Sterlingmotor beräkningsöverslag

[bjornj]

Detta inlägg kanske inte riktigt passer in I detta forum men det kanske ändå kan intressera någon.

Jag har några gånger försökt mig på att bygga små sterlingmotorer av LTD typ ( low temperature differential) med
mycket blygsamt resultat. De orkar nätt och jämt dra runt sig själva trots väldigt hög tempskillnad.
Jag har nu försökt att göra några amatörmässiga försök att beräkna tryckförhållandena i maskinen.
Det vore roligt om någon kunde kolla på dem och förklara vad jag har gjort fel eller missförstått
Jag har ju inte läst någon fysik sedan bronsåldern..

Några förutsättningar:
Inneslutna Luftens volym : 78.5 cm3, radie 5 cm höjd 1 cm
Arbetcylindern volym 6.3cm3
Temphöjning: 20C° till 40C°, Vilket blir 293° till 315° i absolut temperatur.
Det ger en temphöjning på 6.8% vilket borde ge en tryckhöjning på lika många % alltså 1.068 kg/cm2
om normalt lufttryck är 1kg/cm2. (1 bar).
Tryckskillnaden blir alltså 0.068kg/cm2. Arbetskolvens yta är 3.14cm2 (Diameter 2cm)
Då borde kraften på kolven bli 0.068*3.14 = 0.21 kg vilket ju verkar vara otroligt mycket.
Kanske är temperaturskillnaden överskattad.
Å andra sidan så sjunker ju trycket när arbetskolven rör sig uppåt och sålunda ökar volymen.
När den står som högst så har den ju ökat volymen med 8% och därmed sänkt trycket motsvarande
mycket vilket ju är mer än temphöjningen har åstadkommit.

Få se om någon orkar ta sig igenom det här och förklara vilka misstag jag har gjort.

[säter]

Posta en skiss på hur motorn är byggd.

[danei]

Några små detaljer som du fått fel.

Motortypen heter Stirling motor inte sterling.
När du skriver absolut temperatur tycks du mena temperatur i kelvin. Den anges inte i grader, enbart med ett ”K”.

[SeniorLemuren]

Kan detta ge några ledtrådar.

[pi314]

Jag har aldrig räknat på en Stirlingmotor själv, men hittade denna.
Kan det vara en början?

Ideal Stirling Cycle Calculator

https://www.mide.com/ideal-stirling-cycle-calculator

/Pi

[Glenn]

Inte till mycket hjälp, men jag köpte en stirlingmotorbyggsats från kina, har aldrig lyckats få den att gå själv, man kan få den till att nästan dra runt sej själv men inte helt :/

[bearing]

Det var en väldigt lång tråd här på forumet om stirlingmotorn för några år sedan. Om jag minns rätt var en viktig komponent en bit metallull som lagrade värmen mellan cyklerna. Något annat som var viktigt var låg friktion i kolv och vev.

[bjornj]

Posta en skiss på hur motorn är byggd.

Den här videon på youtube visar principen och utseendet något så när för min maskin även om min är
långt ifrån lika elegant.
Min maskin har diameter 10 cm, höjd 4 cm och displacerns tjocklek är 2 cm vilket ger en slaglängd på 2 cm.

[bjornj]

Några små detaljer som du fått fel.

Motortypen heter Stirling motor inte sterling.
När du skriver absolut temperatur tycks du mena temperatur i kelvin. Den anges inte i grader, enbart med ett ”K”.

Jag får skylla på att jag inte har läst fysik sedan 1968. Med absolut temperatur menade jag så klart grader Kelvin
vilket lyckligtvis gick att förstå ändå. Och Stirling hette ju gubben, inte Sterling vilket ju många heter även i Sverige. Nu klarnade allt.

[danei]

Nej, du menade inte ”grader kelvin”. Det finns inte, du menade kelvin.

[bjornj]

"Nej, du menade inte ”grader kelvin”. Det finns inte, du menade kelvin".

Jag märker att du är lagd åt irrelevanta hårklyverier. Heter det förresten lagd för eller lagd åt?
Det vore bättre om du kunde prestera några principiella synpunkter på mitt resonemang.
Grader Kelvin finns efter som jag skrev det. Även om det var första gången i världshistorien.
Kelvinskalan är ju indelad i steg med ungefär samma avstånd som Celsius skalan.
Att kalla dessa steg för grader kan väl inte vara ett så stort fel även om nomenklaturan
har bestämt sig för att uttrycka saken på annat sätt.

[säter]

Ska verkningsgraden tas med i beräkningarna också?
Den är väldigt låg på låg-deltaT motorer.

[danei]

En kelvin är exakt lika stor som en grad celsius. Inte ungefär, det är så det är definierat.

Det är ganska lätt att bygga en stirlingmotor, det svåra är att bygga en effektiv. Det har ingen lyckats med till konkurrenskraftigt pris. De används i princip bara på Svenska ubåtar, där är inte priset en högprioriterad del.

[E Kafeman]

International Committee for Weights and Measures är en organisation som en gång trodde att franska skulle bli världsstandard.
De förkortar därför själva sitt namn till CIPM som givetvis inte stämmer med dess numera antagna engelska namn.
De har självpåtagit sej att bestämma hur saker som tidgare i några hundra år hetat på ett viss sätt, ska förbjudas.
Somligt av detta är förbud förförbudens skull.

• At its 1980 meeting, the CIPM approved the report of the 7th meeting of the CCU, which requested that the use of the symbols "°K" and "deg" no longer be permitted.

Den som läser läroböcker före detta årtal kommer säkert att få veta att detta numer är fel enligt BIPM. Kelvin har samma skaldelning som grader Celsius men man får inte kalla samma skaldelning för grader om man väljer Kelvins som enhet.

Exempelvis är detta numera inte enligt BIPM's lagbok:
"The size of a step represented by 1 degree Kelvin is the same as the size represented by 1 degree Celsius,"
( http://www.appstate.edu/~goodmanjm/rcoe ... ature.html )

Det är lätt att halka om man är lärd på ett annat sätt och tar mindre hårt på vikten att följa senaste omdefinitionerna av gamla uttryck.
BIPM vill helt och hållet förbjuda "grader" och menar att det ska för Celsius del heta "centigrad Celsius" ("centi degree Celsius" på Engelska) eller möjligen "grad Celsius" istället för grader.
Centigrader kan inte heller tillåtas utan det ska vara centigrad eftersom centi är plural i sej av ordet cent och man kan inte ha en mängd definierad som plural av plural. Det är bra at BIPM reder ut detta felsägande. Från väderrapporten: "Det är i dag 10 centigrad Celsius i Stockholm"

Tack och lov accepterar inte alls länder allt vad BIPM hittar på. Tyskland t.ex.
I Sverige är vi däremot helt flata, säjer de franska snigelätarna att ett uttryck är förbjudet så ställer vi upp på att ordna bokbål och elda upp gamla böcker med det förbjudna uttrycket i. Och de som törs skriva dessa förbjudna uttryck i forum bör flammas för flammandets skull trots lite mer begåvade fysiker inte bryr sej eller missförstår vad som avses.

[TomasL]

Men herrejösses, har ni vaknat på fel sida, eller inte fått erat julk...l, det spelar väl för jössen namn ingen roll om man skriver grader K eller bara K eller om man felstavar Stirling.