Czy można zbudować sprężarkę powietrza bez ruchomych części?

Czy fizycznie możliwe jest zbudowanie sprężarki powietrza bez ruchomych części? Wyobrażam sobie cykl termodynamiczny zdolny do sprężania powietrza bez ruchomych części i działający stacjonarnie. Nie ma ograniczeń co do współczynnika kompresji, pod warunkiem, że jest on znacznie większy niż jeden (1,1, 2, 100 ...), ale projekt musi być możliwy do zrealizowania.

Zero ruchomych części jest dużym ograniczeniem. Można to interpretować jako brak tłoków, wałów korbowych i innych złożonych mechanizmów, które z czasem się zużyją. Jeśli potrzebne są niektóre ruchome części, jakie są minimalne wymagane ruchome części przy najniższych wymaganiach konserwacyjnych?

Możliwe jest wykonanie pompy powietrza / sprężarki absolutnie bez ruchomych części.

Zrób małą, nieprzewodzącą elektrycznie komorę i włóż do niej 2 elektrody. Pulsuj łuk przez elektrody, tak że ciśnienie w komorze rośnie i spada gwałtownie. Użyj zaworów zwrotnych przepływu powietrza tesla (ponieważ nie zawierają części ruchomych) do wlotu i wylotu.

Gdy łuk powstanie w komorze, zamknięte powietrze zostanie przegrzane i rozszerzy się głównie z portu wylotowego z powodu zaworów tesla, a następnie komora ochłodzi się i wciągnie świeże powietrze przez drugi zawór tesli.

Można to również zrobić za pomocą dowolnego impulsowego źródła ciepła.

Jeśli zamiast zaworu tesla zastosowany zostanie pewien rodzaj uszczelniającego zaworu zwrotnego, można również utrzymać wysoki poziom kompresji.

Nie osiągniesz bardzo wysokiego przepływu ani bardzo wysokiego ciśnienia (dodatkowo musisz kontrolować wypływ gazu), i to trochę oszukuje „brak ruchomych części”, ale możesz zrobić sprężarkę bez ruchomych stałych części. Dodatkowo marnuje energię - znacznie lepiej byłoby zamienić energię na energię elektryczną i użyć klasycznej sprężarki, ale jeśli z jakiegoś powodu chcesz uzyskać powietrze pod ciśnieniem bez części mechanicznych, to by było na tyle.

Potrzebujesz silnego przepływu wody i dużej różnicy wysokości. Weź szybki, silny przepływ wody. Używając efektu Venturiego lub w inny sposób napowietrzając wodę - zmieszaj ją z pęcherzykami powietrza / gazu. Gdy woda szybko płynie w dół rury, bąbelki poruszają się w górę wolniej niż przepływ wody - są one przenoszone w dół. Pomimo szybkiego przepływu wylot rury jest nieco zwężony, w wyniku czego ciśnienie wody rośnie wraz z wysokością słupa wody, a wraz z dociskaniem słupa wody rośnie również ciśnienie pęcherzyków.

Następnie rura obraca się na boki. Pęcherzyki nie są już przeciągane w dół, więc przemieszczają się w kierunku górnej części rury, ostatecznie uciekając przed przepływem wody i gromadząc się w zbiorniku powyżej górnej krawędzi rury; są pod takim samym ciśnieniem jak woda - które muszą jeszcze przejść zwężenie, więc jego ciśnienie jest dość wysokie.

Oczywiście nie będzie działać z wąskimi rurami i niskim przepływem, ponieważ lepkość wody zmniejszyłaby prędkość opadania i rozkład ciśnienia. Ilość powietrza usuwanego musi być kontrolowana, ponieważ - w przeciwieństwie do normalnych sprężarek - ciśnienie jest utrzymywane przez cały czas, ale objętość gazu spada, a jeśli go zużyjesz, zaczniesz czerpać wodę. I oczywiście są lepsze zastosowania dla przepływu dużej objętości wody pod wysokim ciśnieniem niż sprężanie powietrza. Jest to marnotrawstwo, ponieważ większość energii wody jest tracona. Mimo to - koncepcja jest solidna; skalując wysokość rury skierowanej w dół, można osiągnąć całkiem rozsądne ciśnienie, przy około 1 barie na 10 m. Jedyną fizyczną ruchomą częścią jest zawór wylotowy, który nie musi się poruszać podczas pracy.

Trompy są bardzo podobne i kiedyś były wykorzystywane do dostarczania sprężonego powietrza do pieców.

Konstrukcja wysokiego napięcia w jonocrafcie zapewnia przepływ powietrza bez żadnych ruchomych części. Różnica ciśnień jest bardzo mała, ale połączenie wielu etapów ją zwiększy.

Interpretując „części ruchome” w ten sposób, że każda stała część urządzenia musi być sztywna, a wymaganie jako zdolność do dostarczania stałego strumienia powietrza pod stałym, nie trywialnie większym niż ciśnienie otoczenia, podejrzewam, że odpowiedź jest następująca: kwalifikowany nr

Zakładam również, że paliwa i płyny robocze nie liczą się jako „części”.

wydaje się założenie, że jakakolwiek zdalnie praktyczna sprężarka powietrza będzie działać w warunkach, w których obowiązuje prawo gazu doskonałego, więc .$p \propto \frac{NT}{V}$

Jednym z podejść byłoby naśladowanie typowej sprężarki powietrza i próba wyeliminowania jak największej liczby części ruchomych. Na przykład coś takiego jak siłownik hydrauliczny może wyeliminować tłoki, wirniki, śruby itp. I pozwolić nam wydobywać energię z ruchomego zbiornika wody w celu sprężania powietrza, ale nadal wymaga zaworów. Pompa bez zaworów, jak widać na tym filmie, wymaga specjalnego tłoka obrotowego. Podstawowy syfon w ogóle nie ma ruchomych części i może wytworzyć ciśnienie, jeśli zamkniesz dolny zbiornik, ale jest całkowicie niepraktyczny jako część sprężarki powietrza - a nawet gdyby nie, nadal potrzebujesz jakiegoś zaworu, aby dostarczać sprężone powietrze.

Innym podejściem jest manipulowanie temperaturą, co brzmi jak to, co masz na myśli. Łatwo jest generować ciepło bez ruchomych części; zrobi to palnik lub cewka elektryczna. Ale jak poradzić sobie z problemem z zaworem? Aby wytworzyć się ciśnienie, potrzebujesz zamkniętej przestrzeni, a kiedy już pojawi się ciśnienie, powietrze musi wyjść z tej zamkniętej przestrzeni. Jeśli chcesz być kreatywny, możesz wypróbować coś w rodzaju przysłony z otworem, który otwiera się dopiero po rozwinięciu się membrany; wtedy ciśnienie samo się opuści. Jednak rozszerzająca się i kurcząca się stała membrana lub pęcherz wydaje mi się także częścią ruchomą. Przypuszczam, że może być trwalszy niż inne rodzaje części ruchomych, ale z drugiej strony może nie.

Aby wytworzyć stały strumień ciśnienia, potrzebujesz zbiornika utrzymującego, a wielkość ciśnienia tłoczenia zostanie znacznie zmniejszona w oparciu o górną granicę ciśnienia, którą możesz wytworzyć w zbiorniku utrzymującym i jak szybko możesz go rozwinąć. Zawory Tesli sugerowane w odpowiedzi Netduke'a są bardzo sprytne, ale tak naprawdę są to urządzenia różnicujące przepływ różnicowy; Nie widzę, aby byli w stanie wytworzyć i utrzymać ciśnienie w zbiorniku, który można by uwolnić na żądanie siły pneumatycznej.

A więc powodem tego jest „kwalifikowane” nie. Teoretycznie, jeśli zaakceptujesz, że twoja sprężarka powietrza może być całkowicie niepraktyczna dla większości celów, nie liczysz deformacji sprężystej jako ruchu i „oszukujesz” kilka razy za pomocą zaworów i regulatorów, to tak. Możesz stworzyć urządzenie, które spręża powietrze w zbiorniku, a następnie zrobić z nim, co chcesz. W praktyce brzmi to jak kiepski pomysł, który nie jest dobrze skalowany, ale jest ciekawym ćwiczeniem do zabawy.

Inną kwalifikacją jest to, że możesz uzyskać zupełnie inną odpowiedź w kontekście mikroprzepływów.

Pompa Knudsen ma zero ruchomych części i jest oparty na dyfuzji cieplnej (przepływu gazu od niskich do wysokich temperatur od końca rury). Przeciwciśnienie, któremu może oprzeć się przepływ, nazywane jest różnicą ciśnień termomolekularnych i jest funkcją stosunku średniej średniej drogi gazu do wymiarów ścianek rurki - nowoczesne osiągnięcia w tej koncepcji wykorzystały różne materiały, takie jak zeolity składające się z nano- wyskaluj pory, aby poprawić ten stosunek.

Tak. Niesamowite urządzenie o nazwie tromp lub trompe . Przepływ wody nad lejkiem i w dół ze słomką lub rurką uniesioną powyżej poziomu wody. Płynąca woda ciągnie wraz z nią otaczające powietrze, ciągnąc je przez słomę i natleniając wodę małymi pęcherzykami powietrza. Woda przepływa przez rurkę pod rzeką lub strumieniem, w którym się znajduje, i gdy porusza się poziomo przez rurkę, pęcherzyki powietrza uciekają do jednego lub dwóch zbiorników powietrza podłączonych do rury. To kompresuje powietrze. Dopóki woda płynie, nawet dość wolno, powietrze będzie się kompresować w zbiornikach.

Około 100 lat temu w dużej kopalni w Kanadzie użyto trompa do zasilania wszystkich wiertarek pneumatycznych itp. Dlaczego nie jest używany dzisiaj, jest zagadką?

Można to łatwo zrobić za pomocą przepływu naddźwiękowego. Dodatek ciepła lub fale uderzeniowe.

Zakładając, że to pytanie jest teoretyczne, odpowiedzią może być ogrzewanie powietrza. Jest podobny do dopalaczy w odrzutowcach wojskowych. Patrz: Wikipedia \ dopalacz Nie musisz dodawać płonącego płynu do swojego przepływu, jeśli używasz kanałów, jak w podgrzewaczu wody użytkowej.

Cytowana jest zasada dopalacza związana ze zwiększaniem ciśnienia przepływu powietrza: „Dopalacz następnie wtryskuje paliwo za turbiną i podgrzewa gaz. W połączeniu z dodatkowym ciepłem ciśnienie wzrasta w rurze wydechowej i gazie jest wyrzucany przez dyszę z większą prędkością. Masowy przepływ jest również nieznacznie zwiększany przez dodanie paliwa. ”

Jest to absolutnie możliwe i już od pewnego czasu jest wykonywane w kompresorach termoakustycznych . Początkowo zostały opracowane z myślą o chłodnicach kriogenicznych do skraplania gazów w cieczach i pozostaje to ich głównym zastosowaniem, choć istnieją firmy, które starają się wprowadzić tę technologię na poziom konsumenta. Sprężarki te nie mają ruchomych części (źródła dźwięku) lub co najwyżej jedną. Ich zaletą jest to, że nie używają żadnych gazów cieplarnianych.