FolyadékDugattyúsBetaStirling

Lásd még: membrános BetaStirling

A folyadékdugattyús alfa-stirling sem érdektelen (pláne kipufogógázra, 400C körüli meleg oldallal).

A mai nagy hőmérsékletű hidraulikaolajokkal és úszó fedéllel a FolyadékDugattyúsEricssonCiklus is érdekes lehet !

elõadás-videofelvétel: Gál Marcell: használható beta Stirling terv (1kW feletti): a gyakorlati megvalósításra ad ötleteket, költségbecsléssel. Említi miért növekszik négyzetesen a költség ahogy a delta-T csökken. Aki Stirling vagy Ericsson gép készítését tervezi, feltétlenül nézze meg.

Ha nincs jó ötletünk a dugattyú kialakítására, keressünk teherautó légrugót. 300 mm-es furat és löket (nem konkrétan ez, de hasonló méret létezik) esetén 21 liter a lökettérfogat.

img src="http://ideje.hu/images/Energy/StirlingMotor/liquid_piston_Beta_Stirling_m.jpg" alt="liquid piston beta stirling engine"

img src="http://www.ideje.hu/images/Energy/StirlingMotor/Beta_Stirling_liquid_piston_bent_container_m.jpg" 

Számos lehetõséget ad, ha a nagy (hidegoldali - beta stirlingnél melegoldali nincs is) munkadugattyú folyadék (pl. víz vagy hidraulikaolaj) ami mint hidraulikus áttétel közvetít - pl. egy teflongyûrûs dugattyú felé (ami mondjuk 120mm-es saválló csõben jár). Ezzel rögtön egy áttételt is meg lehet valósítani, pl 1:3 átmérõ esetén 1:9 áttételt, vagyis 0.1m => 0.9m lökethosszt, 12500 N => 1389 N erõt. Ez a VezérműTárcsa szerkezet súlya szempontjából nem mellékes.

Víz-levegõ és víz-hidrogén esetén is vizsgálni kell a parciális nyomást 1-2 bar közegnyomás esetén, a termodinamikai hatásfokromlást (és a "hidrodinamikait", azaz az áramlás miattit is).

10L lökettérfogat és 40kPa nyomáskülönbség (mondjuk 1.1 és 1.5 bar) esetén 400J az egy ütem munkája. 60 RPM esetén 400W. Ezeknél a kialakításoknál ha a vezérmûtárcsa elég erõs (küllõkkel erõsítjük), akkor akár magasabb induló nyomás, mondjuk 250 => 400 kPa is elérhetõ, ami 1500J környékére tornázza fel a munkát.

Hõátadás növelése:

• 2 tartályos Beta Stirlinggel (a fenti rajz szerint egy LPG- vagy hidrofor-tartályt ferdén kettévágunk)
• hõálló zártszelvényekben vezetve a füstgázokat (ill. a szekunder levegõ kései adagolásával) az égés részben ezekben történhet
• 60x20x1,5 mm-es (1,857 kg/m italonox) esetleg több sornyi 30x10-es zártszelvényekkel nagy felületet kialkíthatunk, >3m²  / m² -t.
  • az elérhető mechanikus teljesítmény ezzel levegő munkaközegnél kb 8-10kW / m2-re, H₂ esetén 20kW / m2-re növelhető. Ezzel már lehet mit kezdeni.
• tovább segít a H₂ közeg: ami ebben a gépben nem tud kiszökni, mert a víz tömít. (a víz csepegése nem gond).
• pláne, ha nem 100-150 kPa között hanem néhány bar nyomáson dolgozunk (ez a hõátadást is javítja)
• ezekkel a két tartályba minden bizonnyal be lehet vinni 5-7kW hõt, amivel az 1kW feletti teljesítmény reálissá válhat (a 1.5 kW persze már álomszép)
• lehet, hogy a tartályok felhasználása felesleges. Gyorsabban eredményt tudunk elérni ha célirányosan elkészítjük a "vályú"-t.
  • m2-enként 0.01m3 hõálló anyagfelhasználás esetén: 80 kg * 3 EUR / kg = 240 EUR / m2. Sima acél is kell hozzá, de az olcsóbb, azzal együtt kb. 400 EUR / m2, munkával együtt kb. 1000 EUR /m2 (az összeszerelési költség persze tömeggyártással leszorítható) vagyis nagyban 200 EUR / kW alá lehet menni (talán 100 EUR / kW környékére is). Persze szoba-méretû hengerekrõl beszélünk.
  • Hozzájön még az elektromos generátor, ami ~80 EUR / kW. Vagyis 300 EUR / kW alatt készíthetõ ilyen erõmû. Különösebb turbinatechnológia nem kell hozzá (a gázturbinával ellentétben).
  • Alighanem errõl beszélt Robert Stirling 1876-ban (86 évesen), amikor azt mondta, hogy bárcsak a Bessemer acél pár évtizeddel korábban találtatott volna fel; Majd egy másik korban más sikerre tudja vinni a koncepciót. Ez a kor alighanem elérkezett.
  • adott hõmennyiséggel 35% => 1kWe gép(egység, mondjuk egy erõmû 1/1000-e) helyett 40% hatásfok => 1.14 kWe azt jelenti, hogy (40 év alatt 1kW * 350000 óra = 350 MWh helyett +14%) mai áron ~14 MFt helyett 16 MFt elektromos energia nyerhetõ ki ). A 2 MFt különbség ~2300 kg hõálló anyag értéke. Miközben kW-onként csak kb 16-20 kg hõálló anyag kell a géphez (a teljes anyagmennyiség az olcsóbb acéllal/vassal együtt ~ 50 kg / 1000W vagyis 20W / kg). Igaz, a kWe fogyasztói árával számoltunk, és a példában reálkamattal (ami sok kisembereknek szánt befektetés esetén csak látszólag pozitív, valójában negatív, pláne a kWe -hoz mérve) nem számoltunk, érezhetõ, hogy ennyi anyagot megér a jó hatásfok (gázturbina esetén a regenerátor) stabil erõmûben.

---

 Mechanikus vezérlés

A kéthengeres gépet lehet

• egyfázisban, közös munkadugattyúval készíteni: 2 vagy 3 vezérmûtárcsával (mert a kiszorítókat vezérelheti ugyanaz a tárcsa)
• fáziseltéréssel, külön munkadugattyúval készíteni 4 vezérmûtárcsával

---

Regenerátor

Ügyelni kell arra, hogy a regenerátorból kifollyon a folyadék a hideg részbe.

---

Hidrogénnel feltöltés

• teletöltjük tiszta vízzel
• a fémházat negatív potenciálra kapcsoljuk
• a segédtérbe +3V-os elektródát teszünk. Az O2 kifelé távozzon. A H2 maradjon benn. Idõigényes folyamat.
• miután elég H₂-nk van a hengerben, a vizet több lépésben fagyállóval tudjuk töményíteni.
  • Nem fog befagyni, és a parciális nyomás is csökken (etilén glikolra van erre táblázat ??)

---

Továbbá a szabályozástechnikai

kihívásokat meg kell oldani (szintszabályzás kapacitív vagy ellenállásos szintmérõvel nem lehet nagy kaland: érzékelõ: egy autó benzintank szintérzékelõjét talán fel lehet használni vagy készíteni lehet két szigetelt vagy szigeteletlen vezetékbõl). A víz munkadugattyú megakadályozza a hidrogén elszökését, és kényelmessé teheti a gázzal való feltöltését (tele kell tölteni vízzel, és egyenárammal H2-t fejlesztve kiszorítani a vizet, ügyelve, hogy az O2 kifelé bugyborékoljon, mert felrobbantani mégsem akarjuk!).

---

Folyadékszivattyú: speciális esetben ha folyadék szivattyúzása a cél, egy vagy több sorbakapcsolt szivattyú (néhány visszacsapószelep vagy forgószelep vagy másmilyen szelep kell hozzá) segítségével forgómozgásba (vagy elektromosba) alakítás nélkül is tudunk szivattyúzni.

Megfelelõen a kút felé téve tudja rángatni a hagyományos mélykútszivattyú acélsodronyát is. (igaz, annak talán jobb a 10cm-es munkalöket, mint a nagyobb - más "pohárméret" és hossz tartozik hozzá).

 

 

---