stirling technisch?

hallo.

ik ben me aan het verdiepen in stirling motoren.
natuurlijk heb ik daar ook vragen over.

ik heb vragen over het normale stirling motortje.
niet de LTD stirling.

stel dat ik een stirling motor wil maken.
hoe kan ik de hoogste toeren bereiken?


kan de cilinder met de verdringer, beter lang zijn?
of kort? ivm. de warmte verschillen? het bovenste gedeelte zo veel mogelijk koelen, en het onderste gedeelte verhitten.

zit er ook een verhouding tussen de cilinder met de verdringer en de slag van de krukas?
is het beter dat de verdringer ver omhoog en omlaag gaat, of juist maar een klein beetje ( slag )
en hoe zit dat met de arbeids zuiger?

moet er tussen de vrije zuiger en de cilinderwand veel ruimte zitten? of juist zo weinig mogelijk?
en waarom is dat zo?

bestaat er een verhouding tussen de werk cilinder en de vrije cilinder kwa volume of slag?

kortom, hoe krijg ik het hoogste toerental met een stirling motor?


ik hoop dat er iemand op het forum is die er iets van weet.
ik heb al heel veel op internet gezocht.
het princiepe van een stirling motor begrijp ik dus.


bedankt.

groeten speedreak.

 

Welkom bij Jan Ridders modelbouw

 

jep die site heb ik al helemaal door gelezen.
vandaar dat ik in mijn post had gezet, dat ik al heel veel gezocht heb.
ik hoop op verklaringen van mijn vragen.

bedankt.

 

OK, dan is 100% van je vragen beantwoord.

 

Stuur Jan Ridders gewoon een mailtje met je vragen.

Hij is zeer behulpzaam, en een kenner op het gebied van hete lucht motoren.

Mogen wij vragen waarom je een hoogtoerige Stirling motor wilt maken ?

 

Hoi Speedfreak,

Euh, een stirling motor en hoge toerentallen, is net zoiets als een landbouwtrekker op een dragstrip: vast heel erg leuk om te doen, maar verwacht geen wonderen.

Het is nl zo, dat een Stirling motor werkt met temperatuurverhoging en verlaging door warmteoverdracht, en daarvoor is nu eenmaal tijd nodig. Hoge toerentallen zijn dus nadelig voor de temperatuursverandering, en dus voor het werkings principe. Wel kun je stellen, dat hoe kleiner het omsloten luchtvolume, hoe minder tijd er nodig is voor een temperatuursverandering, dus hoe kleiner de machine, hoe hoger het mogelijke toerental.

Het schijnt wel te bestaan, "hoogtoerige" en hoogvermogen stirlingmotoren, maar dan heb je het waarschijnlijk over hermetisch gesloten machines die met andere gassen dan lucht werken, en vaak ook niet onder atmosferische druk. Niet voor de hobbyist haalbaar, volgens mij. Ik geloofde eerst ook niet dat dat bestond, maar het schijnt in duikboten toegepast of mee geëxpirimenteerd te worden, en dan is het logisch dat je er niet al teveel over hoort (militaire geheimen, heb ik me laten vertellen, maar of het ook werkelijk zo is....)

Je kunt in elk geval een aantal dingen gewoon op grond van nogal wiedus vaststellen: De verdringer moet langer zijn dan zijn slaglengte, omdat anders de koude en warme zone elkaar gaan raken, en dan werkt het hele ding eigenlijk niet meer. dat houd dus in, dat de vrije cylinder langer moet zijn dan drie keer de slaglengte van de verdringer. Dat is iets waar je gewoon niet aan ontkomt. Dit zegt verder weiinig over de diameter van de vrije cylinder, die kun je volgens mij redelijk vrij kiezen, maar gevoelsmatig denk ik dat je de verdringer niet "vierkant" kan maken want dan hou je de warme en koude zone ook moeilijker gescheiden.
De slag van de verdringer moet zodanig zijn, dat hij zo dicht mogelijk bij de uiteinden van de vrije cylinder komt, teneinde de verhouding "totaal aanwezig gas"/"verplaatst gas" zo groot mogelijk is.
Deze verhouding verbetert ook, naarmate de diameter van verdringer groter word t.o.v. diameter vrije cylinder, maar helaas werkt dat weer negatief uit op het toerental, omdat de verdringer dan meer arbeid nodig heeft voor het verplaatsen van het gas via de smalle spleet. Ofwel: past de verdringer "ruim" in de vrije cylinder, dan laat dat hogere toerentallen toe, maar verslechtert dat het rendement (dus het vermogen, dus de mogelijkheid van hoge toerentallen).

Wat de werkcylinder betreft: hier geld eigenlijk precies hetzelfde: hoe langer de slag, hoe makkelijker het machientje de inwendige wrijving overwint, maar een lange slag is weer in tegenstrijd met hoge toerentallen.
Tevens geeft en grotere diameter van de werkzuiger, door het grotere contactoppervlak meer wrijvingsverliezen.

Aangezien het in deze kwestie allemaal aan de ene kant beïnvloed word door de theorie die stelt dat hoge toerentallen ten allentijde ten koste gaan van het rendement, en dus met moeite haalbaar zijn, en de praktijk die gewoon domweg stelt dat als de wrijving te groot word, het hele ding nooit zal draaien, zal jouw eindoplossing een compromis tussen deze twee moeten zijn.

Blijft er eigenlijk dus maar een werkwijze over: Bouw een hele serie machientjes, met iedere keer een andere boring/slagverhouding van de werkcylinder, en dezelfd vrije cylinder, en bouw een hele serie machientjes met dezelfde werkcylinder, en iedere keer een iets gewijzigde verdringerdiameter, en kijk welke het snelste loopt.

Hopelijk beantwoord dit je vragen een beetje?

Groet, Bert

 

sorry, kon het niet laten


Ik moet je wel gelijk geven, stirling motoren en hoge toerentallen lijken niet samen te gaan. (er van uit gaande dat wat ik tot nu toe gelezen heb klopt. )

Gr.
Tim

 

Een stirling motor en hoge toerentallen niet mogelijk hé
Kijk hier maar eens naar. PO1X95LwlBM[/media] - New stirling engine

Groetjes, Gert-Jan

 

haa.

ten eerste bedankt voor al deze snelle reakties!:d

brutus: deze reaktie is erg duidelijk. ik begrijp nu hoe het zit!
ik denk dat ik nu wel weet hoe ik het moet gaan maken.
en bij welke aanpassing wat gebeurd,

een stirling met hoge toeren,
het is maar net wat je beschouwt als hoge toeren.
10000 toeren zal je inderdaad niet gauw halen haha.
maar op de site van ene zo genaamde professor.
stond een stirling motor die 3000 toeren zou moeten kunne maken.

persoonlijk zou ik als doel rond de 1000 toeren willen komen.
t is een uitdaging.

ik zal binnekort eens beginnen met tekenen wat ik in mn hoofd heb zitten.

conclusie:
het moet dus niet te groot worden.
en nu weet ik hoe lang ik de verdringer cilinder moet maken tegenover de verdringer slag.
nu weet ik wat er gebeurd wanneer ik de diameter van de verdringer groter of kleiner maak.

wat ik in mijn hoofd heb is een niet al te moeilijk te maken stirling motor,
ik wil het koude cilinder koelen met rond pompend water.
of ik dat met een klein elektro motortje ga doen of op de motor zelf weet ik nog niet.

heeft iemand soms nog tips over het ontwerpen en maken van een stirling motor?
waar moet ik op letten?
als de tekening klaar is, zal ik deze wel eens posten.

bedankt voor alle reakties!

 

Hoi Speedfreak,

Was er even een paar dagen tussenuit (racen op Assen, dus ook wel wat "speedfreaken" ) dus vandaar dat ik wat laat reageer.

Toerental is inderdaad relatief: 3000 toeren is (heel) veel als je een vrachtwagenmotor bent, maar net stationair als je een 1.5 cc gloeipluggertje bent.

Een Stirling met een slagvolume op de arbeidscylinder van ongeveer 5 cc, zal niet gauw boven de 1000 toeren uitkomen.

Waterkoeling in de koude kant gaat prima, maar vergeet maar dat de stirling zelf zijn eigen pompje kan aandrijven. dat zal op zich mischien nog willen, maar dan is er van "hoge" toerentallen eigenlijk al helemaal geen sprake meer.

Voor eigenbouw en jouw doelstelling is de parallelconfiguratie denk ik het mooist, de verbinding tussen arbeid,- en verdringercylinder is dan het kortst (grotere kans op hoge toerentallen door minder stromingsverlies en minder schadelijke ruimte), maar heeft als nadeeldat de krukas wat lastiger te maken word. Wat wel weer een voordeel is: je kunt de timing (hoekverschil tussen de beide krukken) afstellen op een optimale loop, en dat gaat niet met een 90 graden opstelling met een enkele kruktap.

Succes,

Bert

 

hallo.

de parallelconfiguratie, ik denk dat u daarmee bedoelt dat bijde
cilinders parallel gelijk staan naast elkaar op de krukas?
zoals bij deze link?: Plans of the model Stirling engine

bij nader inzien heb ik toch besloten de stirling motor iets groter te maken,
en uiteindelijk niet voor de hoge toerentallen.
omdat, een stirling motor zo goed als geen vermogen kan leveren.
en omdat ik de stirling motor nergens voor ga gebruiken.
ik heb besloten om een leuk en mooi draaiend motortje te gaan maken.
wat verder geen bijzondere prestaties hoeft te leveren.
ik wil gaan experimenteren met bepaalde zaken,

misschien bijv. wat bert zei, de krukashoek veranderen,
en uitzoeken wat er dan gebeurt. enz.

ik ga binnekort eens als ik vrije tijd heb wat aan het tekenen.
de tekeningen zal ik dan eens plaatsen in dit topic als het zo ver is.

alvast bedankt!

groetjes.
​

 

Yep, dat bedoel ik met parallel configuratie!

Veel plezier met construeren en bouwen!

Groet, Bert

 

Nou in de motoren industie spreken ze toch van de cylinders staan in lijn
Of het zijn stermotoren staan de cylinders dus in een ster
Dan heb je nog de V opstelling staan de cylinders dus in een V vorm
En heb je nog de boxer staan de cylinders tegenover elkaar mvg
Frederik

 

Toch kan een stirling motor makkelijk zijn eigen koelpomp aandrijven hoor, ik heb het vaak geneog gezien bij modelbouw tentoonstellingen.

Er bestaan ook hete lucht locomotiefjes op spoor 1 (45mm spoor).
2 stirling systemen welke de wielen links en rechts aandrijven, compleet met frame, opbouw etc.
en het rijd nog aardig ook.

Dus het is zeker mogelijk om een hete lucht motor te maken die zijn eigen koelwater kan rondpompen.

 

Hoi John,

Wat niet kan is nog nooit gebeurt zeggen ze wel eens. Ik heb nooit beweerd dat het niet zou KUNNEN, per slot van rekening worden en werden Stirling motoren in de praktijk gebruikt om machines zoals waterpompen, generators, bromfietsen (lastig regelbaar) en zelfs complete stadsbussen aan te drijven. Waar ik op doelde, is dat bij een stirlingmotor het behaalde rendement en vermogen heel sterk van de constructieve afmetingen afhankelijk is. Deze afmetingen worden weer bepaald door het geheel thermodynamisch door te rekenen (welke temperatuur aan het warme eind, welke temperatuur stelt zich vervolgens in aan het koude eind, wat is daaruitvolgend het expansievoud van de omsloten luchtmassa, en hoe moet de arbeidscylinder zich hiertoe verhouden). En dan moet je ook nog kunnen uitvogelen, hoeveel vermogen het koelpompje op gaat nemen bij het beoogde toerental. Dat zijn berekeningen die een heleboel mensen, mij incluis terwijl ik een behoorlijke dosis thermodynamica en werktuigbouw op school gehad heb, redelijk ver boven de pet gaan.
De kans dat je bij toeval een motortje construeert wat zijn eigen koelpomp aan kan drijven, is niet heel groot. Als je de berekeningen uit kan voeren, zal het ongetwijfeld lukken. Aangezien ik niet weet of Speedfreak deze berekeningen kan uitvoeren, maar niet die indruk had, heb ik het hem niet aangeraden. Als hij dat wel kan, dan gun ik hem van harte dat hij succes bereikt.

Frederik:
Aangezien je bij een Stirlingmotor altijd een combinatie van verdringercylinder (of warmtewisselaar) en arbeidscylinder hebt, is het in de praktijk best lastig om meercylinder Stirlings te bouwen. Ruimtelijk gezien word het wat moeilijk om de boel een beetje werkbaar te plaatsen. Een meercylinder Sterling zal waarschijnlijk in de praktijk uit een rij werkcylinders met 90 graden erop geplaatst een rij verdringercylinders bestaan, met waterkoeling om warmtestuwing in de koude zone te voorkomen. Maar ook hier: het kan daarom wel. Maar we hadden het hier over de configuratie van werkcylinder t.o.v. verdringercylinder. En die zul je vrijwel alleen aantreffen als parallel of als 90 graden configuratie, of als variaties daarop via een balansarm.

Groet, Bert

 

hallo

ik begrijp in elk geval wat er bedoeld wordt met de cilinders in een lijn.
hoe het ook geformuleerd mag worden haha

ik ben al een beetje begonnen met schetsen en materialen

nu heb ik al iets gevonden voor de warme cilinder
daar heb ik een schets van gemaakt.
hier is de schets er van:
ImageShack - Image Hosting :: warmecilinder.jpg
(wanneer je op de foto klikt op imageshack krijg je hem op ware grootte.)

alleen heb ik er een vraag over.
ik hoop dat de schets duidelijk genoeg is.

op de cilinder komt een dop. ik heb enkele maten voor de duidelijk heid er bij gezet, zo dat de grootte ingeschat kan worden.
deze dop valt precies 10 mm in de cilinder. met een vaste passing, zodat de cilinder aan de dop klemt.

in de dop komt een messing geleider voor de "zuigerstang"

nu is het een vrij dikke kop. van alluminium. (de "cilinder" die ik gekocht heb is van rvs)

en wat je ziet in de schets ( gestippeld getekend )
zit er boven de zuiger, in de dop een ruimte, die de lucht geleid naar de arbeids cilinder.

nu ben ik bang dat deze ruimte te groot is,
het gat in de kop heeft een volume van 11 ml.
dat gat zit dus boven de cilinder, en heeft een diameter van 28 mm.
en de cilinder zelf 59 mm. inwendig.

het gat loopt in een punt af is te zien. boven het gat komt natuurlijk de zuigerstang. er in. de punt loopt er in de tekeningte zien conisch naar toe. en leid helemaal boven aan de lucht naar de arbeids cilinder

nu maak ik me zorgen over die inhoud van dat gat.
kan dat voor problemen zorgen ivm verwarming en afkoeling van de lucht?
en het totale volume? omdat het in principe een open ruimte is. van 11 ml dus.

nu heb ik zitten denken.
het totale luchtvolume wordt door dat gat groter. de lucht wordt zo wel precies in de midden boven de zuiger afgevoerd naar de arbeids cilinder.
ik zou ook een smaller stuk boven op de zuiger kunne maken. van bijv. 24 mm diameter wat in het gat komt bij een opwaardse slag.
tenzij het gat niet voor problemen zal zorgen.

wat zeggen jullie, is dat gat te groot? of geeft het geen problemen.

bedankt.

groetjes

 

hallo.

ik ben al een stukje gevorderd met de motor.
binnekort zal ik eens fotos plaatsen.
ik ben benieuwt wat jullie er van zulle vinden.

groeten.

 

Ben je je batterijlader kwijt
Mvg
Frederik

 

haha!

ik heb inderdaad nog geen foto gemaakt!
zo gauw ik tijd heb, zal ik ze posten.
het project heeft geen haast haha.
maar ik zal fotos plaatsen om te laten zien zo als het er nu bij ligt.

groetjes

 

hallo!

na heel lang prutsen om die fotos er op te krijgen, is het toch voor de helft gelukt!

de ene foto kreeg ik maar niet op het foto.
deze staat op de link.
daar is het gehele idee te zien.
Imageshack - dsc01979t.jpg

de laatste foto is een close up bedoeld van de lagerhouder.
deze buis heb ik op 2 plaatsen net niet afgestoken op de draaibank.
de lagers en het asje heb ik er even in gestopt,
het vliegwiel wat voor de as ligt, komt dus tussen de 2 lagers in te hangen.
tussen de 2 half afgestoken vlakjes.
verder heb ik ook het gedeelte aan de krukas gemaakt die voor de slag moet zorgen.
ik heb voor een slag van 20 gekozen.

het geheel is zo als op de foto op de link redelijk groot
er ligt een liniaal voor van 30 cm.

rond om de cilinder moet nog een soort van huisje komen met een schoorsteentje, om de warmte zo goed mogelijk te benutten.
ik heb nu een asje van 2 mm voor de grote cilinder,
deze vind ik zelf eigenlijk wat slapjes,
daar kan ik denk ik beter een grotere diameter voor kiezen.

verder is dit zo als het in grote lijnen gaat worden.
wat zijn jullie meningen?
kan ik sommige dingen beter anders maken?
slimmer construeren?

geeft horizontaal niet te veel vrijving op de asjes?
wat vinden jullie er van tot nu toe?

de fotos uploaden heeft erg lang geduurt,
want ik heb nog 3 weken op school die bepalen of ik over ga.
ik moet dus erg hard werken dde laatste weekjes.
toch besteed ik mijn vrije tijd graag aan mijn projectjes.




groetjes speedfreak.