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标题: 谁来D这个，新型外燃机 [打印本页]
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 13:04
标题: 谁来D这个，新型外燃机
这是一种外燃机，

我们知道：

沸点上下一点点温度的变化，就会发生汽液相变，体积增大或缩小约2000倍；

膜盒、波纹管、波登管等，其内压力的变化会产生特定的形变；

用工质的汽液相变循环产生的压力变化，去推动膜盒、波纹管、波登管等，用膜盒等的特定形变推动负载，将热能转换成机械能，会是一种新的低温差发动机。

原理图如下：
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 13:07
另一角度，

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-12 13:09 编辑 ]
作者: shijiamoni    时间: 2011-11-12 13:38
功率体积比应该会很小的
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 14:34
图2说明：

⑴ 活塞轴，活塞的伸缩推动轴做轴向伸缩，向外输出机械工；
⑵ 压板，作用1，定位轴⑴，减少膜盒轴向倾斜；作用2，压紧、密封膜盒；
⑶ “活塞”，耐热橡胶膜盒，本发动机设计目标是利用低温差热源，有许多耐热橡胶能在200°C长期工作，橡胶的弹性、弹性疲劳要好过金属膜盒，但透气性大，差于金属膜盒。用金属膜盒还是橡胶膜盒，是个可选的技术路径。金属膜盒的图稍后发，金属膜盒能充分防止工质逃逸，估计能做到十年免维护。
⑷ “汽缸”，如果用金属膜盒，就不需要这个了。作用之一就是散热，帮助冷腔内的气态工质冷凝至露点以下。
⑸ 冷腔，气态工质；
⑹ 控制阀——“气门”
⑺ 热管壁；
⑻ 热腔——“汽包”，液态工质汽化后由于热管壁的刚性约束，产生过饱和蒸汽压；
⑼ 多余的液态工质，工质并不限于丙酮，比如酒精、乙醚、氨水等，一元乃至多元工质。根据工况，选择工质沸点介于气温与水温之间；
⑽ 阀芯，能绕轴⒁旋转，阀芯的一端镶有磁铁，步进电机带动磁性连轴器，进而带动阀芯旋转；
⑾ 阀芯上的盲孔，冷腔冷凝成液态的工质，借重力流入盲孔，阀芯旋转，导致盲孔交替地与冷腔和热腔联通，像旋转门一样，当盲孔与热腔联通时，盲孔内的液态工质借重力又流回热腔，完成工质的循环；
⑿ 阀芯上的通孔，当阀芯旋转令通孔联通冷、热腔时，冷腔与热腔成为一个腔体，冷腔内温度、压力上升到与热腔相等。盲孔与通孔在一个平面上成90°排列；
⒀ 阀芯上镶的磁铁；磁性连轴器的一半；
⒁ 阀芯旋转轴；
⒂ 热源，太阳能热水器保温水箱中的热水，当然也可选择其它热容高的储温材料，保温就是保存能量，而不仅仅是蓄电池，古老的保温技术就能替代电池，低成本、环境友好地解决巨大能量的储存问题。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-12 15:44 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 14:58
标题: 回复 藤椅 shijiamoni 的帖子
欢迎讨论。
这是汽液相变循环，汽化热比气体的比热大的多，传输的热量大功率就大。
斯特林发动机用的是气态工质，几十度的温差，气体体积变化比小，和这个不同，因为传输热多，传输的能量就大。
W=nRTln（V1/V2）
W是功，n是几摩尔工质，R是理想气体状态方程pV=nRT的气体常数，T是绝对温度，V1、V2是初始和终了的体积。如果ln（V1/V2）=x，则V1/V2=e^x，e=2.71828
当然这是说的理想气体，不包括相变热，热不能平白无故地跑了吧？

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-12 15:03 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 15:12
因为，这方面数据少，需要试验，也请懂热力学的网友帮忙计算一下，乙醚、丙酮、氨水等汽化再升温几试度吸收的热量，提供P、V、T图就更好。
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 15:22
这个发动机的优点
一是，类似于斯特林发动机，效率高，
二是，制造成本低，如果考虑太阳能变电能的储存成本，以及能源成本，这个发动机的成本就更低了，如果搞成多缸，如星形发动机，输出功并不低。

如果太阳能热水器180升开水，水温降低60°C所释放出的热能，换算成电能，有十几度电的能量，效率20% 也有两度电，一般家用就够了。
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 15:40
友好声明：

这个发动机方案，已经申请发明专利，专利号：201110114786.6 ,
作为爱好、兴趣，探索，改进，欢迎网友D这个，只是注意不可用于商业用途，以免侵权。

这个方案，需要探索的问题还很多，欢迎探讨、拍砖，

如果喜欢D这个，告知，乐意无偿提供图纸，并探讨技术问题。
只是D好了传上来，让大家观摩一下，亮骚一下自己的手艺；也许，还能成为史上第一台无气缸、无活塞、不排放废气、噪音低、能利用更广泛存在的、廉价的低温差热源的引擎的制作人。
在能源危机与环境污染日受重视的今天，这种引擎是有他的历史地位的，史上第一台、第一制作人，这样的机会并不是经常会遇到的。手艺好，也请多做几套，我还没原型机供试验测试，只是别要价太高就好。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-14 18:06 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 16:57
以利用太阳能热水器储存的热水，热能转换机械能为例，说明本方案的内容：

热管插在太阳能热水器的保温水箱里，受热水加热，作为热端；热管壁围成的空间作为热腔。
膜盒轴向串联而成的波纹管样结构，暴露在保温水箱外的大气环境中，由于其表面积大易受环境冷却，作为冷端；波纹管壁围成的空间为冷腔。
热、冷端之间是控制阀，阀芯上有一个通空和两个盲孔，阀芯做360°旋转，阀芯上的通孔就会使冷、热腔连通或断开，盲孔也会和冷、热腔轮换接触。
它们如图贯序连接、密封，抽真空，并充填适量工质比如丙酮。丙酮的沸点是56.1°C，热端热水温度比如60°C高于工质的沸点，而冷端环境气温比如35°C又小于工质的沸点。并且，冷端在上热端朝下，腔内的液态工质受重力会向下流淌聚集。

它们共同组成一个热力学上的封闭系统，即系统内与外界只有能量交换而没有物质交换。
■当气门芯旋转到通孔没有接通冷、热腔的角度时，冷、热腔各自独立互不贯通,此时：
在热腔，热水透过热管壁加热管内的液态工质使其沸腾汽化，增大的体积因热管壁的刚性约束产生饱和蒸气压，压力提高工质沸点提高，直到工质沸点超过水温停止沸腾——它既是“锅炉”也是“储汽包”。
在冷腔，由于波纹管的表面积很大，且环境温度又低于工质的沸点，冷腔内的气态工质受环境气温的冷却发生冷缩、冷凝形成负压，大气压迫使波纹管轴向缩短，直到各参数与大气压取得平衡，该平衡点即为冷缩冲程的下止点。
冷、热腔的各自独立，使冷、热端之间的温差产生了冷、热腔之间的压力差，因冷腔工质的冷凝、冷缩形成负压产生冷缩功。
■当气门芯旋转令通孔联通冷、热腔时，冷、热腔之间互相贯通，此时：
因热腔的饱和蒸汽压大于冷腔的压力，热腔的压力经通孔迅速泄放到冷腔，引起冷腔内压力、温度升高引起膨胀，直到两腔压力平衡；由于热腔内压力获得释放压力降低，工质沸点降低再次沸腾，产生蒸汽补偿丢失的压力。波纹管内因压力升高膨胀，引起自由端轴向伸长达到冲程上止点。
通孔令冷、热腔成为一个腔体，使冷、热腔压力、温度相等，冷腔内压力超过大气压产生膨胀功。
■由于冷端在上、热端朝下，冷腔内冷凝为液态的工质因重力向下流淌，当阀芯旋转令盲孔接通冷腔时，由于盲孔位置最低，冷凝成液态的工质将流入盲孔，阀芯继续旋转到盲孔和热腔接通时，热腔又比盲孔低，盲孔中的液态工质借重力又重新流回热腔，完成工质的循环。
阀芯不断旋转，通孔、盲孔将交替接通、断开冷、热腔，波纹管内工质周期地或被热腔充汽加热、加压膨胀，或受环境温度的冷却、冷凝、冷缩，推动波纹管自由端周期地轴向伸缩，就像活塞沿气缸轴向伸缩，将热转换成动力推动负载向外做功。直到太阳能保温水箱里的热水温度降低到工质的沸点以下，或气门芯不旋转才停止工作。



[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-12 17:18 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 17:01
波纹管自由端的伸缩，可通过曲柄连杆机构转换成轴功带动发电机发电；也可推动直线电机切割磁力线发电。

阀门也不限于旋转阀门而可选择其它的配气形式，比如用波纹管自由端的伸缩带动气门的启闭。用旋转气门，只是方便步进电机带动阀芯旋转，方便实现机电一体化的可选形式之一。

同样，工质也不限于丙酮，视目标、环境、工况，也可选择其它沸点的工质，只要冷热端有温差，且工质沸点介于温差之间，只是温差越大输出功率越大；热源也不限于开水，视需要可以用油、蜡等蓄热，也可利用余热、太阳能等。

为了提高发动机的功率，可在阀芯的不同平面、相隔一定角度多钻几个配气孔，分别控制多个冷腔形成多“缸”发动机，让各缸按一定相序做功，以至组成阵列。为了平衡热涨、冷缩两冲程的速度不等，可令两气缸的冲程相位相反地工作。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-12 17:19 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 17:05
如果将其发电，根据水的比热和水的重量可以估算出开水降低60°C所释放出的能量，以常见的185升太阳能热水器水箱估算，考虑效率问题也有几度电的功率，供照明、做饭绝大部分家庭足够了，如果想增加功率带动冰箱、空调等，也只需搞个大一点的太阳能热水器也很好解决。
由于方便机电一体化，加用传感器和单片机监控可满足家用环境，应对比如气候、负载变化大的工况，如果功率不能满足需求，单片机程序可部分或全部切换到公用电网，补充其功率不足。
低温差热源的利用，降低了能量储存的难度，古老的保温技术，就能低成本、环境友好地解决巨大能量储存的各种问题。
本方案用波登管、膜盒或微型波纹管等，可做出小温差微型发动机，这在某些领域是有益的。
由于本发明和斯特林发动机一样有类似的工作原理，也具备斯特林发动机所具有的各种优点，所以，它能代替斯特林发动机的应用，特别是制造成本，在低温差热源利用与运行控制方面，以及电能储存方面，更具优点，必将获得更多方面的应用。
作者: YXZ    时间: 2011-11-12 18:30
1kg水温度升高1度要吸收热量4.2KJ，一度电相当于3.6KJ，所以1kg水温度升高1度理论上需要0.00116度电，

反过来说，1kg水降低1度释放4200J的热量，相当于0.00116度电，在不考虑效率的理想情况下，如果，热量流向路径必须经过汽液相变——热涨冷缩的过程，而没有短路浪费，没有摩擦等，就会释放出相当于0.00116度电的机械功，

让1kg水降低1度，散热速度不是瓶颈，
0.00116度电 X180升（kg）X Δ50℃=10.44（度电）

目前工业实践，热机的效率能做到35%以上，机械能转换电能效率在90%，况且，斯特林发动机的效率接近理论值，比目前热机能达到的效率还要高，本方案打折到20%，就是2度电，效益也很可观，为此，值得探索，D个机器出来。



[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-12 18:48 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-13 16:00
斯特林发动机，用的是气态工质，温度、压力、体积这三者遵循理想气体定律，即

PV=nRT

R为常数，如果绝对压力是大气压（atm），体积是立方厘米，R=82.07cm^3 atm/g mol K；如果绝对压力是牛顿/平方米，体积是立方米，R=8.314J/g mol K
T为温度，换算成摄氏温度是℃+273=K
n是摩尔量，可以是零点几，可以是1，可以是2等，1克摩尔等于该物质的分子量的克数。
nR常数可忽略，上式表明：气体的体积、压力与温度成正比，

直观的例子：

一个大气压下，1mol气体温度从35℃加热到60℃，如果体积不变，压力能增大到1.0974Kg/cm^2；如果压力不变，体积能增加到24.58升
——气体温度增加25℃，体积或压力增加的还不足十分之一。这是斯特林发动机不能利用低温差热源作出实用功的原因。

上面计算的前提，是压力增大而气体不被液化的情况，如果压力增加而引起气体液化，就不遵守理想气体定律了。本发动机方案恰恰是充分利用着汽液相变（气、液、固态转变叫相变），因此，斯特林发动机的经验并不适用于此。

举个直观的例子：

丙酮   
沸点(℃)：56.5  分子量：58.08，比重 0.8
58.08克丙酮，液体体积为72.6mml，0.0726升，在1大气压、摄氏0度下，汽化后其体积是22.4升，22400/72.6=308（倍）
就是说，丙酮在56.5度附近温度升降一点点，其体积就会增大308倍，如果体积不变，压力就会升高很多，
这还不包括丙酮气体从0度到56度热涨增大的体积，

总结一下，气体的热涨冷缩，温度变化25度，体积或压力的变化率还不足10%；气液相变，温度升降1度，体积就有308倍的巨大变化。因此，用气液相变做功，在利用低温差热源做功方面，要比纯气体的热涨冷缩优越得多。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-14 18:39 编辑 ]
作者: liuwenbai    时间: 2011-11-13 18:17
老兄，这个阀门制造有难度。

要是制成了，效率肯定会很高。
作者: YXZ    时间: 2011-11-13 22:36
标题: 回复 14楼 liuwenbai 的帖子
你可以把它看作热水龙头，芯上在通孔的平面又加了一对盲孔，芯的一端开槽镶嵌了磁铁。

难度在于气密性上，如果加工精度上不去，加大阀芯内径，让密封距离去补偿精度，请哪位搞机加工的朋友告知，以目前的机加工能力，选多大直径能气密一两兆帕的压力保持0.2秒，成本和性能兼得？

另外，阀芯一端大另一端小，通过研磨能和阀壳能做到长期配合好，研磨损失的量经弹簧推挤去补偿，应该有信心。

批量生产就好办了，用专用绞刀绞孔、整形，玻璃注射器都那么低成本地配合的很好，应该有信心。

还有个路径，就是把步进电机装到阀壳里面，把电线引到阀壳外，这样就少了磁连轴器，耐高温磁铁，对壳体材料也没有非磁材料的限制，不过带来了新问题，电线引出通路的密封，换电机要破坏整个机器的真空，漆包线，电机润滑脂等是否在有机工质下的耐久等

相比较，用磁连轴器的优点要多一些，好在，压力交替变化的太快，每秒60次，目标是用开水的热能，温度不高，压力也就不太大。既然家用，能做到5年以上免专业维护就很好了。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-13 22:55 编辑 ]
作者: 馊了的馒头    时间: 2011-11-14 08:52
标题: 回复 沙发 YXZ 的帖子
:em26:
作者: yanhao08    时间: 2011-11-14 12:46
lz可做个简单的实验来验证下
作者: YXZ    时间: 2011-11-14 13:56
金属膜盒示意图，

金属膜盒同耐热橡胶一样，都是值得探索的技术路径。金属膜盒，散热快，气密好，能保持工质长期不减少。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-14 13:57 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-14 13:59
一些感慨
作者: YXZ    时间: 2011-11-14 14:34
热机的简史
作者: YXZ    时间: 2011-11-14 14:53
继续
作者: YXZ    时间: 2011-11-14 15:18
继续

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-14 17:17 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-14 16:27
继续
作者: YXZ    时间: 2011-11-14 19:20
标题: 回复 17楼 yanhao08 的帖子
这个验证很简单，你找个密闭的钢性容器里面放点纯酒精，接上压力表密封，再弄个温度计放在开水里测量水温，最好一直把开水烧开着，此时水温是稳定的，可以不要温度计，还能防止放入试验材料导致水温降低，放入后等10来分钟，等钢性物体和水温平衡后记下此时压力表的压力，再把它从水中拿出来，放凉到等于室温，再记下此时的表压，比较两次表压，你就知道压力差有多么大了，你也可以换其它沸点低于100度的液体试验，比如氨水、甲醇、乙醚、丙酮、氯仿等，只是你要注意，容器要密封、要耐压，防止跑气、防止爆裂伤人。
你再把里面的酒精烤干，让里面没有潮气，密封，再做一次上面的试验，前者是气液相变的压力变化，后者是斯特林机相同温度下的压力变化，差别有多大，试验后你就知道了。
还有一个更好搞的试验，找个20或50毫升的玻璃注射器，吸满酒精后装针头的那端朝上排掉注射器里的酒精，注意不要回抽针芯，让注射器里没有肉眼可见的空气，然后将装针头的那头封死，将注射器放在开水里，等酒精沸腾后观测针芯位置的变化，因注射器里没空气，大致可以认定是液汽相变，注意别把针芯涨飞了，那点酒精全气化了注射器装不下，还有，液汽相变体积变化很快的，要眼急手快，一有变化就赶快捞出注射器，一支大注射器也十几块钱呢，呵呵，这样你还能看到汽液相变是多么快，缺点是，不是定量试验。同样，再将注射器烤干，将针芯推到头后封死装针头的部分，那里面还有间隙，其体积等于刚才酒精的容积，你再放在开水里，观察那点空气受热后体积的变化。做过后你就知道反差多么巨大。你还能看到最后一点空气放几小时都不消失，那是溶解在酒精里的空气受热后的析出。
当然，你也可以模仿图一的样子，接个玻璃阀门模拟气门，用注射器模拟气缸，用手旋转玻璃阀观察针芯的往复运动。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-14 19:56 编辑 ]
作者: yanhao08    时间: 2011-11-19 01:07
lz有没考虑汽化热对效率的影响。工质由液相变汽相要吸收大量热，而这些热能是工质呈汽相的条件，待做功完成冷却时释放，并不对外做功。从原理讲是工质加热汽化推动活塞对外做功，工质冷却液化再循环。可看成是蒸汽机，故效率不会高的。15%以下的，可能5%，低温时效率更低。以上观点不太成熟，望谅解
作者: YXZ    时间: 2011-11-20 01:25
标题: 回复 25楼 yanhao08 的帖子
和蒸汽机循环有不同点，

本方案工质冷却、冷凝是发生在“气缸”内，在“气缸”内完成汽相到液相的相变，

你知道，汽变液，体积会缩小许多倍——这也是冷缩功，发生在“气缸”内是要作用在“活塞”上的，这点，和蒸汽机不一样，蒸汽机这个过程在冷凝器而不在气缸里，白白浪费掉了气化热那部分冷缩功。

气缸活塞结构不能长期密封工质，会从活塞环的缝隙里跑掉，这，决定了气缸活塞结构的引擎不能利用相变的体积功。本方案，正是针对这些弊端，用波纹管结构密封工质，并完成气缸活塞结构的热到力的转换，工质只能在“缸内”做热涨、冷缩和相变并传输体积功。加之波纹管表面积很大，兼有冷凝器的功能。

既往，解决气缸活塞结构工质逃逸的办法有三，也出现了三种不同类型的引擎：

第一种，斯特林发动机，工质全部用气体。用氢、氦的那种，就用两层结构密封，第一层密封用活塞环，第二层用机器壳体密封，就像冰箱压缩机，用大气作工质那种，丢了大气会补充；

第二种，汽油机、柴油机，不管不顾，吃和排泄全部在大气里；

第三种，蒸汽机，用冷凝器去冷凝、工质冷凝后再补充到锅炉，加之水不值钱，跑光了也容易加。

这些带来了许多弊端，工质逃逸就意味着效率降低，特别是汽、柴油机和蒸汽机，还白白浪费了冷缩功。

随着当代焊接技术、橡胶性能的进步，如当代有，耐1~2个大气压的焊接金属波纹管，耐热200度、气密性好的橡胶，在某些应用方面，完全可以用波纹管的伸缩代替气缸活塞结构，比如用太阳能加热热水，保温储能，晚上再用其热发电。

在技术进步与能源、环境危机相叠加的今天，有条件、有需要制造出这个发动机。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-20 01:57 编辑 ]
作者: yanhao08    时间: 2011-11-20 14:44
LZ的想法是利用汽体冷却收缩的负压来做功，其实也就是大气压或其他弹性蓄能元件来做功。另外，汽体冷却收缩的速度使系统工作频率变低，系统单位功率变小。并且，充当冷凝器的工作室在热气输入时就有强烈的冷却作用。因此，效率又会大为降低。是得不偿失的。
作者: YXZ    时间: 2011-11-20 18:24
不全是，还有液变汽相变中的膨胀功，以及工质沸点到水温这段气体的膨胀功，
作者: YXZ    时间: 2011-11-20 19:15
是这样，

液相变气相的膨胀功+汽受热水加热的膨胀功（斯特林发动机那段，虽然温差小）=膨胀功

汽相变液相的冷缩功+汽遇冷从热水降到大气温度的冷缩功=冷缩功

总功=膨胀功+冷缩功

我用玻璃注射器观察，冷缩过程很快，注射器离开热水，针芯瞬间回缩，玻璃注射器的储热、散热慢，换成金属材料那不更快？




[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-20 19:21 编辑 ]
作者: 铜河    时间: 2011-11-20 19:29
想法多多~~~~~
作者: yanhao08    时间: 2011-11-20 23:06
LZ是误导了自己，所谓“我用玻璃注射器观察，冷缩过程很快，注射器离开热水，针芯瞬间回缩，玻璃注射器的储热、散热慢，换成金属材料那不更快？”是冷缩做功的话，那试试将注射器封入口，拉开推杆后放手，针芯也是瞬间回缩又是谁在做功呢？难道是真空功。其实是手拉开推杆时对大气压在做功，使注射器里行成真空。放手后大气压对推杆的作用。如果LZ的系统在真空中运行的话，也是没有冷缩现象的。
   综合几次交流，建意LZ做个简单的模型来验证下。如斯特林发动机那样简单的模型。祝LZ成功
作者: 馊了的馒头    时间: 2011-11-21 13:41
标题: 回复 沙发 YXZ 的帖子
:em26:
作者: YXZ    时间: 2011-11-21 23:32
标题: 回复 31楼 yanhao08 的帖子
你没看明白，从热水里捞出注射器并没有施加针芯（活塞）任何力，活塞推开是开水加热注射器里残余酒精，酒精汽化推开活塞的，捞出瞬间活塞又回缩了，
这样说，网上那些斯特林发动机模型，也存在空气的冷缩冲程，你看看他们的转速就知道冷缩过程是多快了。

是的，必须实验的，最近忙的晕头转向，学热力学、学ProE、学数学、学Mathematica、看机加工录像、选机床，搞仿真，查物性数据……，头很大。本来，看到这网上做模型、设备的人多，这些人中某人如果有兴趣动手探索，做的好掏钱买，哪知……，本来，就是个斯特林引擎，只是把气缸活塞换成了膜盒结构，工质循环在封闭系统，看来还得自己动手，

最近头痛买什么机床好？车钻铣一体？头痛运动仿真无法给膜盒加上弹簧属性，头痛对数积分，……

目标是有的，用半年做出6缸星形发动机，单缸工作容积50ml，让五百分之一mmol的工质运行……

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-21 23:37 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-21 23:44
争取一月内将六缸1/500模型的运动仿真动画帖到这里，把一些热力学重要数据计算的3D图表贴到这里。
作者: YXZ    时间: 2011-11-21 23:50
标题: 回复 32楼 llzzxxmmwwcc 的帖子
用太阳能热水器里的热水做热源，保温水箱就是大功率蓄电池，如果成功，你家用电自己发，遇到阴雨天没太阳，如果你不想和电老虎打交道，找点柴火烧几桶开水提到楼顶，倒入太阳能热水器，你家照明、冰箱就有电啦……
作者: yanhao08    时间: 2011-11-22 12:22
原帖由 YXZ 于 2011-11-21 23:32 发表
你没看明白，从热水里捞出注射器并没有施加针芯（活塞）任何力，活塞推开是开水加热注射器里残余酒精，酒精汽化推开活塞的，捞出瞬间活塞又回缩了，
这样说，网上那些斯特林发动机模型，也存在空气的冷缩冲程，你看 ...

LZ把大气压忽略了，想想在真空中会冷缩吗？
作者: YXZ    时间: 2011-11-22 14:43
标题: 回复 37楼 yanhao08 的帖子
哥们，你扯远了，注射器是在地面的开水里加热的，同样是在地面冷缩，在这里是有蒸汽压力与大气压力平衡的问题，不然要能轴向变形的波纹管干什么？但是，它是在同一大气压力下工作，天平两边各加1克或2克力，并不影响天平平衡，这种数理分析你懂？另外热胀冷缩是蒸汽本身的属性，石头在海平面平移几米石头不会缩小，是因为没有温差、以及蒸汽本身的属性，石头孵不出小鸡是因为石头没有鸡蛋的属性，懂？
你没搞清热的本质，真空里照样有热胀冷缩啊，只是条件必须是固体，气态在真空里只有热胀而没有冷缩的条件啊，绝对真空就是0 K，分子不振动，连电流都没有，一切气体都变成了固体，没有温差也没有大气压，也就没有热胀冷缩一说。
正因为这些，斯特林发动机的功率，海拔高度变化没有内燃机影响那么明显，

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-22 15:35 编辑 ]
作者: semon    时间: 2011-11-25 11:56
看到这么执着的朋友很兴奋！无论成功与否，都应该给予鼓励和支持！

想问个问题，冷媒进入热缸时会不会因为热缸压力大到压力平衡点造成冷媒不能靠自重回落到热缸形成循环，这种可能性并不大但？？？

如何将热缸每天晚间放入密闭保温的太阳能储水箱内？

不抬杠纯属交流！

semon@tom.com
作者: YXZ    时间: 2011-11-26 23:48
标题: 回复 39楼 semon 的帖子
难度确实不小，好像我在搞永动机，有何建议欢迎畅说，免得钻牛角。
作者: YXZ    时间: 2011-11-26 23:49
你提出的问题我是这样解决的，你看行不行？
作者: YXZ    时间: 2011-11-26 23:57
标题: 回复 37楼 yanhao08 的帖子
工质在冷腔散热后，温度到蒸汽露点以下，工质冷凝，压力会小于大气压，大气压通过波纹管传导压力到工质，露点进一步降低压力进一步减小，你说的对，在冷缩冲程是有大气压参与做功的。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-27 00:15 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-27 00:09
标题: 回复 39楼 semon 的帖子
示意图上，汽液两相工质是用一条通路上上下下的，频率太快的话上下有可能互相干涉，如果干涉的话就建立两条通路，各走各的路，气态出口高液态出口低，借重力和阀芯调度分离，也想过向下的液体通路用棉花之类堵住，让气态的压力穿不透而液态的工质借助毛细力向下，不过这个方案更抽象，这个毛细管就像泥土，需要多长需要实验数据，所以介绍就用了个简明的方案来说明。
第二个问题，热腔一直在水箱里的热水里，不工作时引擎还在水里并不取出。工作与不工作是由阀芯控制的，不工作时就令阀芯的通孔停在不连通冷、热腔的位置。这样，冷、热两腔各自独立，热腔的压力、热能靠阀芯与阀壳的配合密封，因没工质传导，热能也不会浪费。
设想是，在阀芯上装磁性位置传感器，阀芯的旋转频率、是否工作等，都由单片机程序控制，控制阀芯就控制了引擎的工作状态。当然，传感器有若干，比如水箱温度、环境温度、用电是否有负荷等，有用电负荷单片机程序才让步进电机带动阀芯旋转，……
这是个机电一体化的引擎，晚上回家，打开灯开关，单片机检测到有用电负荷，指令阀芯旋转，引擎开始工作，当你关灯后，单片机检测到没用电负荷，它就发出指令让引擎待命，你也可以看到水箱里水温、水量以及计算出的电能还剩多少，等等，工程量浩大，不过这是后话。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-27 09:41 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-27 01:17
别小看热水中的能量，工质合适可产出相当大的压力，然而，可拱选择的工质却很多。
作者: YXZ    时间: 2011-11-27 01:30
许多橡胶，塑料可工作在200以上，这个引擎部分零件可以用塑料做，成本将大大减低。

       聚酰亚胺(PI)长期工作温度在350℃以上，短期可达450℃，是目前工程塑料中耐高温性最好的工程塑料，另外它的综合性能也是其他特种工程塑料无法比拟的，被世人誉为“解决问题的能手”。
　　PTFE 聚四氟乙烯：具有高耐腐蚀能力，最低摩擦系数，耐温-80度---250度之间，可提供配方。氟塑料系列耐高温塑料还包括：聚三氟乙丙烯PCTFE;聚全氟乙丙烯 FEP;可溶性聚四氟乙烯PFA
       PPS 聚苯硫醚
　   PPS在化学和高温环境下表现出优良的综合性能，包括耐磨、高负荷能力和尺寸稳定性。PPS适合的应用领域是使用PA、POM、PET、PEI和PSU有缺 陷而使用PI、PEEK和PAI又造价过高必须以更经济的材料替代的埸合。因TECHRON HPV PPS具有均匀分布的内润滑性，使之表现了优秀的耐磨性和较低的摩擦系数。它克服了纯PPS的摩擦系数大和用玻璃纤维增强PPS造成的运动件对应表面的过早磨损的缺 陷。毫无疑问，这些特点和优良的抗化学腐蚀性能使TECHRON HPV PPS在各种工业设备找到了广泛应用，例如工业乾燥和食品加工烤炉、化工设备、机械轴承和电气绝缘系统等。
　　PE I聚酰胺　　这种高级的聚合物具有突出的热力(长期耐温180℃)、表现出良好的韧性和刚性，具有较高的硬度，很好的耐磨性能、具有突出的电性能，使之极适合用在电气/电子绝缘件方面及在高温下要求有较高强度和刚度的各种各样结构性元器件方面。由于具有较好的抗水解性，使它在医疗器械和分析仪器领域得到广泛应用;同时作为非结晶材料，由于超高熔点使PEI具有良好的隔热性能。PEI还具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能，并可透过微波。
　　PES型材
　　具有出色的热性能和氧化稳定性。经UL确认PES连续使用温度为180℃。不溶于极性溶剂如酮类和一些含卤碳氢化合物。耐水解，耐极大多数酸、碱、脂类碳氢化合物、醇、油及脂类。具有良好的韧性、刚性和耐磨性，具有较高的硬度，具有突出的电性能。
　　PSU型材
　　PSU是略带琥珀色非晶型透明或半透明聚合物，力学性能优异，刚性大，耐磨、高强度，即使在高温下也保持优良的机械性能是其突出的优点，其范围为-100 - 150℃,长期使用温度为160℃,短期使用温度为190℃,热稳定性高。它具有良好的辐射稳定性，较低的离子杂质和良好的耐化学及耐水解性能。
　　PAI型材
　　PAI在较宽的温度范围内还表现出优秀的尺寸稳定性能。该材料多用于耐磨要求极高的场合，例如无润滑轴承、密封、轴承隔离环和往复式压缩机零件。因其固有的耐高温、尺寸稳定性好和良好的机加工性能，常用于高技术设备精密零件的制作。由于其良好的电绝缘性，使之在电气元件领域得到广泛应用。
　　PPO型材
　　用聚苯乙烯加强的聚苯醚属于无定型材料，其工作温度大致为-50 °C到105 °C。它具有高抗冲击韧性，低吸水性，很高的尺寸稳定性以及不易发生蠕变。它的电气性能基本上不受加载的频率影响，因此可广泛运用于电气领域中。优点：良好尺寸稳定性、低蠕变、耐热不形变、高抗冲击韧性、低吸水性、宽频率范围内的良好电气性能、不易水解、易粘接;质量很轻。缺点：不抗碳酸水;典型应用：电气工业用绝缘件、食品工业部件、转轴、滑轮和嵌齿轮。
具体如图，一般指超过常规耐热的塑料就是高温塑料，高温塑料是我们的强项，业内朋友一起探讨：www.plaswide.com QQ 543571950
teflong(ptfe),俗称：铁氟龙，特氟龙。工作温度280，最高温度380。
1、用于低温-196℃，高温300℃之间，具有耐气候性,抗老化。经实际应用,如在250℃高温情况下，连续放置200天，不但强度不会变低，而且重量也不减少；在350℃ 高温下放置120个小时，重量只减少0.6%左右；在-180℃超低温情况下并可保持原有的柔软性。
  2 、非粘着性：表面光滑,不易粘附任何物质。易于清洗附着其表面的各种油渍、污点或其它附着物；浆糊、树脂、涂料等几乎所有粘着物质都可简单地清除；
  3、耐化学腐蚀，能耐强酸、强碱、王水及各种有机溶剂的腐蚀。
  4、耐药剂性、无毒性。几乎可耐所有药剂物品。
  5、具有高绝缘性能（介电常数小：2.6，正切在0.0025以下）、防紫外线、防静电。
  6、防火阻燃。
耐高温塑料有很多种可供选择如：聚醚醚酮PEEK、聚四氟乙烯PTFE、聚苯硫醚PPS、聚酰胺亚酰胺PAI、聚酰亚胺PI等等，要从用途和成本方面考虑选择。
HTN耐温尼龙 LCP液晶聚合物


导热性最好的工程塑料是什么？

传统的塑料多为绝热材料，CoolPoly公司开发的导热塑料为这一领域带来新的契机。CoolPoly公司导热塑料的商业化应用始于1998年，已制造大约上百万制件该产品在多个领域获得成功，广泛应用于各种消费电子、电力电子、汽车、摩托车、照明，医用设备及其它用具等。
CoolPoly导热塑料以工程塑料和通用塑料为基材，如PP、ABS、PC、PA、LCP、PPS、PEEK等。
典型的热传导率范围为1-20 W/m-K，某些品级可以达到 100 W/m-K。这一数值大约是传统塑料的5-100 倍，一般的热传导率只有0.2 W/m-K。这一传导率也与一些金属相当，如不锈钢的热传导率为15 W/m-K，一些铸铝合金的热传导率为 50-100 W/m-K。
与传统材料相比，导热聚合物有较高的耐屈挠性和拉伸刚度，但抗冲击强度较差。主要用于代替一些对制件尺寸有严格要求的微型电子组件、光学组件、机械组件和医用组件的金属或陶瓷制件。当以弹性体为基材时，可用作垫圈、减振器或接触材料。
把塑料成型的简易性与优异的热传导性相结合，可以通过注射成型实现某些金属或陶瓷一样的热传递能力。同时，这一新型材料可以为设计师提供更多的设计自由度，而且制件的重量只有铝制品的一半。利用导热塑料加工可缩短成型周期20%~50%并且其固有的低热膨胀系数可有效减少制件收缩。
作者: 相信相依    时间: 2011-11-27 19:27
标题: 学习了，很感兴趣，只是本人知识欠缺太多！
楼主是哪儿的啊？我真有D这个的想法，设备有点，只是原理还是没真正的吃透哦，方案难以确定！
看看双金属片的原理可以用手吧！！
把此功变成机械能说难也不难，说不难但是也不容易！
需要合理的结构！！

[ 本帖最后由 相信相依 于 2011-11-27 19:29 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-27 23:51
标题: 回复 46楼 相信相依 的帖子
陕西汉中，稍等，正在做计算机运动仿真，等定型后我会把图纸贴到这里，并说明原理与关键点，达不到要求怎样变通等，大家一起来实践完善，还想，有时间也把贴子整理下，只是该做的事很多，忙得晕头转向的。
如果哪位大侠能帮做热力学仿真那就太好了。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2011-11-27 23:54 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2011-11-28 00:06
视频贴不上来，怎样搞？
作者: YXZ    时间: 2011-11-28 00:26
仿真的几张图片
作者: 兔子    时间: 2011-12-2 10:36
汉中的，我是西安的
作者: fjs502    时间: 2012-1-13 19:53
楼主的想法比较新颖，不过我认为效率比较低。
原因如下：拿1000克20度的水来说，比如水在一个大气压下烧到100度，水开了，这时水的蒸汽压等于大气的压强，为1.01*10的5次方帕，这时消耗的能量主要用于把液态水变成气态水。
吸收热量为4.18*（100-20）+4.18*539=334.40 +2253.02=2587.42千焦每千克
这个2587.42千焦每千克是什么意思呢，就是说每千克20度的水的水吸收2587.42千焦的热量才能全部变成1000克一个大气压下的水蒸气，这个过程压力是不改变的，一直是一个大气压。没有压力差如何做功

另外你说的冷凝过程中，靠大气压做功，可以推演一下：
1000克水蒸气体积是多少，按气态方程来说，水的分子量是18，就是说1000克水蒸气体积为1000除以18再乘22.4=1244。4升
不考虑摩擦等损失，做功为9.8*10*1244.4=121951焦耳=121.951千焦耳
再和前面的热量2587.42比起来，效率为4.7%

至于楼主说的注射器内留微量酒精的情况，这时酒精已经不是单纯沸腾的情况，而是沸腾后进入了饱和蒸汽区。

楼主如果确实要研究低温热机，建议拿氨水来做研究，氨气在常温下1体积水可以吸收700体积氨气

[ 本帖最后由 fjs502 于 2012-1-13 19:57 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2012-1-18 23:50
标题: 回复 51楼 fjs502 的帖子
至于计算和结论，一蹋糊涂，怎能用理想气体方程来计算汽液相变功？
前面已经讲得很清楚了，建议，先看清是什么问题，然后再谈，好吗？

氨水作工质是很好，这个前人早有研究成果，你搜“卡琳娜循环”可了解详细。

氨水在常温和开水区间，就有几兆帕的压差，波纹管业余制作，耐压是否能经受得住？怎样在耐压与冲程之间折中？最高境界虽好，但骨头难啃，作为起步，还是选压差小的工质，比如丙酮、乙醚，容易成功。

建议，要谈论，先搞清你要谈论的是什么，然后再动嘴，其实，动手试验要比动嘴强万倍，如果都像前面的做派，张冠李代，作嘴上的巨人，行动的侏儒，浪费，情愿此帖沉底。




[ 本帖最后由 YXZ 于 2012-1-19 00:24 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2012-5-19 10:57
动画，GIF格式，本网站不支持，到我QQ空间里 看，链接：
http://user.qzone.qq.com/896723178/main#!app=4

[ 本帖最后由 YXZ 于 2012-5-19 13:20 编辑 ]
作者: dxq100    时间: 2012-5-21 12:37
阀的详细结构图有吗
作者: YXZ    时间: 2012-5-23 21:56
标题: 回复 55楼 dxq100 的帖子
阀的尺寸根据波纹管的冲程决定，冲程内能关闭和打开配汽阀就行，这种结构的好处就是能限制冲程过长破坏波纹管。
作者: YXZ    时间: 2012-5-23 21:57
阀结构示意
作者: YXZ    时间: 2012-5-23 22:27
也可以把它看成蒸汽机，只是它的工质是氨水或其他低沸点多元工质，而不是水，这样它就能运行在100度以下的温差中，从而用水的保温（蓄热，当然也可以用其他储热更好的物质来蓄热，如蜡、油、溶化的盐等）来保存能量而不用昂贵的蓄电池。和蒸汽机不同的是工质不排出到大气，也不会逃逸到气缸外的死腔而造成浪费工质、或造成工质不够用。——它的革命性，如大量低温热源的利用等，而不仅仅只体现在结构改变那么一点点优点上。

当然，蒸汽机的效率很低，上图只为直观地说明波纹管等结构代替气缸活塞结构的原理过程，以及它所带来的优点，需要说明的是，他经适当的结构变形也完全可以用在斯特林发动机上，斯特林发动机的效率是很高的。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2012-5-23 23:03 编辑 ]
作者: YXZ    时间: 2012-5-23 22:32
用耐高温橡胶如硅橡胶作波纹管有其许多优点，但它的缺点是漏气，就像车胎漏气一样，橡胶的漏气率比较低，开始实验时用不着那么高要求，工质加多几天内是跑不完的，这个问题可以通过橡胶渡金属膜来解决。
用金属波纹管（膜盒）就不存在漏气的问题，当然他也有其缺点，比如成本高。

总而言之，贵在实践、优选。

[ 本帖最后由 YXZ 于 2012-5-23 22:50 编辑 ]
作者: RangeRover    时间: 2012-9-28 15:13
顶
作者: 西风独伫    时间: 2012-11-6 20:40
明白意思了，就是合用的波纹管不好找，阀门也是个关键，驱动也得耗功。锥形铜阀或是电磁旋转阀前者机械部分和后者驱动部分复杂些
作者: ldfa    时间: 2012-11-15 03:28
你没真正解决工质循环问题。
作者: 想飞翔的小鸟    时间: 2012-12-20 16:55
不错
作者: williow    时间: 2013-1-26 11:46
YXZ的新型外燃机 ，有一个关健问题，下方高温产生的气态工质在阀门打开后，遇上方冷腔后产生
1，冷凝收缩，无法彭胀。2，高温气态工质会加热上方冷腔，冷热腔温差会逐渐变小，最终上下腔达到温度平衡。
williow  26/1/13
作者: 心在飞    时间: 2013-1-26 18:39
好像和厉害的样子
作者: 安徽无极    时间: 2013-1-31 23:13
的确是很厉害的样子
作者: kingM    时间: 2013-2-20 12:52
传统热能动力机械领域，如果是比较浅显的情况下，应该是该发明的早已都被发明，该出现的早已都出现，除非确实是有一些思维上的盲点没被涉及。
此外一点，这个机器即便能运行，金属的疲劳寿命如何解决，折返几百万次对发动机来说是一小会的事，可对金属的疲劳寿命这早就到寿命极限了，
作者: DFMX360    时间: 2013-3-2 00:53
高压热气直接喷入工作冷腔，效果极差，不会有多大机械动力输出，失败的设计。
作者: 灰机哥哥    时间: 2013-3-27 17:59
太高端了 呵呵
作者: fjs502    时间: 2013-5-2 18:49
怎么又把这个帖子顶起来了，效率很低，大家知道海水发电吧，效率才百分之二，三的样子。这个和海水发电系统类似




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