Двигатель Cyclone Mark V — это паровой двигатель , в котором двигатель, парогенератор, конденсатор и питательный насос объединены в единый компактный блок. Компания Cyclone Power Technologies из Помпано-Бич, Флорида, была основана изобретателем Гарри Шоэллом для разработки и продажи этого двигателя. Двигатель Cyclone Mark V — это шестицилиндровый радиальный прямоточный двигатель с диаметром цилиндра два дюйма и ходом поршня два дюйма. Поршни одностороннего действия. Двигатель, как утверждается, выдает 100 л. с. при 3600 об/мин, используя пар при 3200 фунтах на квадратный дюйм и 1200 °F. [1]
Хронология
Функциональное описание
Двигатель Cyclone состоит из трех основных компонентов: парогенератора , поршневого блока и конденсатора . Рабочая жидкость, деионизированная вода, непрерывно проходит через эти три компонента. Начиная с парогенератора, перемещаясь в поршни, затем в конденсатор и, наконец, закачивается обратно в парогенератор. [29]
Парогенератор
Парогенератор состоит из трех основных компонентов: змеевика водяных трубок, окруженного серией узлов горелок и покрытого изолированным кожухом. Каждый узел горелок состоит из воздуходувки, которая вдувает предварительно нагретый воздух в камеру сгорания, распылителя топлива и воспламенителя. [30] Воздуходувка и распылитель расположены таким образом, что фронт пламени является тангенциальным к змеевикам водяных трубок. [30] Cyclone Power Technologies утверждает, что такое расположение позволяет более тяжелым частицам в топливе кружить снаружи камеры, пока они полностью не сгорят, что обеспечивает гораздо более чистое, полное сгорание топлива и, как следствие, более чистые выбросы. [31] Однако они не проводили никаких испытаний для проверки этой теории. [32]
Небольшой размер водяных трубок позволяет создавать гораздо более высокие давления, чем в более крупных котлах, из-за этого вода не закипает. Вместо этого ей разрешается достигать сверхкритической температуры до 1200 °F. [31]
Поршневой узел
Поршневой узел представляет собой четное количество поршней, расположенных радиально вокруг одного коленчатого вала. Поршни прикреплены к коленчатому валу с помощью специального подшипника «паук». Этот подшипник состоит из нескольких небольших подшипников скольжения, прикрепленных к диску, в центре которого находится более крупный подшипник скольжения коленчатого вала. Каждый поршень имеет один клапан впуска головки. Этот клапан приводится в действие переменным кулачком на коленчатом валу и обеспечивает поступление сверхкритической воды в цилиндр. Когда сверхкритическая вода попадает в цилиндр, она превращается в пар и толкает поршень внутрь, тем самым вращая коленчатый вал.
Когда поршень вдавливается внутрь, он открывает выпускные отверстия в стенке цилиндра. Сверхкритическая вода теперь отдала достаточно энергии посредством расширения, чтобы находиться в состоянии пара. Этот выхлопной пар выходит из выпускных отверстий в стенке цилиндра и проходит через регенеративные нагревательные змеевики, которые обернуты вокруг цилиндра. Тепло от выхлопного пара используется для предварительного нагрева воды в этих трубках перед ее поступлением в парогенератор. Затем пар поступает в конденсатор.
Конденсатор
Конденсатор представляет собой стопку чередующихся круглых пластин с открытым сердечником, содержащим рабочее колесо и поддон для конденсата под ним. Выхлопной пар поступает в верхнюю часть конденсатора из поршневого блока и нагнетается рабочим колесом по бокам конденсатора и в листы круглых пластин. Снаружи пластин воздуходувка циркулирует воздух вокруг чередующихся пластин. Это эффективно конденсирует выхлопной пар, который попадает в поддон для конденсата в нижней части двигателя. Затем насос высокого давления откачивает конденсат из поддона через регенеративные нагревательные змеевики вокруг цилиндра и обратно в парогенератор. [33]
Цикл Шоэлла
«Цикл Шёлля» — название, которое изобретатель Гарри Шёлль дал своей реализации цикла Ренкина . В основном патенте на двигатель он назван «двигателем с регенерацией тепла» [34]
В цикле Ренкина вода нагнетается под высоким давлением, нагревается для получения пара, расширяется в двигателе, совершающем механическую работу, а затем тепло отводится для конденсации отработавшего пара обратно в жидкую воду.
В «цикле Шёлля» воздух для горения сначала нагревается, проходя через конденсатор , а затем нагревается дальше, проходя через теплообменник для поглощения тепла из выхлопных газов. [34] Это повышает эффективность двигателя, поскольку для нагрева газов сгорания до заданной температуры требуется сжигать меньше топлива. Эта технология широко используется в промышленных печах и электростанциях, где она известна как подогреватель воздуха или APH.
Подогреватель питательной воды размещается вокруг каждого цилиндра, где выходит отработанный пар. Он передает часть тепла воде перед ее поступлением в парогенератор, что еще больше снижает количество необходимого топлива.
Конструкция двигателя Mark V требует использования воды для смазки движущихся частей по двум причинам:
Выхлопной пар попадает в картер двигателя. Любое масло, используемое для смазки коленчатого вала и шатунных подшипников, вскоре образует эмульсию масла и воды, которая будет иметь очень плохие смазочные свойства.
Из-за интегрированной формы Mark V и его небольшой емкости для воды любое масло, которое попадает в воду, не покинет ее во время работы двигателя. Это масло затем покроет и загрязнит внутренние поверхности конденсатора и парогенератора, значительно снижая их производительность. Неинтегрированная паровая силовая установка может иметь, например, большой водяной бак, который даст маслу время отделиться от воды, или специальные устройства для отделения масла от воды.
Подшипники скольжения на коленчатом валу и шатунах, а также поршни, скользящие в их цилиндрах, работают в гидродинамическом режиме смазки. Грузоподъемность подшипника скольжения является прямой функцией динамической вязкости смазочной жидкости. Вода при 20 °C имеет вязкость 0,001002 Па·с, в то время как типичное моторное масло может иметь вязкость около 0,250 Па·с. [35] Таким образом, вода примерно в 250 раз менее эффективна как смазка, чем масло.
Компания Cyclone Power Technologies заключила контракт с Центром автомобильных исследований Университета штата Огайо (OSU-CAR) на инженерный анализ. В презентации OSU-CAR от 8 марта 2014 г. [36] подшипники двигателя были описаны как «проблема критического пути» и заявлено:
«За пределами собственного опыта Cyclone мало или совсем нет данных об использовании водной смазки для шарикоподшипников или роликоподшипников в наших условиях и при наших нагрузках. Расчет срока службы с использованием только нагрузки на подшипник и масштабных коэффициентов для вязкости смазки показывает, что требуется очень высокое отношение грузоподъемности к приложенной нагрузке».
«Существует минимальное количество данных по использованию полимерных подшипников скольжения с водяной смазкой в наших условиях и при наших нагрузках. Было показано увеличение срока службы в 4 раза при работе под водой, но мало данных о долгосрочном износе при смазке водой под давлением».
В контракте между Cyclone Power Technologies и Phoenix Power Group на паровой двигатель WHE с меньшей выходной мощностью [21] указано, что Phoenix Power Group осуществит авансовый платеж в размере 150 000 долларов «После завершения 200-часового испытания на прочность версии 5.0 WHE, проводимого и/или контролируемого OSU. Испытание на прочность должно состоять из работы двигателя WHE без сбоев и выработки мощности от 10 до 20 л. с.». По состоянию на 28 февраля 2015 года не было никаких признаков того, что они заставили двигатель с водяной смазкой пройти это 200-часовое испытание на прочность.
Измеренные характеристики двигателя
Компания Cyclone Power Technologies опубликовала очень мало информации о фактических измеренных характеристиках Mark V. Наиболее подробный отчет можно найти на ее странице в Facebook : [37]
15 июля 2013 г. ·
ОТЛИЧНЫЕ НОВОСТИ для двигателя Cyclone Mark V
На сегодняшний день! Тестирование на динамометрическом стенде зафиксировало 100 л.с. и крутящий момент 1000 фут-фунтов.
Никакой другой информации, например о конфигурации двигателя, условиях испытаний, проведенных измерениях или продолжительности испытаний, не сообщается.
Критика
Заявления относительно двигателя Cyclone Mark V включают в себя:
Он чистый: в одном рекламном видеоролике утверждалось, что выхлопные газы, выходящие из двигателя, будут чище, чем воздух, поступающий в двигатель: «Циклон будет эффективно действовать как очиститель воздуха, который поможет очистить воздух, которым мы дышим, пока он работает». [38] Однако в годовом отчете за 2013 год они заявляют: «Мы еще не проводили это тестирование наших двигателей, чтобы соответствовать существующим стандартам выбросов Агентства по охране окружающей среды и Комитета по контролю за оборотом автомобильных дорог». [32] Не было предоставлено ни одного источника, подтверждающего их заявление о низком уровне или отсутствии выбросов выхлопных газов.
Высокая эффективность: Cyclone Power Technologies утверждает, что двигатель Mark V имеет тепловой КПД 33% [39] Источником этого показателя эффективности является расчет [40], основанный на большом количестве предполагаемых значений. Например, предполагаются как выходная мощность двигателя, так и значения расхода топлива. Они дают расчетный тепловой КПД 23,2%. Затем предполагается (без подтверждающих расчетов), что нагрев воздуха для горения повышает общую эффективность двигателя на 4,05%, а нагрев питательной воды повышает общую эффективность двигателя еще на 4,32%, в результате чего общий расчетный тепловой КПД двигателя составляет 31,57%.
Изображение макетов как рабочих двигателей : Cyclone Power Technologies построила ряд нефункциональных макетов двигателя Cyclone Mark V и его более крупных и более мелких вариантов в качестве рекламных дисплеев. Однако тот факт, что это не рабочие двигатели, часто опускается. Например, из различных рекламных видеороликов:
«Двигатель развивает полный крутящий момент при 1 об/мин»; «У него чрезвычайно чистый выхлоп, потому что он сжигает топливо в центрифуге»; «Температура выхлопа намного ниже, чем у двигателя внутреннего сгорания»; «Вы можете положить руку на этот двигатель, когда он работает»; «Они очень, очень плавные»; «Мы получаем восемь процентов сверх теплового КПД самого двигателя»; КПД «в диапазоне 30% и более»; «Пока он простаивает некоторое время, он накапливает немного скрытого тепла, и вы можете получить действительно высокий всплеск ускорения»; «В нормальном режиме работы у вас достаточно ускорения, чтобы тянуть довольно хорошую нагрузку без необходимости иметь большую трансмиссию»; «Вода взрывается, превращаясь в пар, и толкает поршень вниз» [41]
«Здесь есть небольшой двигатель, который является одним из наших двигателей, работающих на отходящем тепле, который на самом деле работает на отходящем тепле одного из больших циклонов».; «Этот будет выдавать максимум 20 лошадиных сил».; «Или сжигаемое топливо, любой мусор, мусор или что-либо еще может питать эту систему здесь, чтобы вырабатывать электроэнергию из другого источника».; «Как и в этих красных куполообразных двигателях здесь, топливо сжигается в центрифуге».; «Конечная температура выхлопных газов в этих двигателях составляет всего 350 градусов».; «Этот двигатель на самом деле может работать от последней температуры выхлопных газов этого двигателя здесь».; «Вы увидите газонокосилку на рынке примерно через год или 18 месяцев».; Об эффективности: «Эта примерно в два раза меньше тех».; «Эти двигатели работают между эффективностью бензина и низкой стороной дизельных двигателей».; «Эффективность — это не скачок, это почти прямая линия от момента запуска до максимальных оборотов».; «Конечно, этот очень эффективен, потому что работает на бесплатном топливе».; Двигатель газонокосилки «совершенно бесшумен». [42]
«Это версия грузовика мощностью 330 лошадиных сил, и, как вы видите, у нее есть система рекуперации отработанного тепла. Конечно, у этого двигателя выхлопная сигнатура всего 350 градусов».; «Вам не нужно бегать в игрушечной машинке, как эти гольф-кары, которые предлагают некоторые автопроизводители. Теперь у вас может быть что-то, что действительно будет управлять машиной, иметь некоторую мощность и быть даже чище, чем то, что могут обеспечить электромобили».; «Как вы заметили, он устанавливается на шасси, у него нет трансмиссии, потому что уровень крутящего момента очень высок». [43]
Ни в одном из видеороликов Гарри Шоэлл не утверждает, что двигатели, на которые он указывает, являются нефункциональными макетами, и не говорит, что какие-либо заявления о производительности являются прогнозами и не основаны на каких-либо реальных измерениях.
Приложения
По состоянию на 13 февраля 2016 года двигатели Mark V не были поставлены ни одному клиенту или публично продемонстрированы в работе. Предлагаемые приложения включали:
Генераторная установка мощностью 60 кВт, работающая на отработанном моторном масле [44]
Автомобиль-рекордсмен Чака Уильямса на паровом ходу [6] [45] , за которым последовал автомобиль-рекордсмен, построенный компанией Cyclone Power Technologies [46]
Скоростной катер, предназначенный для побития рекорда скорости на воде с использованием парового двигателя. [12]
Многотопливный двигатель для обеспечения гидравлической мощности вилочных погрузчиков [47]
Однако ни одно из этих предложений не было реализовано.
Варианты
Хотя двигатель Mark V является базовым двигателем, описанным в патентах Cyclone Power Technologies, в разное время было анонсировано несколько его меньших и больших вариантов.
Ссылки
^ Информационный листок "Технические характеристики двигателя Cyclone Mark V". Получено из "Архивной копии" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2014-07-22 . Получено 2015-01-14 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
^ «Двигатель с рекуперацией тепла».
^ Voelcker, John (2008-05-13). "Steam Under the Hood". Popular Science . Получено 2023-05-26 .
^ Пресс-релиз "Cyclone Power Technologies построит двигатель для попытки установления рекорда скорости на суше на паровом автомобиле". Получено из "Архивной копии" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-11-16 . Получено 2015-01-14 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
^ ab Steam Speed America. Получено с http://www.steamspeedamerica.com/ Архивировано 22 декабря 2014 г. на Wayback Machine
^ Cyclone Power Technologies 2010, опубликовано 22 апреля 2011 г., стр. 26. Получено с http://www.otcmarkets.com/financialReportViewer?symbol=CYPW&id=48264
↑ Пресс-релиз. «Cyclone Power Technologies Completes Engine Delivery». Bloomberg . Получено 5 марта 2015 г.
^ Cyclone Power Technologies- Тестирование производительности MR-36 , получено 26.05.2023
^ ab Статья "Steam on the Water", журнал Southern Boating, май 2011 г. Получено из "Архивной копии" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-09-23 . Получено 2015-01-13 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
^ "Cyclone Power 10-Q 03-31-12". www.sec.gov . Получено 2023-05-26 .
↑ Пресс-релиз «Cyclone Power Technologies публикует годовой отчет о ходе работы для акционеров». Взято с http://www.marketwired.com/press-release/cyclone-power-technologies-releases-year-end-progress-letter-to-shareholders-otcqb-cypw-1741762.htm
^ Страница Джеймса К. Лэндона на LinkedIn. Получено с https://www.linkedin.com/pub/james-c-landon/5/4b5/706
^ US7798204B2, Шоелл, Гарри, "Центробежный конденсатор", выпущен 21 сентября 2010 г.
^ US7730873B2, Шоелл, Гарри, «Клапанно-управляемый дроссельный механизм в двигателе с регенерацией тепла», опубликовано 08.06.2010
^ US7784280B2, Шоелл, Гарри, «Механизм реверсирования двигателя и управления синхронизацией в двигателе с регенерацией тепла», опубликовано 31 августа 2010 г.
^ US7856822B2, Шоелл, Гарри, «Двигатель с регенерацией тепла», выпущенный 28.12.2010
^ US7080512B2, Шоелл, Гарри, «Двигатель с регенерацией тепла», выпущенный 25 июля 2006 г.
^ (2012, 5 апреля). Как это работает. Получено из "Cyclone Power Technologies - How It Works". Архивировано из оригинала 2012-01-19 . Получено 2012-03-22 .
^ ab Schoell, Harry. (2007). Патент США № 7,407,382: Парогенератор в двигателе с регенерацией тепла. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.
^ ab Allan, Sterling D. (2007, March 17). Гарри Шоэлл, Cyclone Technologies. "Двигатель с циклом Шоэлла — это нечто среднее между двигателем Ренкина, Дизеля и циклом Карно. Компактная масштабируемая технология находится в процессе вывода на рынок". // Радиошоу Free Energy Now. Запись взята с http://pesn.com/Radio/Free_Energy_Now/archive/2007.htm Архивировано 24.09.2012 на Wayback Machine
^ ab "cypw20131231_10k.htm". www.sec.gov . Получено 2023-05-26 .
^ Шоелл, Гарри. (2007). Патент США № 7,798,204 B2: Центробежный конденсатор. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.
^ ab US7080512B2, Шоэлл, Гарри, "Двигатель с регенерацией тепла", выпущенный 25 июля 2006 г.
^ Serway, Raymond A. (1996). Физика для ученых и инженеров (4-е изд.). Saunders College Publishing. ISBN0-03-005932-1.
^ ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ ДВИГАТЕЛЯ НА ОТХОДЯЩЕМ ТЕПЛЕ CYCLONE POWER TECHNOLOGIES. Получено из "Архивной копии" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-09-23 . Получено 2015-03-21 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
↑ Запись Cyclone Power Technologies на Facebook, 15 июля 2013 г. Получено с https://www.facebook.com/CyclonePowerTechnologies/posts/594415553923847:0
^ Cyclone Power Technologies, Inc (OTCPK:CYPW) , получено 26.05.2023
^ Батлер, Грег, «Двигатель 'All fuel' открывает путь для биотоплива на ферме», журнал SANTFA The Cutting Edge, выпуск осень 2013 г. Взято с http://www.santfa.com.au/wp-content/uploads/Santfa-TCE-Autumn-13-%E2%80%98All-fuel%E2%80%99-engine-opens-way-for-bio-fuels-on-farm.pdf
^ "Расчеты эффективности Cyclone Mark V" Подготовлено: Гарри Шоэллом, изобретателем. Получено из "Архивной копии" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2014-09-12 . Получено 2015-01-13 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
↑ Интервью с Гарри Шоэллом на Engineering TV, опубликованное 3 июня 2008 г. Взято с http://www.engineeringtv.com/video/Cyclone-External-Combustion-Eng
↑ Второе интервью с Гарри Шоэллом на Engineering TV, опубликовано 3 июня 2008 г. Взято с http://www.engineeringtv.com/video/Cyclone-Waste-Heat-Engine
^ Voelcker, John (2008-05-13). "Steam Under the Hood". Popular Science . Получено 2023-05-26 .
^ Генератор Phoenix 40. Получено с http://phoenixpowergroup.com/phoenix-generators/p5s/
^ "Cyclone-Williams Steam-Powered Speedster мчится к стартовой линии для попытки установить мировой рекорд". www.businesswire.com . 2011-01-25 . Получено 2023-05-26 .
^ "Добро пожаловать в команду Steam USA - Cyclone Power Steam Car". www.uslandsteamrecord.com . Получено 26.05.2023 .
^ «Cyclone Power Technologies подписывает протокол о намерениях с ведущим мировым производителем подъемного оборудования Combilift». www.businesswire.com . 2011-06-27 . Получено 2023-05-26 .
↑ Гарри Шоэлл в обсуждении на Steam Automobile Club of America, 10 июля 2004 г. Взято с http://www.steamautomobile.com/ForuM/read.php?1,3347
↑ Гарри Шоэлл в обсуждении на Steam Automobile Club of America, 12 октября 2004 г. Взято с http://www.steamautomobile.com/ForuM/read.php?1,3347
^ "Cyclone Power Technologies представит два экологически чистых автомобильных двигателя на съезде SAE". GlobeNewswire News Room . 2007-08-22 . Получено 2023-05-26 .
^ ab Пресс-релиз: «Cyclone Power Technologies подписывает лицензию на производство оборудования для чистых зеленых газонов». Взято с http://www.marketwired.com/press-release/cyclone-power-technologies-signs-license-to-manufacture-clean-green-lawn-equipment-796389.htm
^ "Cyclone Power Technologies to Showcase Three Clean Green - Bloomberg". Bloomberg News . 2015-04-02. Архивировано из оригинала 2015-04-02 . Получено 2023-05-26 .
^ ab Пресс-релиз: «Военный лицензиат покупает переносные бета-двигатели у Cyclone Power Technologies». Взято с http://www.marketwired.com/press-release/military-licensee-purchases-man-portable-beta-engines-from-cyclone-power-technologies-1247300.htm
^ Пресс-релиз: «Cyclone Power Technologies подписывает меморандум о взаимопонимании с Университетом Макгилла с целью усовершенствования систем сгорания для микроэнергетических установок». Получено из [1]
^ Первоначальная информация о компании и заявление о раскрытии информации, 31 марта 2008 г. Получено с http://www.otcmarkets.com/financialReportViewer?symbol=CYPW&id=14839
^ Пресс-релиз: «Глобальный лидер в области возобновляемой энергии подписывает лицензию с Cyclone Power Technologies на солнечные тепловые двигатели». Получено с http://www.businesswire.com/news/home/20090505005484/en/Global-Renewable-Energy-Leader-Signs-License-Cyclone#.VQjxAuF26zk
^ "Cyclone Power Technologies представляет планы по созданию солнечного двигателя для Renovalia Energy". www.businesswire.com . 2011-11-08 . Получено 2023-05-26 .
↑ Пресс-релиз: «Cyclone Power Technologies и Advent Power Systems выиграли контракт на разработку на сумму 1,4 миллиона долларов от армии США». Получено из [2]
^ "Cyclone Power Technologies поставляет двигатель в полном соответствии с контрактом на разработку армии США / TARDEC". Yahoo Finance . 2014-05-29 . Получено 2023-05-26 .
^ Карл А. Петерсен, «Cyclone Genset Accepted by US Army - TARDEC» Получено из «Архивной копии» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-04-02 . Получено 2015-03-08 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
^ «Cyclone Power Technologies получает заказ на закупку на сумму 135 000 долларов США на поставку системы извлечения углеводородов». Yahoo Finance . 2014-11-03 . Получено 2023-05-26 .
^ ab "Cyclone Power Technologies Inc. подписывает системное соглашение с 3R Denmark". Yahoo Finance . 2016-02-18 . Получено 2023-05-26 .
^ Пресс-релиз: «Cyclone Power Technologies санкционирует предварительное производство двигателей Mark 1». Взято с http://www.marketwired.com/press-release/cyclone-power-technologies-authorizes-pre-production-of-mark-1-engines-pinksheets-cypw-1965749.htm
^ "Cyclone Power Technologies Inc. Progress Report". Yahoo Finance . 2015-02-24 . Получено 2023-05-26 .
Внешние ссылки
Официальный сайт компании Cyclone Power Technologies