[INFERION]

Кто не мечтал изобрести вечный двигатель ? Да вот беда - закон сохранения массы и энергии мешает. Хотя... как-то же вселенная умеет брать энергию из неоткуда в кредит, попользоваться ею и вернуть обратно? А слышал ли кто из вас о так называемом демоне Максвела, двигателе Сциларда? Всё это интересная теория, казалось бы реализуема, если бы не слишком низкий уровень развития современных технологий...

Мы добываем уголь, сжигаем нефть, пытаемся поймать ветер, солнечные лучи и т.п., а то, что нас окружает три сотни Кельвинов дармовой энергии - так и остаётся без внимания. Представим на минуту, что у нас есть некий чёрный ящик, который способен охлаждать окружающую среду. Как кондиционер, только полностью перерабатывающий полученное тепло в электроэнергию, а не выбрасывающий его через конденсатор в атмосферу (или комнату, в случае холодильника):
- Мы хотим скупаться в горячей воде, зимой, и прогреваем воду таким тепловым насосом, отбирая энергию с улицы. Искупавшись мы её возвращаем через строчные воды.
- Мы хотим пользоваться фонарём, не требующим подзарядки. Внутри стоит такой чёрный ящик, и сам же поглощает всё выделившееся из-за не 100% эффективности тепло, лишая нас необходимости в охлаждении и использовании эффективных источников света. Для работы такой фонарь отбирает тепло у окружающей среды, остывая ниже её температуры, а затем вместе со светом возвращает эту энергию обратно.
- Мы хотим пролететь на самолёте 1000км не израсходовав ни грамма топлива - охлаждаем встречный поток воздуха, отбираем энергию и тут же возвращаем её обратно через турбины, чтоб поддерживать тягу и возможность, собственно, лететь. То же самое касается и наземного транспорта.

Сколько именно вокруг нас этой потенциальной энергии? Давайте прикинем. Допустим у нас есть куб воды - 1 тонна. С температурой 20°C. Мы её захотели охладить до 0°C. И получим мы 4,183кДж*1000кг*20°C=83,66мДж (23,24кВт/ч) энергии. Это куб, 20 градусов. А охладить можно её ещё на 273 градуса! А если у нас не куб, а океан? Воздух тоже весьма теплоёмкий и плотный. А ещё его МНОГО...

Теперь самое интересное - возможно ли собрать такую машину? Какие законы термодинамики будут нам мешать? Существует очень простая и в то же время фундаментальная формула, оценивающая эффективность тепловой машины: http://ru.wikipedia.org/wik...
Q=(Тн-Тх)/Тн - по ней можно вычислить, сколько тепловой энергии машина преобразует в механическую, а сколько попадает в холодильник. Этот процесс реверсивный. Мы будем затрачивать столько же механической энергии, чтоб перекачать тепло в обратном направлении (так и устроены холодильники).

Теперь попробуем представить две такие машины, соединённые подобно мотору с генератором, которые должны сами себя питать и вращать. В случае с мотором и генератором это, понятное дело, не сработает. А что мы получаем в данной ситуации? Двигатель Стирлинга преобразует разницу температур в механическую энергию, а остаток тепловой энергии, попавший в холодильник, забрасывается тепловым насосом (по сути ещё один Стирлинг) обратно в нагреватель. Попробуем рассчитать:

Предположим, что машина заправлена азотом под давлением 25 атмосфер. Температура холодильника при этом не может опустится ниже, скажем, -140°C. Температура нагревателя - окружающая среда (20°C). Q=160°C/(273+20°C)=0,546 - это термодинамическая эффективность идеальной машины в нашем случае. Т.е. если нагреватель даст 1кВт энергии, то 546Вт уйдут на вал мотора, а 1000-546=454Вт попадут в холодильник. Температуру холодильника необходимо поддерживать, поэтому энергию эту нужно куда-то деть. Логичнее всего вернуть её нагревателю, чтоб она прошла ещё один цикл, затем ещё один, и в конце концов переварилась полностью в механическую. И так, у нас есть 454Вт тепла, которые нужно "закинуть" на 160 градусов вверх. Тепловому насосу для этого придётся израсходовать 454*0,546=248Вт энергии, полученной от двигателя. Двигатель нам дал 454Вт, а насос забрал 248Вт. Эта мощность вернётся в нагреватель вместе с перекачанным теплом. Таким образом у нагревателя мы забрали киловатт, и вернули 454+248=702Вт энергии. 298Вт механической энергии "лишние", а нагревателю придётся восполнять свои запасы тепла из окружающей среды...

Тут вроде бы всё работает, так почему же великие умы до сих пор не построили такую машину? На мой взгляд ответ прост - степень термодинамического совершенства современных тепловых машин ниже критического уровня (он около 0,. Они работают слишком неэффективно, чтоб оставалась избыточная энергия. Так например у нашего холодильника этот показатель всего 0,2...0,5. Это значит, что 50...80% энергии он расходует на собственный нагрев, шум, вибрации и износ. Добиться показателя в 0,8 и выше очень трудно, но я не думаю что невозможно в наши дни. Турбины дают показатель в 0,92. Реализовать цикл Карно в домашних условиях можно двумя роторными насосами и системой медных трубок. Для описанной мною тепловой ловушки понадобится две такие машины - 4 пластинчатых роторных пневмомотора и немного меди. Система похожа на вот эту: http://www.nkj.ru/archive/a...

Такие вот идеи крутятся в моей голове. Надеюсь найдутся заинтересовавшиеся и кто-нибудь что-нибудь добавит...

[Кошкодав]

А представляете сколько энергии содержится в человеческом теле, если посчитать её по формуле Эйнштейна Е=МС2?

[INFERION]

Кошкодав, до аннигиляции материи мы ещё не доросли. Когда дорастём - у нас и запросы будут соответствующие. Материю мы не только будем разлагать, но и наоборот - синтезировать из энергии. Термодинамика куда проще и понятнее, к тому же до сих пор широко используется, а тепло является очень удобным, доступным и возобновляемым источником энергии. Я уже молчу о том, что все виды энергии рано или поздно превращаются в тепловую, а это значит что КПД большинства устройств можно поднять до 100% за счёт утилизации выделяемого ими тепла.

[lux-rc.com]

не стеб, кино затягивает

Прямая ссылка на видео YouTube

Прямая ссылка на видео YouTube

[lux-rc.com]

а тут нужно трогательно прослезиться

Прямая ссылка на видео YouTube

[lux-rc.com]

Фонарь на столовой ложке этанола!

Прямая ссылка на видео YouTube

[John Jack]

Стирлинг хорошо, только сложно. Технологически, чтоб мощность и эффективность.
Вечный двигатель плохо. Тепловой насос натянет всегда энергии меньше, чем получится при использовании его тепла в тепловом двигателе.

[lux-rc.com]

Спасибо топикстартеру за отличную тему расслабить мозги и отвлечься.

Тут такое дело. В неугомонной башке постоянно родятся "бизнес идеи", которые почти все успешны и работают, но своих рук на все не хватает, а чужих маловато пока чтобы хвататься за всё. Но эту уж очень жалко вот так выбросить и забыть.

Короче есть идея, давайте попробуем совместными усилями приподнять. Мне кажется она вполне имеет шансы.

Стирлинг машинки оказываются довольно популярны у "полочных" хоббистов. Даже китайцы их собирают и продают по китайским меркам за довольно большие деньги -

http://www.hobbyking.com/ho...



Мне как технофанату штуковина эта нравится. Но покупать себе не хочу. И в подарок врядли буду в силу очевидной бесполезности игрушки. Большого вау эффекта она не производит. Но даже в таком виде оно продается и по всей видимости неплохо поскольку в инете этих машинок как грязи.

Нам надо только слегка доработать машинку в таком же винтажном стиле. Вместо бесполезно вращающегося ротора мы вращаем ротор генератора, трехфазного, безколлекторного, далее выпрямляем и статабилируем и питаем этим какой-нибудь CREE XM-L в винтажном абажуре.

Все действо оформляется в виде настольной лампы. В центре под абажуром у нас тарахтит стирлинг на ложке спирта. И все это светит.

Практический смысл от этой штуковины более чем понятный. Это не свечка, это куда более убедительный источник света для России 21 века (у нас тут постоянно вырубает свет)

[lux-rc.com]

я тут еще минуту подумал, вспомнил как оно обычно бывает когда вырубает свет в районе, стаб питающий светодиод должен иметь USB и выход 5 вольт для подзаядки телефона. Телефона во время блекаута хватает от силы на полдня. Никто к нему специально не готовится и поэтому понятное дело фонари все пустые, телефон заряжен на половину ну и так далее.

тут получается не просто сувенир для полки, а девайс, который вполне может сослужить добрую службу на время когда цивилизация нас ненадолго покидает. И телефон зарядить, чтобы ремонтеров вызывать. И лампа света более чем хватит чтобы и книжку почитать и кое-какие дела поделать.

надо то всего - выйти на производителей винтажных стирлинков и доказать у них кое-каких деталюшек в том же стиле, ну подставку побольше, шест и каркас абажура. Генератор - подходящий по размерам бк. Схемка - несложная, многие из нас за вечер набросают.

по-моему надо делать, что думаете

Сорри за офф. Если тема не гнилая - перенесите ее кто может в отдельное место.

PS. Оригинал движок из видео с лампочкой

[INFERION]

 Сообщение от John Jack :

Стирлинг хорошо, только сложно. Технологически, чтоб мощность и эффективность.

А по мне так ничего сложного в нём нет. К холодильному оборудованию запчастей как говна, в качестве насосов можно использовать пневмомоторы, компрессоры от автомобильных кондиционеров и т.п. То, что любители делают хрень игрушечную - тоже верно. Меня такие игрушки не привлекают, поэтому и игрушечные Стирлинги не интересуют. Если собирать, то что-то серьёзное, уровнем не ниже взрослой холодильной установки.

 Сообщение от John Jack :

Тепловой насос натянет всегда энергии меньше, чем получится при использовании его тепла в тепловом двигателе.

А если наоборот, как я в топике описал? Сначала тепловой двигатель вырабатывает энергию, а затем уже тепловой насос возвращает объедки, которых значительно меньше. Поскольку законы для двигателя и насоса одни, то и пропорции затрачиваемой/вырабатываемой энергии от количества тепла одинаковы (без учёта степени термодинамического совершенства системы, которое допустимо опускать до 0,.

 Сообщение от lux-rc.com :

Короче есть идея, давайте попробуем совместными усилями приподнять. Мне кажется она вполне имеет шансы.

У игрушек низкая эффективность, а нормальную машинку собирать неоправданно дорого даже для игрушки. Если хочется преобразовать тепло от свечки в светодиодный свет - такие приблуды уже есть, и работают они на Пельтье. А если реально интересует генератор - продаются дизели на киловатт . Вполне себе компактные, и тихие.
Я бы с радостью собрал такую "игрушку", работающую вообще без топлива. Но требования к качеству такой игрушки чуть ли не турбины заставляют рассматривать, а это уже не по карману любителю...

[lux-rc.com]

 Сообщение от INFERION :

Если хочется преобразовать тепло от свечки в светодиодный свет - такие приблуды уже есть, и работают они на Пельтье. А если реально интересует генератор - продаются дизели на киловатт . Вполне себе компактные, и тихие.

нет, вы не поняли идею. Дизель я на балкон не поставлю. Даже бесплатно не возьму. А вот машинке вроде тех, что продаются на ministeam.com, только в виде настольной лампы и USB для зарядки телефона - буду рад. А с тяговооруженностью там все в порядке, ну ютубе полно забавных видео где такими машинками и вентиляторы крутят, и довольно большие и увестстые детские карусели. 100мА-200мА на диод сделает даже без калькулятора понятно

[INFERION]

 Сообщение от lux-rc.com :

нет, вы не поняли идею.

Идею то я понял, но считаю единицы процентов КПД (если не доли процента) - нерациональной тратой горючего. Лучше разжиться метанольным топливным элементом...

[lux-rc.com]

не, туфта, не пойдет :-)

Хотя на этом принципе есть проекты на вид серъезные

Прямая ссылка на видео YouTube

[Mikkilighter]

Я кажется понимаю как Емеля на печке путешествовал, про щуку приврал конечно, чтобы реалистичнее было

Интересно, какой был бы дизайн автомобилей 21века, если бы развитие получили только двигатели внешнего сгорания...?

[blindnick]

INFERION, поищи демона сократа, чтобы остальные демоны не докучали

[INFERION]

 Сообщение от Mikkilighter :

Интересно, какой был бы дизайн автомобилей 21века, если бы развитие получили только двигатели внешнего сгорания...?

Не думаю что сильно бы отличался. Но у ДВС эффективность выше, у него ведь температура сгорания смеси - 2000°C и выше. Это ни в какое сравнение не идёт с сотнями у двигателя внешнего сгорания. У ДВС потери в основном на трение и передачу тепла стенкам камеры сгорания. Ещё у него лучше динамика и меньше проблем с холодильником.

 Сообщение от blindnick :

INFERION, поищи демона сократа, чтобы остальные демоны не докучали

Поискал - всё равно продолжают докучать. Термодинамика давно и хорошо изучена, и тут она работает. Халявой пахнет, как такое может не докучать?

[AVSel]

Можно поступить проще. Взять алюминиевый стержень и покрыть его составом хорошо поглощающим ИК излучение. Затем берем алюминиевый цилиндр, и изнутри покрываем составом хорошо отражающем ИК излучение. Запихиваем стержень в цилиндр, стержень поглощает ИК излучение от цилиндра, а цилиндр отражает ИК излучение от стержня обратно. В итоге получаем разность температур между стержнем и цилиндром, которую уже можно использовать для выработки электроэнергии.

Интересно, кто-нибудь пробовал проделать такой опыт?

[John Jack]

 Сообщение от INFERION :

А по мне так ничего сложного в нём нет. К холодильному оборудованию запчастей как говна, в качестве насосов можно использовать пневмомоторы, компрессоры от автомобильных кондиционеров и т.п.

Вот именно, пока не пытаться сделать — ничего сложного. Сложности начинаются потом, когда надо получить эффективность. А это лёгкий газ (водород или гелий), большие температуры и большие давления.

 Сообщение от INFERION :

Сначала тепловой двигатель вырабатывает энергию, а затем уже тепловой насос возвращает объедки, которых значительно меньше. Поскольку законы для двигателя и насоса одни, то и пропорции затрачиваемой/вырабатываемой энергии от количества тепла одинаковы (без учёта степени термодинамического совершенства системы, которое допустимо опускать до 0,.

А без разницы. Законы одни, а КПД надо вычитать и там, и там.

 Сообщение от INFERION :

но считаю единицы процентов КПД (если не доли процента) - нерациональной тратой горючего.

У Стирлинга КПД теоретически выше, чем у парового двигателя. При этом без конденсаторов и вообще без круговорота рабочего тела. Только нужны гелий, высокое давление и высокая температура.

 Сообщение от AVSel :

Взять алюминиевый стержень и покрыть его составом хорошо поглощающим ИК излучение.

Можно поступить даже проще. Взять алюминиевый стержень, и покрыть его составом, хорошо поглощающим ИК излучение. И подождать, пока он сам нагреется.

[INFERION]

 Сообщение от AVSel :

Можно поступить проще.

С таким же успехом можно поступить ещё проще - ничего вообще не делать и результат будет аналогичным, потому что:

 Сообщение от AVSel :

Взять алюминиевый стержень и покрыть его составом хорошо поглощающим ИК излучение.

А так же хорошо излучающим это же излучение. Чёрное тело оно и у солнца чёрное...

 Сообщение от AVSel :

Затем берем алюминиевый цилиндр, и изнутри покрываем составом хорошо отражающем ИК излучение.

Допустим, диэлектрическим зеркалом можно вернуть на стержень 99.999% излучения.

 Сообщение от AVSel :

Запихиваем стержень в цилиндр, стержень поглощает ИК излучение от цилиндра, а цилиндр отражает ИК излучение от стержня обратно.

Теперь вопрос - откуда это ИК излучение там возьмётся, если этот же цилиндр и излучать будет не более 0,000...%? Зеркало то работает в обоих направлениях, как и покрытие на стержне. Стержень будет излучать ровно столько, сколько и поглощает.

 Сообщение от AVSel :

В итоге получаем разность температур между стержнем и цилиндром, которую уже можно использовать для выработки электроэнергии.

Это просто термос (если, конечно, между стенками вакуум), изолированный от внешней среды. У каждого дома такой есть, и энергию он не вырабатывает .

 Сообщение от AVSel :

Интересно, кто-нибудь пробовал проделать такой опыт?

"Пробуют", и продолжают успешно "пробовать". В промышленных масштабах и с доступными обычным смертным компонентами. Называется такая штука солнечным коллектором на вакуумных трубках: http://www.star-energy.com....
Тут пошли чуть дальше - используется селекция излучения. Конечно с дешевыми фильтрами, но кое как работает. Суть в том, что у солнца спектр излучения отличается от спектра нагретого до более низкой температуры тела. Вакуумная трубка работает как термос для тела, разогретого до невысокой температуры (сотня градусов, или около того) за счёт того, что покрытие отражает длинноволновую часть ИК излучения. А вот более короткие волны спокойно поглощаются этим же покрытием. Но тут используется высокопотенциальная энергия, более горячего тела. Разница с обычным радиатором лишь в том, что контакта с холодной атмосферой нет, поэтому удерживать полученное тепло проще.

[INFERION]

 Сообщение от John Jack :

Вот именно, пока не пытаться сделать — ничего сложного. Сложности начинаются потом, когда надо получить эффективность. А это лёгкий газ (водород или гелий), большие температуры и большие давления.

Турбины давно переплюнули этот рубеж (0,88...0,92), так что:
1. Теоретически это возможно?
2. А практически, с текущим уровнем развития машиностроения?
Вот именно эти два вопроса меня и интересуют, а не вовсе "это невозможно сделать дома на коленке, если у тебя растут руки не с того места и нет денег"...

 Сообщение от John Jack :

А без разницы. Законы одни, а КПД надо вычитать и там, и там.

Значит теория никогда ничему не учила и мы строим машины без неё? 20% потерь и там и там сохраняют работоспособность. А потерять мы можем уже сегодня всего по 8...12% и там и там. Это для тех, кто смотрит лишь на практику. Поднимают эффективность машин, между прочем, именно те, кто изучают теорию и понимают механизмы потерь. Да, проще вообще не стремится ни к чему и продолжать жить в каменном веке. Но лучше ли? Несколько столетий назад мир решил что нет...

 Сообщение от John Jack :

У Стирлинга КПД теоретически выше, чем у парового двигателя.

Теоретически КПД выше там, где разница температур больше. И не важно какой цикл или рабочее тело. Разница только в конкретной реализации машины. Так вот у любительских конструкций КПД ничтожный - игрушечный. У серийного ДВС или кондиционера он значительно выше. Именно об этом я тут и говорил - нечего ровняться на любителей, делающих игрушки. Для них теоретический максимум - нечто недостижимое и непонятное, в отличии от промышленности, где инженеры видят и учитывают каждый процент потерь на турбуленции и инерции газа, на паразитных утечках тепла и т.п.

 Сообщение от John Jack :

При этом без конденсаторов и вообще без круговорота рабочего тела. Только нужны гелий, высокое давление и высокая температура.

Вот потому-то он и нужен, что масса из-за отсутствия круговорота мешает. Это недостаток, а не преимущество. Приходится преодолевать инерцию - общая черта всех Стирлингов. А ещё есть там такая штука, как мёртвый объём - тоже неприятная штука. Возвратно-поступательные движения в утиль. С ними высокой эффективности и не будет...

 Сообщение от John Jack :

Можно поступить даже проще. Взять алюминиевый стержень, и покрыть его составом, хорошо поглощающим ИК излучение. И подождать, пока он сам нагреется.

А как обмануть законы физики? То, что хорошо поглощает - так же хорошо и излучает...