Hareketli parçaları olmayan bir hava kompresörü yapmak mümkün müdür?

Hareketli parçaları olmayan bir hava kompresörü oluşturmak fiziksel olarak mümkün mü? Hareketli parçaları olmayan havayı sıkıştırabilen ve sabit bir şekilde işletilen termodinamik bir döngü öngörüyorum. Sıkıştırma faktörü üzerinde birden fazla olması kaydıyla (1.1, 2, 100 ...) sınırlama yoktur, ancak tasarımın gerçekleştirilebilir olması gerekir.

Sıfır hareketli parçalar büyük bir kısıtlamadır. Bunu pistonların, krank millerinin ve zamanla aşınacak diğer karmaşık mekanizmaların yokluğu olarak yorumlayabilirsiniz. Bazı hareketli parçalara ihtiyaç duyulursa, en az bakım gereksinimi olan minimum gerekli hareketli parça nedir?

Kesinlikle hareketli parçaları olmayan bir hava pompası / kompresörü yapmak mümkündür.

Küçük, elektriksel olarak iletken olmayan bir oda oluşturun ve içine 2 elektrot yapıştırın. Elektrotlara bir yay uygulayın, böylelikle oda basıncı artar ve hızla düşer. Giriş ve egzoz için tesla hava akış çekvalfleri kullanın (çünkü hareketli parçaları sıfırdır).

Ark, oda boyunca oluştuğunda, kapalı hava aşırı ısınır ve tesla valfleri nedeniyle çoğunlukla egzoz deliğinden dışarı çıkar, daha sonra oda soğur ve diğer tesla valfından temiz havayı çeker.

Bu aynı zamanda herhangi bir darbeli ısı kaynağıyla da yapılabilir.

Tesla valfını değiştirmek için bir tür sızdırmazlık çek valfi kullanılıyorsa, yüksek sıkıştırma seviyesini de koruyabilirsiniz.

Çok yüksek akış ne de çok yüksek basınç elde olmayacaktır (artı gaz çıkışını kontrol olmalı) ve "Hareketli parçası" aldattığından biraz ama hiçbir hareketli olan bir kompresörün yapabilirsiniz katı parçalar. Ayrıca enerji için çok israf vardır - enerjiyi elektriğe dönüştürmek ve klasik bir kompresör kullanmaktan çok daha iyi bir durumda olursunuz, ancak bir nedenden dolayı mekanik parçaya sahip olmayan bir basınçlı hava almak istiyorsanız, bu olacaktır.

Güçlü bir su akışına ve büyük bir rakım farkına ihtiyacınız var. Hızlı ve güçlü bir su akışı alın. Ya kullanma Venturi etkisi veya başka bir şekilde havalandırmak su - hava / gaz kabarcıkları ile karıştırın. Su borudan hızla geçerken, kabarcıklar su akışından daha yavaş yukarı hareket eder - aşağı doğru taşınırlar. Hızlı akışa rağmen, borunun çıkışı bir şekilde kısıtlanır ve sonuç olarak, su basıncı su kolonunun yüksekliği ile artar ve su kolonu aşağı bastırıldığında, baloncuklardaki basınç da artar.

Sonra boru yana doğru döner. Kabarcıklar artık aşağı doğru sürüklenmez ve böylece borunun üst tarafına doğru hareket eder, sonunda su akışından kaçar ve borunun üst kenarının üstündeki bir haznede toplanır; su ile aynı basınçtadırlar - henüz bir daraltmayı geçmesi gerekir, bu yüzden basıncı oldukça yüksektir.

Elbette dar borularla ve su akışının aşağı akış hızını ve basınç dağılımını azaltacağı için düşük akışla çalışmaz. Ve çıkan hava miktarı kontrol edilmelidir çünkü - normal kompresörlerin aksine - basınç her zaman korunur, ancak gazın hacmi düşer ve onu tüketirseniz, su çekmeye başlarsınız. Ve belli ki, yüksek hacimli, yüksek basınçlı su akışı için bir miktar havayı sıkıştırmaktan daha iyi kullanımlar var. Atıktır, çünkü suyun enerjisinin çoğu kaybolur. Yine de - kavram ses; aşağıya doğru olan borunun yüksekliğini ölçeklendirerek, her 10m'de yaklaşık 1 bar'da oldukça makul basınçlara erişebilirsiniz. Ve tek fiziksel hareketli kısım, işlem sırasında hareket etmesi gerekmeyen çıkış valfıdır.

Tromp'ler çok benzerdir ve bir zamanlar fırınlara basınçlı hava sağlamak için kullanılmıştır.

Bir iyon taşıtındaki yüksek voltajlı yapı, hareketli parçalar olmadan hava akışı sağlar. Basınç farkı çok azdır, ancak birden fazla aşamayı birleştirmek onu artıracaktır.

Cihazın her bir katı parçasının sert olması gerektiği ve "önemsiz bir şekilde ortam hacminden daha büyük olmayan bir sabit basınçta sabit bir hava akımı sağlama yeteneği" gerekliliği olarak "hareketli parçaları" yorumlayarak, cevabın, nitelikli bir hayır.

Ayrıca yakıtların ve çalışma sıvılarının "parça" olarak sayılmadığını da farz ediyorum.

Herhangi bir uzaktan pratik hava kompresörünün ideal gaz kanununun geçerli olduğu koşullar altında çalışacağını varsaymak makul görünmektedir, bu nedenle .$p \propto \frac{NT}{V}$

Bir yaklaşım tipik bir hava kompresörünü taklit etmek ve mümkün olduğunca çok sayıda hareketli parçayı ortadan kaldırmaktır. Örneğin, hidrolik bir ram gibi bir şey pistonları, çarkları, vidaları vb. Ortadan kaldırabilir ve havayı sıkıştırmak için hareketli bir su kütlesinden enerji çekmemize izin verir, ancak yine de vanaları gerektirir. Bu videoda görüldüğü gibi bir valveless pompa özel bir döner piston gerektirir. Temel bir sifonun hareketli bir parçası yoktur ve alt rezervuarı kapatırsanız basınç oluşturabilir, ancak bir hava kompresörünün parçası olarak tamamen pratik değildir - ve olmasa bile, yine de bir tür vanaya ihtiyacınız olacaktır. basınçlı havayı boşaltın.

Başka bir yaklaşım, aklınızdaki gibi görünen sıcaklığı değiştirmektir. Hareketli parçaları olmayan ısı üretmek için yeterince kolaydır; Bir brülör veya elektrik bobini yapacak. Fakat vana sorununu nasıl çözersiniz? Basıncın oluşması için kapalı bir alana ihtiyacınız var ve bir kez basınç aldığınızda, havanın kapalı alandan çıkması gerekir. Yaratıcı olmak isterseniz, diyafram genişlediğinde açılan bir açıklığa sahip diyafram gibi bir şey deneyebilirsiniz; baskı daha sonra kendi çıkışını yapacaktır. Ancak genişleyen ve daralan bir katı diyafram veya mesane de bana hareketli bir parça gibi görünüyor. Sanırım diğer hareketli parçalardan daha dayanıklı olabilir, sanırım ama yine de olmayabilir.

Sabit bir basınç akışı üretmek için bir tutma tankına ihtiyacınız vardır ve dağıtım basıncınızın büyüklüğü, tutma tankında geliştirebileceğiniz üst basınç sınırına ve bunu ne kadar çabuk geliştirebileceğinize bağlı olarak önemli ölçüde azalır. Netsee'in cevabında önerilen Tesla valfleri çok zekidir ancak gerçekten debi sınırlandırıcı cihazlar; Pnömatik güç için talep üzerine salıverebileceğiniz bir tankta basınç geliştirebileceklerini ve tutabileceklerini görmüyorum.

Bu yüzden "nitelikli" hayır nedeni budur. Teoride, hava kompresörünüzün çoğu amaç için tamamen pratik olamayacağını kabul ederseniz, elastik deformasyonu hareket olarak saymazsınız ve valfler ve regülatörlerle birkaç kez "hile yaparsınız", sonra evet. Bir tanktaki havayı sıkıştıran bir cihaz yaratabilir ve sonra onunla ne yapacağınızı yapabilirsiniz. Uygulamada, iyi ölçeklenemeyen zavallı bir fikir gibi geliyor, ancak oynamak için ilginç bir egzersiz.

Diğer bir yeterlilik ise bir mikroakışkan bağlamında tamamen farklı bir cevap alabilmenizdir.

Knudsen pompası sıfır hareketli parça vardır ve (gaz, bir boru yüksek sıcaklık ucuna düşük akar) termal difüzyon dayanır. Akışın dayanabileceği geri basınç termomoleküler basınç farkı olarak adlandırılır ve gaz ortalama serbest yolu ile tüp duvarların boyutları arasındaki oranın bir fonksiyonudur - kavramdaki modern gelişmeler nanolitlerden oluşan zeolitler gibi çeşitli malzemeler kullanmıştır. bu oranı iyileştirmek için gözenekleri ölçeklendirin.

Evet. Bir tromp veya trompe denilen inanılmaz bir cihaz . Su seviyesinin üzerinde yükselen bir pipet veya tüp ile bir huni içinde ve altında su akışı. Akan su, havanın kamıştan çekilmesi ve suyun küçük hava kabarcıkları ile oksijenlenmesiyle birlikte çevresindeki havayı sürükler. Su, nehrin altındaki borudan içeri girer veya içine yerleştirilir ve boru boyunca yatay olarak hareket ettikçe hava kabarcıkları boruya bağlı bir veya iki hava tankına kaçar ... bu havayı sıkıştırır. Su aktığı sürece, oldukça yavaş bile olsa, hava tanklarda sıkışacaktır.

Yaklaşık 100 yıl önce Kanada'daki büyük çaplı bir maden işletmesi, tüm pnömatik matkapları vb. Çalıştırmak için bir tromp kullandı. Bugün neden kullanılmıyor?

Bu süpersonik bir akış kullanılarak kolayca yapılabilir. Isı ekleme veya şok dalgaları.

Bu sorunun teorik olduğu varsayılırsa, cevap havayı ısıtmak olabilir. Askeri jetlerdeki yanıcılara benzer. Bakınız: Wikipedia \ afterburner Kanalları kullanıyorsanız, kullanım suyu ısıtıcısında olduğu gibi yanma akışkanını akışınıza eklemeniz gerekmez.

Afterburner prensibi, bir hava akışının basıncını arttırma ile ilgili olarak şöyle ifade edilir: "Afterburner daha sonra türbinin akış aşağı akışını enjekte eder ve gazı yeniden ısıtır. nozuldan daha yüksek bir hızda çıkarılır. Yakıtın eklenmesiyle kütle akışı da biraz artar. "

Bu kesinlikle mümkün ve bir süredir termoakustik kompresörlerde yapıldı . İlk olarak, kriyo-soğutucuların gazları sıvılara yoğunlaştırmaları için geliştirildiler ve bu teknolojiyi tüketici seviyesine getirmek için çalışan şirketler olmasına rağmen, temel uygulamaları olmaya devam ediyorlar. Bu kompresörlerin hareketli parçaları yoktur veya en fazla bir tane (ses kaynağı) yoktur. Ayrıca, sera gazı kullanmama avantajına da sahiptirler.