Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 34. 18 september 1948 - Den moderna varmluftsmotorn, av Einar Bohr
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
18 september 19b8
595
Den moderna
varmluftsmotorn
Ingenjör Einar Bohr, Stockholm
621.412
De törsta varmluftsmotorerna kom i praktiskt bruk i
början av förra århundradet, ganska snart efter Watts
ångmaskin. Många självständiga försök att genom
varm-luftsprocessen överföra värme i mekaniskt arbete på ett
ekonomiskt sätt gjordes av framstående tekniker, Stirling
(1817), Jolin Ericsson (1826) m.fl., men dåtida
obekantskap med termodynamiska lagar (den kände fysikern
Faraday betvivlade t.ex. varmluftsprincipens teoretiska
möjlighet över huvud taget), otillfredsställande material med
hänsyn till hållfasthet mot värme och tryck samt framför
allt förbränningsmotorns växande betydelse bidrog till alt
varmluftsmotorerna allt mer kom ur bruk. De tillverkade
maskinerna var klumpiga, hade utomordentligt stor
cylindervolym per hästkraft och låga varvtal och
verkningsgrader. Fig. 1 visar schematiskt Jolin Ericssons
varmlufts-motor. Teoretiskt skulle den (enl. Dahlander) arbeta med
en temperatur av högst 573°K och lägst 283°K,
motsvarande en teoretisk termisk verkningsgrad för en
Carnot-process av ca 0,5. Den mekaniska verkningsgraden för den
sinnrika drivanordningen uppgick till ca 0,65. Den
verkliga totala verkningsgraden torde dock ha varit högst
2 à 3 %. Så sent som år 1923 angavs i en katalog från en
välkänd utländsk fabrik för en 2 hk varmluftsmotor en
total verkningsgrad av 3 %, vilket visar, att mer än 100
års tekniska framsteg icke möjliggjort några nämnvärda
framsteg i fråga om minskningen av varmluftsmotorns
termiska förluster. Att dylika motorer för små
effektbelopp faktiskt varit i bruk så länge, visar dock på
vissa principiella fördelar hos dem, särskilt deras
oberoende av bränslets art, deras tystgång (inga ventiler och
inga periodiska förbränningar), frånvaro av
cylinderkorrosion, ringa olikformighetsgrad etc. Det torde därför
vara av stort intresse att finna, att man under de sista
åren synes ha gjort så stora framsteg i fråga om
varmluftsmotorns verkningsgrad och specifika effekt, att den i
dessa avseenden mycket väl tål jämförelse med de bästn
förbränningsmotorerna. Den nämnda 2 hk varmluftsmotorn
från år 1923 hade en cylindervolym av 25 1 och en vikt
av ca 800 kg. Samma effekt kan numera erhållas med en
varmluftsmotor på 200 cm3 vid samma stora livslängd. De
förnämsta orsakerna titi dessa framsteg är, utom de efter
1920-talet tillkomna högklassiga legeringarna, en utvidgad
kännedom om sambandet mellan värmetransport,
luftströmningsmotstånd och dödvolym (dvs. den del av
motorvolymen i vilken mediet, här i allmänhet luft, icke
undergår volymsändringar) samt vissa betydande
konstruktiva förbättringar och uppfinningar i värmetekniskt och
mekaniskt hänseende. Förbättrade konstruktioner av
het-tare (med värmeväxlare för förbränningsluften) och kylare
med förhållandevis låga luftmotstånd, en genial
värmeregenerator för utomordentligt snabbt upptagande och
avgivande av värme till den genomströmmande luften,
förenklad motorkonstruktion, möjliggörande ordinärt slutet
vevhus etc. är de viktigaste av dessa framsteg. Härtill
kommer också fördelen med att motorns rotationsriktning lätt
kan omkastas under gång.
Varmluftsmotorns teori
Varmluftsmotorns princip framgår av det mycket
förenklade schemat, fig. 2, som gäller en cylinder, delad i
två delar i öppen förbindelse med varandra. Den ena delen
Fig. 1. Schema för John Ericssons varmluftsmaskin av 1826.
hålles vid en hög temperatur Th med hjälp av en hettare
och den andra vid en låg temperatur Tc med hjälp av en
kylare. I vardera av dessa cylinderdelar finnes en rörlig
kolv och dessa kolvar innesluter mellan sig en viss
kvantitet luft (kan också vara väte, helium e.d.). Vidare antas,
att värmeöverföringen mellan cylindern och luften i
denna är så god, att temperaturen av den heta delen
respektive kalla delen är konstant Th resp. Tc. Luften i cylindern
får nu genomlöpa en process med fyra faser, fig. 2.
Processens förlopp är följande:
I—II: maximivolymen i den kalla cylinderdelen
komprimeras isotermiskt till minimivolymen V2;
II——III: den komprimerade volymen V2 förflyttas från
den kalla till den heta cylinderdelen (isokorisk
tillståndsändring) ;
III—IV: minimivolymen V2 expanderar isotermiskt till
maximivolymen Vt i den heta zonen;
IV—I: maximivolymen V1 förflyttas oförändrad till den
kalla zonen (isokor). I förflyttningarna II—III och IV—/
uträttas intet mekaniskt arbete. Bortsett från friktion är
det mekaniska arbetet, som erfordras för förflyttning av
den ena kolven, exakt lika med arbetet, som lämnas av den
andra.
Det för kompressionen åtgående arbetet I—II uträttas
vid låg temperatur och därför vid lågt tryck. Det vid
expansionen lämnade arbetet III—IV uträttas vid hög
temperatur och högt tryck och är sålunda större än
kompressionsarbetet eller, vilket är detsamma, inedeltrycket i senare
fallet är större än i förra. Man erhåller sålunda ett
överskott av arbete per process, vilket framgår av
indikator-diagrammet, fig. 3. Ett utförande, motsvarande detta
schema, möter emellertid i praktiken ganska stora
svårigheter. Fig. 4. visar en modifikation, som utförts i
provmodell (fig. 5). De båda kolvarna är här kopplade med
varandra så att rörelsen av den heta kolven efterföljes
med en viss bestämd fasskillnad, räknat i grader för vev
Bearbetning av uppsatser i Philips techn. Rev. 1946 h. 5, 1947 h. 5.
Fig. 2. Varmluftsmotorns
princip.
Fig. 3. Indikatordiagram för
varmluftsmotor enligt fig. 2
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
