это больше для того, чтобы кого-нибудь поразить своим продуктом. 

Если бы Уатт совершенствовал атмосферные машины где бы мы были? И где мы нынче? За 150 лет научный и инженерный корпус не удосужился проверить практически, что же можно выжать максимально от горящего топлива. Резервы-то невероятные.
Да и приёмники, наверное, до сих пор ламповые были бы ежели прорывов не делали  🙂. Ради смеха, посмотрите в сети, когда начали делать первые ЭВМ на транзисторах и когда начали их делать по изначально известной схеме с эммитерно-связанной логикой, т.е. "быстрые", современные. "Оперативность" сторонников эволюции впечатляет. И самое смешное - опять как вкопанные встали - еволюция, понимашь 🙂.

Прежде всего надо понять, что принцип СПГГ позволяет делать ДЕШЁВЫЕ двигатели, а не только экономичные т.е. то, что и ждёт потребитель.