← Архив: Common Lisp

Расчёт двигателя Стирлинга

Author: · 27.01.2015 12:53
· original author: den73
Анонс здесь http://ecovillage.narod.ru/energy/stirling/stirling.htm
Архив с файлами проекта и описанием - здесь http://ecovillage.narod.ru/energy/stirling/stir-2015-01-27.rar
Тем, кого не интересуют двигатели Стирлинга, могут быть интересны библиотеки и метод их использования.
Массированно используется следующее:
- символ-ридмакросы. Например, доступ к массиву пишется так [ массив . индексы ]
При этом \[ - это символ в определённом пакете, а не macro-char. Так что ничто не мешает
определить в другом пакете другой смысл для [ , или в этом же пакете константу [cm].
- локальные никнеймы пакетов.
- использование пакета dspec в лиспворксе, к-рый позволяет
"скакать" на определение пакета, системы и многих других сущностей с помощью команды
редактора Find Source
- perga - макрос для более "плоского" кода с меньшим количеством скобок и с типизацией
- defun-to-file - сгенерированный код теперь может иметь своё место на диске, чтобы было легче
разобраться в работе программы. Потому что одно дело - сгенерировать функцию на лету и потом
её исходник исчезнет, а совсем другое - когда этот исходник сохранён в файле и в него можно попасть
через отладчик или через find-source.
- var^Slot, что то же самое, что и (^ var "Slot"), для доступа к полям структур.
Согласитесь, var^slot - гораздо компактне, чем (my-struct-slot var). Операция: "крышка" умеет довольно много. Например,
если var - локальная переменная декларированного типа, то превращение в my-struct-slot
превращается во время компиляции. Если нет - то во время исполнения берётся slot-value.
Можно настраивать поведение "крышки" в зависимости от того, что стоит слева от крышки и в каком
месте кода она помещена.
- (eq 'CamelCaseSymbol '|CamelCaseSymbol|), а (eq 'uni-case-symbol 'UNI-CASE-SYMBOL)
что позволяет плавно переходить от стандартного
- переопределён какой-то метод в asdf. Теперь можно открывать исходник проблемного файла и его системы прямо из
отладчика (asdf:e и asdf::ep). Всё это теперь работает с последним релизом asdf.
- команда :e в редакторе и раскраска по уровням вложенного read помогают при диагностике ошибок
чтения (например, лишняя закрывающая скобка или неуместная запятая).
Ну и разное:
- пример вывода графиков на чистом лиспе (код не мой, но я долго его искал и немного исправлял)
- вроде бы годный решатель диффуров из малоизвестной библиотеки http://cliki.net/Mitch%27s%20LISP%20Mathematical%20Library
- символное дифференцирование (пока может мало, но для данной задачи хватило).
- небольшая, но обещающая расти библиотечка для расчёта теплообмена и гидравлического сопротивления
в теплообменниках
· original author: allchemist
Интересно.
Кстати, а у этого "двигателя" есть какие-то преимущества перед элементом Пельтье в преобразовании разницы температур в энергию?
· original author: den73
Вроде бы они могут достигнуть более высокого КПД при более низкой цене. В общем-то у любого источника энергии есть преимущества в какой-то нише. Стирлинги законно занимают свою нишу в криогенном охлаждении и, видимо, в торпедах и подводных лодках. Меня интересует малая автономная энергетика, но тут они должны соревноваться не с Пельтье, а с ДВС. Их шансы здесь пока вызывают вопросы.  Последняя крупная атака на рынок, предпринятая с продуктом Whispergen, закончилась банкротством (после ~20 лет разработки и внедрения). В век паровых машин дела обстояли лучше - на рынке было несколько разновидностей серийных стирлингов (Rider, Ericsson, Robinson, Heinrici и др.) -  примерно с 1880-х (или 1860-х, не помню) по 1940-е.
· original author: allchemist
Меня тоже в этом вопросе интересует малая автономная энергетика :)
ДВС на автономную все-таки не тянет. А вот пельтье - вполне.
Что пельтье, что этот - преобразование контраста температур в энергию, стирлинг в механическую, пельтье - напрямую в электрическую. Раз это малая энергетика, то двигатель стирлинга скорее всего будет крутить генератор, а это еще хороший минус к кпд.
Вот например такая заводская генераторная сборка ( http://kryothermtec.com/ru/Thermoelectric-generator-b25-12.html ) выдает по заявлению разрабов не менее 12В 25Вт с поверхности дровяной печи. Причем, насколько я понимаю, это далеко не хай-энд.
Какой выход энергии может дать двигатель стирлинга в аналогичных условиях?
Если он может дать существенно больше, то это круто, а иначе не стоит даже браться за тему, т.к. элементы пельтье проще, компактнее, удобнее и т.д.
· original author: den73
Я не знаю ответа на этот вопрос. Есть определённая вероятность, что лучше. Я читал характеристики ТЭГов, имеющихся на рынке и даже занимаюсь конструированием ТЭГа в настоящий момент. У них КПД 5-6% согласно утверждениям производителей. К каждому ТЭГу нужно приделать немалое количество цветного металла, чтобы подвести/отвести тепло. Нужно тратить энергию на привод вентиляторов или других охлаждающих устройств (маломощные вентиляторы, моторы, насосы тоже имеют маленький КПД). Холодная и горячая поверхности ТЭГа расположены слишком близко друг к другу - значит, есть неустранимые потери через теплоизоляцию. У Стирлинга практически достигнутый потолок - где-то 0,5 от Карно. С генератором будет где-нибудь 0,35 от Карно. Если Карно - 60% (приемлемо по материалам), то КПД Стирлинга ожидается в районе 21%. Это важно не только для экономии топлива. Сброс большого количества тепла в окружающую среду - это опять большие затраты цветмета и мощности вентиляторов. В общем, однокаскадные ТЭГи с КПД 5-6% выглядят довольно тупиковыми с экономической точки зрения. Многокаскадных ТЭГов я на рынке не видел. Не факт, что они будут достаточно долговечными. Любые материалы, в т.ч. и полупроводники, при высоких температурах "плывут". Про КПД ТЭГа в 21% я даже не упомню, чтобы слышал когда-то. Да и насчёт указанной тобой сборки неясно, доступна ли она для продажи, или это только замануха для поиска клиентов.
Вот такие наводящие соображения.
· original author: allchemist
Понятно. Тогда это интересно. Если есть желание, скинь плиз свои контакты на hohlovivan (at) gmail dot com
· original author: den73
Завёл репозиторий здесь https://bitbucket.org/budden/cl-stirling-engine/overview