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Carnot Engine

Carnot described an engine in its work “reflection on the motive power of fire”. The disadvantage of its construction comes owing to the fact that he proposes a displacement of the source of heat whereas Robert Stirling builds an engine which fixed sources of heat and the gas moves between the two sources using a displacer. (except for the engine Alpha). These two engines have in common a cycles with four transformations: Isothermal and adiabats (Carnot) Isochoric and Isothermal ( Stirling).
The Carnot engine was declared impossible very early “This cycle is theoretically unrealizable, because the isothermy and the perfect adiabacity are impossible to obtain. “Various heat engine and Steam engine J. Dejust (1899)”). Who speaks about perfect engine? The Stirling engine and Ericsson are they perfect?. The least imperfect hot air engines is the Carnot engine because it does not require a regenerator, main imperfection of the Stirling engine (dead volume vs effectiveness). There exist many architectures making it possible to roll the Carnot cycle as well as possible.

It was affirmed that it would be less powerful than Stirling with equal size. False! The transfers of heat take place in the isothermal processes which are identical on the two engines (identical T.hot and T.cold and the same mass of identical gas). The best of both is that which has less dead volumes and better température change between isothermal processes : no doubt it is Carnot!. It was not carried out because nobody had there seriously reflects.

The discussion is now open.

Serge Klutchenko thecarnotengine.blogspot.com

Welcome Serghiei,
I honestly do not know which argument should be established.
But you must not be worried, we have had already, (also recently) supporters of many strange ideas.
If I understand you are a supporter of the Carnot cycle/engine:
Is like claiming that the river water, usually down to the valley; .... and I think that most of the world will agree with you.
Problematic is the fact that Carnot cycle (and related engine) is/are ideal cycle/engine, with transformations that take place step by step, perfect.
By definition (shared by the whole world) all (all but really all, starting from the Rankine, .... up to the Stirling) closed thermodynamic cycles, are NOT ideal, but real, and for so are all "content" in the Carnot cycle, and (for so) have efficiencies from "lower" to "much lower" of the Carnot. (I imagine that you know the meaning of the thermodynamic terms "content" or "inclusive").
There remains only the problem of achieving an ideal cycle, for the Carnot engine, ...may be is a bit difficult.
But I'll not be discouraged, and you build it (if you can), then present you in Stockholm for the Nobel, possibly without trying to show us why it should work.
We are not able to understand it.
...We instead take care of the Stirling engine... more easy.

Post scriptum: Also alpha Stirling use a displacer, ...of course.
Ferraccio

I agree with Vile Fly,you need to build a working model, I think you'll be pushing your luck, if no one in the last 200 or so years has built one, you'll make history, but have a go. Ian S C

A real Carnot engine has been studied by Curzon and Ahlborn. They use finite time thermodynamics rules.

To explain closed reversible cycle we use quasi statics thermodynamics point of view. By this way it is possible to say : The theoretical efficiency of the Stirling engine is almost equal to its maximum theoretical efficiency; this is known as the Carnot cycle efficiency.

That mean zero power ! When the engine run at max power, the efficiency is given by expression 1-[(T1/T2)^1/2]
have a look here : http://en.wikipedia.org/wiki/Endorevers ... modynamics

Why a real Carnot engine will be better than a real Stirling engine ? Just because it is not a regenerative cycle. The Stirling engine regenerator is the main source of irreversibilities.

SK

Hi,

The Carnot engine can be viewed here : http://www.youtube.com/watch?v=bb9YPHAnWVE

Feel free to comment.

Serge Klutchenko

Had a look at your Utube vidio, thats not Carnot cycle, and the graph is basicly Stirling cycle, how did you develope the graph? The Carnot cycle is not a practile engine, and can not be built to run. Please explain D1 and D2, what opperates them. As I said before, build a working model, animations are irrelevent. I'm just trying to help you think things through. Ian S C

God in his infinite wisdom has placed a limit to the intelligence of men, but did not place limits to ignorance.
It was exactly what I meant, "do not tell us".
You want to explain how is the Carnot cycle (it is useless, you know it's already been thought of and described 200 years ago, and everybody knows it).
You want to build an engine that works with that cycle, it is easy, indeed elementary, is enough to "foreseen" transformations envisaged by the ideal Carnot cycle.
Can anyone "imagine" an engine so, did the same for the first Mr. Carnot (200 years ago), ....do not remind us.
Why should we waste time on the obvious?
You only have do work the engine with the "foreseen" trasformations, ....and bring it in Stockholm.

The modern hot air motor theory was formulated by Sir Goerge Cayley in the 1790s, and a working motor was built before the turn of the century, Robert and James Stirling developed their engine from this. About 200 years BC the Greek Heron of Alexandrea built a hot air engine to open and shut the doors of a Temple, there were one or two others at the time. Carnot came up with his theory long after the hot air motor that we also call a Stirling engine was up and running as well as possible with the materials and tools available at the time. Ian S C

Hello

This document explain why a Carnot engine work well.
http://rmf.smf.mx/pdf/rmf/37/1/37_1_0087.pdf

Remember: Curzon Cycle is a running Carnot Cycle
Carnot Cycle is impossible in pactice. I'm talking about an engine not about a quasi static Carnot cycle.

I have intentionally chosen to represent the Carnot engine using the example of a modified Stirling engine.
There are three other possible architectures to achieve a Carnot engine. Do not think I can reveal to the public years of work. Based on that I described on the blog, I think you'll find a way to keep it simple.
I am aware of an open way of research. You will not get perfection. You will get a very good engine. Better than Stirling. A mechanical cam and a crankshaft are enough to start making a prototype. Then one can begin real work of engineering science.

Regards.

SK

Had a look on the web, not one working prototype to be found! Lots of theory, supposedly from reputable places...BUT.
Do you believe every thing you read. Some would call a lot of this stuff rubbish, others (well in NZ at least)bull sh*t, but I'm prepared to wait and see you produce a working motor, you should be well on the way now. Ian S C

You also need to know if one understands what it is reads.
All internal combustion engines are described or describable "compared" to the Carnot cycle, this does not mean that the Carnot cycle can be accomplished. The same Carnot thought it was absolutely impossible. Not knowing this, and do not knowing "why", this means do NOT know absolutely what is the Carnot cycle, which is used in all basic schools as an example of impossibility.
When are you going to understand how it (do not) works maybe you can avoid being associated with Lucien, (kindest regards if you see him) which itself has already said galore.

We are interested in Stirling engine, other type of engine have to be presented in others forums.

Serge Klutchenko wrote:Hi,

The Carnot engine can be viewed here : http://www.youtube.com/watch?v=bb9YPHAnWVE

Feel free to comment.

Serge Klutchenko

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Bonjour Serge,

Le rendement du cycle de Carnot est-il vraiment insurpassable ?
Voici ce que sont mes réflexions sur le sujet.

Dans le document "Research on New Isochoric Process"
http://www.monotherme.com/pdf/research_ ... rocess.pdf
on découvre qu'il est possible de chauffer un fluide gazeux à volume constant d'une façon telle qu'il atteint finalement une température supérieure à celle de la source chaude qui le chauffe. Il vient alors immédiatement à l'esprit que cette transformation pourrait faire partie d'un cycle thermodynamique. Il n'est pas besoin d’être génial pour y penser.

Cette transformation qui a lieu dans le dispositif décrit dans le document "Research on New Isochoric Process", je vais la nommer ci-après "transformation néguentropique" et je propose le cycle thermodynamique suivant :

1-compression néguentropique (compression isochorique selon notre procédé)
2-échappement vers cylindre de détente (détente adiabatique)
3-détente néguentropique (détente isochorique selon notre procédé) pour le gaz restant dans le compresseur.
4-admission de fluide gazeux par aspiration
Bien évidemment, le cycle peut être fermé ou ouvert.

Je pense que le cycle que je propose est très intéressant pour la raison suivante (une raison parmi d'autres):

Je commence par citer S. Carnot:
Tout changement de température qui n'est pas du à un changement de volume ou à une action chimique (action que provisoirement nous supposons ne pas se rencontrer ici) est nécessairement du au passage direct du calorique d'un corps plus ou moins échauffé à un corps plus froid. (page 24).

Autrement dit, selon S. Carnot, à volume constant et sans dépense d’énergie mécanique, la chaleur se déplace nécessairement d'un corps plus chaud vers un corps moins chaud.
Selon notre procédé, nous devons disposer d'une source chaude dont la température est supérieure à celle du gaz que l'on se propose de chauffer. Selon notre procédé, la chaleur ira donc bien d'un corps plus chaud vers un corps moins chaud. Mais, selon notre procédé, la température du fluide gazeux va s'élever au-delà de la température de la source chaude. Le corps chauffé était moins chaud que la source chaude et il est devenu plus chaud que la source chaude. On peut donc affirmer qu'à volume constant et sans dépense d’énergie mécanique, de la chaleur s'est déplacée d'un corps plus chaud vers un corps moins chaud ET que de la chaleur s'est déplacée d'un corps moins chaud vers un corps plus chaud.
Il s'ensuit que l'affirmation de Carnot: "Tout changement de température qui n'est pas du à un changement de volume ou à une action chimique (action que provisoirement nous supposons ne pas se rencontrer ici) est nécessairement du au passage direct du calorique d'un corps plus ou moins échauffé à un corps plus froid." est inexacte.


Selon notre procédé (cf. document : "Research on New Isochoric Process"), le gaz travaille à volume total constant, pendant qu'il est chauffé, à l’élévation de sa propre température au-delà de la température Tc de la source chaude qui le chauffe, jusqu'à Tc+. L'élévation de la temperature au-delà de celle de la source chaude, à volume total constant, s'accompagne d'une élévation de la pression. Ensuite, apres avoir été chauffé selon le nouveau procédé, le gaz peut être utilisé pour produire de la puissance motrice en parfaite conformité avec les explications de S. Carnot. Mais le "maximum" tel que l'entend Carnot se calcule avec le delta T entre la source chaude et la source froide alors qu'il devra etre calculé avec Tc+ si nous utilisons notre procédé. Il est donc possible de dépasser ce prétendu "maximum" puisque, grâce à l’élévation de la température au-delà de celle de la source chaude, le delta T efficace pour produire de la puissance motrice est supérieur au delta T entre la source chaude et la source froide.


Carnot dit encore : "Partout où il existe une différence de température, il peut y avoir production de puissance motrice. Réciproquement, partout où l'on peut consommer de cette puissance, il est possible de faire naître une différence de température, il est possible d'occasionner une rupture d’équilibre dans le calorique." (page 16).

L'affirmation précédente est incomplete en ce qu'elle ne rend pas compte de toute l'étendue du possible pour ce qui est des échanges thermiques sans contrepartie. En effet, selon notre procédé, il est possible d'amplifier une différence de température sans consommer de puissance motrice.
Carnot a seulement pensé au sujet de la conversion d'une puissance motrice en différence de température ET inversement. Il ignorait qu'il est possible d'amplifier une différence de température sans consommer de puissance motrice (et sans avoir à donner de la chaleur à la source froide comme c'est le cas pour un "vapor absorption cycle").
La vision de Carnot était binaire. Elle doit etre modifiée par la prise de conscience qu'il est possible d'amplifier un delta T sans contrepartie. Nos théories au sujet des Lois de la Nature devraient (idéalement...) essayer de rendre compte de tout ce que la Nature autorise...


"La condition nécessaire du maximum est donc qu'il ne se fasse dans les corps employés à réaliser la puissance motrice de la chaleur aucun changement de température qui ne soit du à un changement de volume." S. Carnot (page 23)

Le "maximum" selon Carnot peut être dépassé. Pour ce faire, nous devons amplifier le delta T en faisant travailler le fluide gazeux à volume constant, pendant qu'il est chauffé, à l’élévation de sa propre température. Plusieurs autres conditions sont requises pour atteindre le véritable maximum.


Le cycle que je propose :
1-compression néguentropique (compression isochorique selon notre procédé)
2-échappement vers cylindre de détente (détente adiabatique)
3-détente néguentropique (détente isochorique selon notre procédé) pour le gaz restant dans le compresseur.
4-admission de fluide gazeux par aspiration

Ce cycle est supérieur au cycle Stirling et au cycle de Carnot. En effet, en comparaison avec un cycle de Carnot ou un cycle de Stirling, on ne perd pas de chaleur (vers la source froide) pendant la phase de compression. De plus on profite de la compression néguentropique qui, du point de vue du rendement, est la transformation qui domine toutes les autres (grâce à ce que nous pourrions nous amuser a nommer "l'effet démon de Maxwell", le gain de température au-delà de celle de la source chaude).

Cela dit, il existe differentes solutions qui permettent de mettre en œuvre le cycle thermodynamique que je propose. Il en est une, en particulier, qui est plus élégante et plus efficace.

P.S. : pourquoi tu réponds pas à mes mails ?

Some one else can translate, don't trust the translator since I read of some one who could not under stand an instruction manual translated from Chinese, so he re-translated back to Chinese, and sent it back to the Chinese factory, the Chinese could not understand the message they got, all lost in translation. Son anyone out there who wants to can do it, or parts of. Ian S C