Stirling-koneella toimiva tuuletin suomesta?
Jukka Sinisalo
Näin aikanaan Stirling-moottorilla toimivan tuulettimen,
jota käytetiin lämpökynttilällä.
Tietääkö kukaan saako Suomesta ostaa moisia värkkejä?
Netistä löytyi kyllä kaikenlaista, mutta ei paljoakaan
suomenmaasta. Varsinkaan lelu-kategoriasta.
http://www.stirlingengine.com/
Vinkeistä kiitollisena
Jukka
Risto Tiilikainen
Valitan, että tämä ei ole vastaus kysymykseesi.
Mutta kun tuon skottipappi Stirlingin keksintöön liittyy muutama
mielenkiintoinen detalji.
Hollantilainen monialayhtiö Philips valmisti kauan kaupallisiin
tarkoituksiin ilman nesteyttimiä, jotka toimivat Stirling-moottorin
periatteella, mutta nurinpäin. Eli systeemiin tuotiin ulkopuolista
mekaanista energiaa ja se muodosti Carnot:n kiertoprosessin
periaatteella lämpötilaeron, joka peräti nesteytti ilmaa. Nesteilmasta
oli helppo kolonnilla tislata muut kaasut paitsi typpi pois. Näin
saatiin aikaisiksi puhdasta nestetyppeä melko pienellä installaatiolla.
1970 luvulla Philips alkoi kokeilla Stirling-moottoria voimanlähteenä.
Moottori kehitettiin tuosta valmiista toimivasta cryo-generaattorista.
Se toimi hyvin käytännön koeajossa linja-auton moottorina Eindhovenissa
Hollannissa.
Stirling-moottorin hienous on siinä, että moottorin sisätiloissa
tapahtuu mekaanista kulumista erittäin vähän, sillä voiteluöljy ja
inertia kaasu (vety tai helium) pysyvät puhtaina, koska tavoiteltua
lämpötila eroa ei tehdä moottorin sisällä sylinteritilassa millään
räjähdyksenomaisesti laajenevilla palokaasuilla. Toinen etu on se, että
käyttövoimaksi käy melkein mikä tahansa saasteeton lämpöenergia,
vaikkapa alkoholi tai puhtaat palavat kaasut.
Philips halusi myydä kehitelmänsä sillä se ei oikein ollut elektroniikka
alaa. Ostajaksi ilmaantui Ford yhtiö. Ford on pitänyt ainakin näihin
päiviin asti piirrokset pöytälaatikossa. Ilmeisesti moottori olisi liian
kestävä, ajatellen jatkuvan teollisen tuotannon antamaa liikevoittoa.
Toisaalta se varmaankin olisi haittannut Fordin mahdollisia kytköksiä
polttoaineteollisuuteen. Voi sillä stirling-moottorilla tietysti olla
hankaluuksia aamulämmittelyssäkin. Täytyisi vaikkapa viinaliekki käydä
sytyttämässä heti herätyksen jälkeen, jotta pääsisi liikenteeseen kohta
kahvin jälkeen.
Vielä yksi detalji liittyi Philipsin ilmannesteyttimeen.
Veli venäläinen alkoi tehdä kopiota Philipsin nesteyttimestä.
Mekaanisesta tehdaskoneistamisesta johtuen koneen kyljessä oli muutama
ylimääräinen ruuvinreikä. Veli venäläinen oli työstänyt nekin
tunnontarkasti omaan kopioonsa tietämättä niiden funktiota.
että sellaista historiaa Stirling-moottorista.
terv. Risto
Lassi Hippeläinen
<...>
> Ilmeisesti moottori olisi liian
> kestävä, ajatellen jatkuvan teollisen tuotannon antamaa liikevoittoa.
> Toisaalta se varmaankin olisi haittannut Fordin mahdollisia kytköksiä
> polttoaineteollisuuteen. Voi sillä stirling-moottorilla tietysti olla
> hankaluuksia aamulämmittelyssäkin. Täytyisi vaikkapa viinaliekki käydä
> sytyttämässä heti herätyksen jälkeen, jotta pääsisi liikenteeseen kohta
> kahvin jälkeen.
Tietääkseni suurimmat syyt ovat koko ja hinta. Koeajot tehtiin
linja-autolla, koska siihen kone mahtui. Hintaa nostaa tarkasti
työstettävien liikkuvien osien suuri määrä.
Joskus olen leikitellyt ajatuksella tehdä Stirling-moottori nykyajan
tekniikalla, eli mahdollisimman paljon keramiikkaa ja muovia. Sekä paino
että hinta tulisivat alaspäin. Tulisivatko riittävästi on selvittämättä.
-- Lassi
Toni
Kerro muillekin jos jostain löydät laitteen. Jos pelkkä periaate
kiinnostaa niin "koeputki"stirlingin teko onnistuu helposti.
Risto Tiilikainen wrote:
> Stirling-moottorin hienous on siinä, että moottorin sisätiloissa
> tapahtuu mekaanista kulumista erittäin vähän, sillä voiteluöljy ja
> inertia kaasu (vety tai helium) pysyvät puhtaina, koska tavoiteltua
> lämpötila eroa ei tehdä moottorin sisällä sylinteritilassa millään
> räjähdyksenomaisesti laajenevilla palokaasuilla. Toinen etu on se, että
> käyttövoimaksi käy melkein mikä tahansa saasteeton lämpöenergia,
> vaikkapa alkoholi tai puhtaat palavat kaasut.
Näin. Siksi stirlingiin on kohdistettu aika paljon odotuksia näin
nykyaikanakin. Mm jossain Nasan proto-vehkeessä on ydinkäyttöinen
stirling-moottori sähköä tuottamassa.
> Philips halusi myydä kehitelmänsä sillä se ei oikein ollut elektroniikka
> alaa. Ostajaksi ilmaantui Ford yhtiö. Ford on pitänyt ainakin näihin
> päiviin asti piirrokset pöytälaatikossa. Ilmeisesti moottori olisi liian
> kestävä, ajatellen jatkuvan teollisen tuotannon antamaa liikevoittoa.
> Toisaalta se varmaankin olisi haittannut Fordin mahdollisia kytköksiä
> polttoaineteollisuuteen. Voi sillä stirling-moottorilla tietysti olla
> hankaluuksia aamulämmittelyssäkin. Täytyisi vaikkapa viinaliekki käydä
> sytyttämässä heti herätyksen jälkeen, jotta pääsisi liikenteeseen kohta
> kahvin jälkeen.
Stirlingiä on koitettu autossakin. Lämmitysaika oli saatu aika pieneksi,
muttei prototyyppi päässy sarjavalmistukseen. Ongelmia on siinä sen verran.
Ko, laitteen ongelmia ovat suuri koko vs. tuotettu teho, käynnistymisen
hitaus ja kierrosnopeuden huono säätö. En usko että mitään sen suurempaa
puolueellisuutta on Fordin taholta. Ko systeemi ei vaan ole kovin hyvin
autokäyttöön sopiva.
Itse mietiskelin tuollaista vempelettä veneeseen. Jossain
uppoumaveneessähän ajetaan käytännössä vakionopeudella, eikä hidas
käynnistyskään olisi ongelma. Kylmää vettä riittäisi jäähdytykseen ja
hiljainen kulku järvellä olisi hienoa.
Hiukka harmillisesti nykyisin polttomoottorin kilpailijan pitää olla jo
melkoisen hyvä - nykydiisselit pääsevät huomattavan hyvään hyötysuhteeseen.
Raimo Suonio
> Kerro muillekin jos jostain löydät laitteen. Jos pelkkä periaate
> kiinnostaa niin "koeputki"stirlingin teko onnistuu helposti.
Niin on. Klassisessa Ilmari Jäämaan Nuorten kokeilijain ja keksijäin
kirjassa on Stirling-moottorin rakennusohjeet. Muistaakseni siinä ei
kuitenkaan mainita Stirlingin nimeä.
--
Raimo Suonio, Hyvinkää, Finland
http://www.nic.fi/%7Ersuonio/
Oikeinkirjoitusohjeita news- ja web-kirjoittajille:
http://www.nic.fi/%7Ersuonio/oikeinkirjoitus/
Risto Tiilikainen
>
>
> Niin on. Klassisessa Ilmari Jäämaan Nuorten kokeilijain ja keksijäin
> kirjassa on Stirling-moottorin rakennusohjeet. Muistaakseni siinä ei
> kuitenkaan mainita Stirlingin nimeä.
>
>
terv, Risto
Voitto W. Kotiaho
> Stirling-moottorin hienous on siinä, että moottorin sisätiloissa tapahtuu
> mekaanista kulumista erittäin vähän, sillä voiteluöljy ja inertia kaasu (vety
> tai helium) pysyvät puhtaina, koska tavoiteltua lämpötila eroa ei tehdä
> moottorin sisällä sylinteritilassa millään räjähdyksenomaisesti laajenevilla
> palokaasuilla. Toinen etu on se, että käyttövoimaksi käy melkein mikä tahansa
> saasteeton lämpöenergia, vaikkapa alkoholi tai puhtaat palavat kaasut.
>
> Philips halusi myydä kehitelmänsä sillä se ei oikein ollut elektroniikka
> alaa. Ostajaksi ilmaantui Ford yhtiö. Ford on pitänyt ainakin näihin
> päiviin asti piirrokset pöytälaatikossa. Ilmeisesti moottori olisi liian
> kestävä, ajatellen jatkuvan teollisen tuotannon antamaa liikevoittoa.
> Toisaalta se varmaankin olisi haittannut Fordin mahdollisia kytköksiä
> polttoaineteollisuuteen.
Polttomoottorissa voidaan sylinterin ja männän väliset tiivisteet
järjestää paljon paremmin kuin Stirling-moottorissa.
Stirling-moottorissa on sylinterin sisällä yksi ja sama työkaasu joka
laajenee ja supistuu ja sen pitää pysyä siellä työtilassa. Vaaditaan siis
tosi hyviä tiivisteitä. Polttomoottorissa (internal combustion engine)
työkaasu sen sijaan vaihtuu koko ajan joten ei ole väliä vaikka pieni osa
siitä vuotaa kampikammioon.
Eli kuulemani mukaan stirling-moottorin kehittelijät tuskailevat
järjestään sen tiivisteongelman kanssa.
> Voi sillä stirling-moottorilla tietysti olla
> hankaluuksia aamulämmittelyssäkin. Täytyisi vaikkapa viinaliekki käydä
> sytyttämässä heti herätyksen jälkeen, jotta pääsisi liikenteeseen kohta
> kahvin jälkeen.
Totta, jos stirling-moottorin energiaa ei varastoida esim. akkuihin.
Nykyään kun on alkanut ilmestyä niitä hybridiautoja niin niihin sopisi
stirling-kone varmaankin hyvin (jos sitä iän ikuista tiivisteongelmaa
ei oteta lukuun).
Stirlingejä käytetään kuulemma ruotsalaisissa sukellusveneissä
voimanlähteenä kun ovat niin hiljaisia koska siinä tapahtuu jatkuva
palaminen eikä räjähdyksiä kuten polttomoottorissa.
Voitto
Jorma Jalasto
"Risto Tiilikainen" <risto.ti...@luukku.com> kirjoitti
viestissä:420012cc$0$10519$8e79...@news.yhteys.mtv3.fi...
kirjassa kokeilijan halunneen rakentaa kyseisen moottorin
juuri sen nopean käynnistymisen takia. Tuli alle ja kone on
heti käynnissä, siinä tosin verrattiin höyrykoneeseen. Jutut
hitaasta käynnistymisestä lienevät enemmän tai vähemmän
tuulesta temmattuja.
Jorma
Risto Tiilikainen
Tuli alle ja kone on
> heti käynnissä, siinä tosin verrattiin höyrykoneeseen. Jutut
> hitaasta käynnistymisestä lienevät enemmän tai vähemmän
> tuulesta temmattuja.
>
> Jorma
>
Käynnistysnopeus taitaa olla verrannollinen massaan ja massan
lämpökapasiteettiin.
Leluksi tarkoitetun koneen massa ja siten myös lämpökapasiteetti on
pieni (pelkkä pelti).
Käytännön ison koneen korkeat sisäiset kaasunpaineet ja mekaaniset
voimat edellyttävät rungolta ja komponenteilta vahvaa metallirakennetta
(paksu teräs). Siksi inertiakaasu ei myöskään lämpene eikä ala laajeta
aivan tuossa tuokiossa.
Tulipa melko valaiseva keskustelu aikaan lelusta.
terv; Risto
Toni
> Minulla ei enää kirja ole tallella, kuitenkin muistelisin
> kirjassa kokeilijan halunneen rakentaa kyseisen moottorin
> juuri sen nopean käynnistymisen takia. Tuli alle ja kone on
> heti käynnissä, siinä tosin verrattiin höyrykoneeseen. Jutut
> hitaasta käynnistymisestä lienevät enemmän tai vähemmän
> tuulesta temmattuja.
>
> Jorma
>
Niin, hidas käynnistyminen riippuu ihan mihin asiaa vertaa. Nuo omat
kommenttini koskivat stirling-auton protoa jostain 70 (?) -luvulta.
Vertailukohtana polttomoottori, joka käynnistyy sekunnissa (tms.). Jos
nyt muistan oikein niin tuotekehittelyssä saatiin ko. stirling
käynnistymään 45 sekunnissa (mikä on siis ko.laitteelle lyhyt aika).
Mutta pitkä aika jos kävelet parkkipaikalle istumaan autoon ja alat
tuijottamaan sekuntiviisaria.
Autokäytössä stirlingistä ei vain saada sen etuja käyttöön, ja kun
hyötysuhdekaan ei ole niin paljoa parempi...
En usko että öljy-yhtiöt mitenkään hätkähtäisivät stirling-koneesta,
käytännössä jonkunlaisella öljyllä sillä ajettaisiin. Varmaan yhtiöt
olisivat tyytyväisempiä, koska polttoaineen puhtauteen ei enää olisi
samanlaisia rasitteita. Voidaanhan nykymoottoreillakin ajaa uusiutuvilla
energialähteillä, vaikkapa alkoholeilla tai bio pohjaisesti tuotetulla
öljyllä). Tulevaisuudessa varmaan siirrytäänkin noihin jos öljyn hinta
nousee tarpeeksi.
Mutta autokäytön ulkopuolella laite vaikuttaakin hyvin
mielenkiintoiselta. Hiljaisuus, polttoaineriippumattomuus olisivat
plussaa seuraavissa;
-Veneen moottori.
-Sähkön tuotanto mökillä (esim piipusta karkaavalla lämmöllä voitaisiin
tehdä sähköä).
Tapio
"Toni" <us...@domain.invalid> wrote in message
news:jT9Md.418$Pe5...@read3.inet.fi...
> Mutta autokäytön ulkopuolella laite vaikuttaakin hyvin mielenkiintoiselta.
> Hiljaisuus, polttoaineriippumattomuus olisivat plussaa seuraavissa;
>
> -Veneen moottori.
> -Sähkön tuotanto mökillä (esim piipusta karkaavalla lämmöllä voitaisiin
> tehdä sähköä).
Saman asian ajaa Stirling moottoria tehokkaammin turbiini, nimittäin sopivaa
orgaanista liuotinta veden sijasta käyttävä ja Rankine - kiertoon perustuva
n. 30.000-100.000 kierrosta minuutissa kehräävä äänetön värähtelemätön
lämpövoimakone ORC-turbiini (ORC=Organic Rankine Cycle), jota on mm.
tutkittu Lappenrannan teknisessä korkeakoulussa. Miltei huoltovapaa,
hermeettisesti suljettu. Toinen pää matalampaan lämpötilaan ja toinen pää
korkeampaan lämpötilaan. Orgaanista kiertoainetta vaihtamalla on mahdollista
(periaatteessa) toimia vaikka savupiipun jätelämmöllä - kuten esim. laivojen
osalta on suunniteltu, tai vaikka ilman ja maan lämpötilaeron välillä. Kun
tämä vehje vielä kytketään pyörittämään lämpöpumppua, esim maalämpöpumppua,
niin pääsemmekin miltei itse asiaan.
Katso Lämpötalja
http://patinfo.prh.fi/julkaisut/viikkoluettelo/2000/vl-18-2000.pdf
Tässä suomenkielisisä linkkejä ORC-tekniikkaan :
http://www.et.lut.fi/Laitokset/Lytlaitos/Laboratoriot/Virtaustekniikka/Tutkimukset/ORC.htm
http://www2.lut.fi/~reunanen/B132.html
Englanninkielisiä sivuja löytyykin sitten kuukkelilla paljon.
Mm israelilaiset käyttävät erittäin pieniä alle 10 kW turbiineja
öljyputkistojen korroosionsuojauksessa. Vrt. liikkuvan öljyn
zeta-potentiaali.
Eivät myyneet - oli 90 luvun alussa jonkinlainen "sotasalaisuus". Kyselin
vempainta mökilleni tavoitteena kehittää sähköt omasta takaa ja toisaalta
purjeveneen apumoottoriksi. :-)
Tapio
Toni
> Saman asian ajaa Stirling moottoria tehokkaammin turbiini, nimittäin sopivaa
> orgaanista liuotinta veden sijasta käyttävä ja Rankine - kiertoon perustuva
> n. 30.000-100.000 kierrosta minuutissa kehräävä äänetön värähtelemätön
> lämpövoimakone ORC-turbiini (ORC=Organic Rankine Cycle), jota on mm.
> tutkittu Lappenrannan teknisessä korkeakoulussa. Miltei huoltovapaa,
Jeps, tuttu laite tuokin. Kyseisellä laitteella saatiin pakokaasusta 30%
laskennallinen hyötysuhde kun laitteiston koko oli 1,7 MW (tosin
hankintaan ehdotettiin systeemiä jonka hyötysuhde olisi 21%).
Stirling-koneella pitäisi päästä yli 55%:tin varsin pienelläkin koolla.
"Markkinapuheiden" perusteella tämäkin näyttäisi hyvältä;
http://www.intercooler.fi/steammotor/?p=info&l=fi
Tuosta oli juttua pari viikkoa sitten tässä ryhmässä. Haittana ORC:lla
ja mainitulla koneella on yksi muunnos lisää, eli lämpö->höyry.
Eli vaihtoehtoja alkaa löytymään vanhan höyrykoneen korvaajaksi.
ps. Toi LPR opinahjo on nykyisin teknillinen yliopisto, LUT tai LTY.
Marko Mikkonen
vesi on vain korvattu matalassa lämpötilassa höyrystyvällä aineella?
Voitto W. Kotiaho
> Onko tuo periaatteessa vähän kuin vanha höyrykone (tai höyryturbiini), mutta
> vesi on vain korvattu matalassa lämpötilassa höyrystyvällä aineella?
Ilmeisesti kyllä.
>> huoltovapaa, hermeettisesti suljettu. Toinen pää matalampaan lämpötilaan
<klip>
>> Kun tämä vehje vielä kytketään pyörittämään lämpöpumppua,
Voiko laite olla hermeettisesti suljettu jos siitä tulee ulos pyörivä
akseli? En ole kuullut hermeettisistä akselintiivisteistä.
Voitto
Tapio
"Toni" <us...@domain.invalid> wrote in message
> Tapio wrote:
>
>> Saman asian ajaa Stirling moottoria tehokkaammin turbiini, nimittäin
>> sopivaa orgaanista liuotinta veden sijasta käyttävä ja Rankine - kiertoon
>> perustuva n. 30.000-100.000 kierrosta minuutissa kehräävä äänetön
>> värähtelemätön lämpövoimakone ORC-turbiini (ORC=Organic Rankine Cycle),
>> jota on mm. tutkittu Lappenrannan teknisessä korkeakoulussa. Miltei
>> huoltovapaa,
>
> Jeps, tuttu laite tuokin. Kyseisellä laitteella saatiin pakokaasusta 30%
> laskennallinen hyötysuhde kun laitteiston koko oli 1,7 MW (tosin
> hankintaan ehdotettiin systeemiä jonka hyötysuhde olisi 21%).
> Stirling-koneella pitäisi päästä yli 55%:tin varsin pienelläkin koolla.
>
> "Markkinapuheiden" perusteella tämäkin näyttäisi hyvältä;
> http://www.intercooler.fi/steammotor/?p=info&l=fi
>
> Tuosta oli juttua pari viikkoa sitten tässä ryhmässä. Haittana ORC:lla ja
> mainitulla koneella on yksi muunnos lisää, eli lämpö->höyry.
ORC:ssä veden höyrystymisen huono lämpösuhde (höyrystymislämpö) on korvattu
helposti höyrystyvällä orgaanisella liuottimella.
> Eli vaihtoehtoja alkaa löytymään vanhan höyrykoneen korvaajaksi.
Höyrykoneessa -sellaisessa vanhamaikaisessa on yksi käytännön haittapuoli.
Käyttäjältä vaaditaan muistaakseni jonkinlaiset konemestarin paperit.
Tietääkö joku paremmin? Stirling moottorista ja OCR-turbiinista en tiedä.
Tapio
Lassi Hippeläinen
> Höyrykoneessa -sellaisessa vanhamaikaisessa on yksi käytännön haittapuoli.
> Käyttäjältä vaaditaan muistaakseni jonkinlaiset konemestarin paperit.
> Tietääkö joku paremmin? Stirling moottorista ja OCR-turbiinista en tiedä.
Höyrykone ei itsessään vaadi papereita, mutta sen paineastia kyllä.
Joissakin sisävesihöyryissä on paineastiaton kone, jotta niitä voi ajaa
ilman papereita, mutta sellaisessa koneessa on huonommat ominaisuudet.
-- Lassi
Tuomas Yrjövuori
>
> Totta, jos stirling-moottorin energiaa ei varastoida esim. akkuihin.
> Nykyään kun on alkanut ilmestyä niitä hybridiautoja niin niihin sopisi
> stirling-kone varmaankin hyvin (jos sitä iän ikuista tiivisteongelmaa
> ei oteta lukuun).
Näin minäkin uskon.
> Stirlingejä käytetään kuulemma ruotsalaisissa sukellusveneissä
> voimanlähteenä kun ovat niin hiljaisia koska siinä tapahtuu jatkuva
> palaminen eikä räjähdyksiä kuten polttomoottorissa.
Stirlingejä on ymmärtääkseni käytetty jo pitkään sateellittien ja
luotaimien niin sanottuina "ydinparistoina". Näissä ei käsittääkseni ole
tiivistysongelmaa, sillä jonkinlaisen joustavan kalvon liike keikuttaa
mäntää, jossa on generaattorin vaatima käämitys.
--
Tuomas Yrjövuori
Lassi Hippeläinen
> Stirlingejä on ymmärtääkseni käytetty jo pitkään sateellittien ja
> luotaimien niin sanottuina "ydinparistoina". Näissä ei käsittääkseni ole
> tiivistysongelmaa, sillä jonkinlaisen joustavan kalvon liike keikuttaa
> mäntää, jossa on generaattorin vaatima käämitys.
"Ydinparistot" (eli RTG:t) ovat Peltier-elementtejä, joita Pu-238
lämmittää. Kylmänä puolena on 3K:n tausta.
Stirlingiä (SRG) on suunniteltu käytettäväksi Peltier-elementin sijasta,
mutta vielä tammikuussa 2004 ei yksikään ollut lentänyt:
http://www.world-nuclear.org/info/printable_information_papers/inf82print.htm
Hyötysuhde on parempi, mutta ilmeisesti (veikkaan ma) mekaniikan
luotettavuus on ongelma. Peltier-elementissä ei ole liikkuvia osia.
-- Lassi
Janne Inkinen
: Stirlingiä (SRG) on suunniteltu käytettäväksi Peltier-elementin sijasta,
: mutta vielä tammikuussa 2004 ei yksikään ollut lentänyt:
: http://www.world-nuclear.org/info/printable_information_papers/inf82print.htm
: Hyötysuhde on parempi, mutta ilmeisesti (veikkaan ma) mekaniikan
: luotettavuus on ongelma. Peltier-elementissä ei ole liikkuvia osia.
Jep, hyötysuhteessa voitetaan, mutta entä koko systeemin massa? Ei ole
vielä silmiini osunut arviota kuinka paljon siinä hävittäisiin (pienillä
tehoilla?) tai voitettaisiin. Luotaimen tilavuuttakin tuon uudistuksen
luulisi kasvattavan, sillä RTG ja suurempi määrä Pu:ta ei ihmeemmin vie
tilaa verrattuna moottoriin.
Mahdollisesti pieni säästö massassa ja plutoniumin määrässä ei kyllä
minunkaan mielestä korvaa RTG:n luotettavuutta.
Janne Inkinen
--
"Aktiivitutkijaa ei auta, jos Kuhn kertoo hänelle,
että on jonkin tiedostamattoman 'paradigman' kahleissa."
- Jaakko Hintikka