建造没有活动部件的空气压缩机在物理上是否可行?我正在构想一种热力循环,该热力循环能够压缩空气而没有活动部件,并且以固定方式运行。压缩系数没有限制,只要压缩系数明显大于1(1.1、2、100 ...),但设计必须是可实现的。
零运动部件是一个很大的限制。您可以将其解释为没有活塞,曲轴和其他会随着时间而磨损的复杂机构。如果需要一些活动部件,那么最低维修要求是最少的活动部件?
建造没有活动部件的空气压缩机在物理上是否可行?我正在构想一种热力循环,该热力循环能够压缩空气而没有活动部件,并且以固定方式运行。压缩系数没有限制,只要压缩系数明显大于1(1.1、2、100 ...),但设计必须是可实现的。
零运动部件是一个很大的限制。您可以将其解释为没有活塞,曲轴和其他会随着时间而磨损的复杂机构。如果需要一些活动部件,那么最低维修要求是最少的活动部件?
Answers:
您既不会获得很高的流量也不会获得很高的压力(此外,您还必须控制气体的流出),并且在“无活动部件”上有点作弊,但是您可以制造出没有活动固体部件的压缩机。另外,它非常浪费能源-将能源转换为电能并使用经典的压缩机会更好,但是如果出于某种原因想要获得没有机械零件的压缩空气,那就可以了。
您需要强劲的水流和较大的海拔差。采取快速,强烈的水流。使用文丘里效应或其他方式给水充气-将其与气泡/气泡混合。当水迅速沿管道向下流动时,气泡向上传播的速度比水流缓慢-向下传播。尽管流动迅速,但管道的出口仍受到一定程度的限制,结果,水压随着水柱的高度而增大,并且随着水柱的压低,气泡中的压力也随之增大。
然后管道向侧面旋转。气泡不再向下拖动,因此它们朝向管道的上侧移动,最终逸出水流并聚集在管道上边缘上方的水箱中;它们与水的压力相同-必须通过收缩,因此其压力相当高。
当然,它不适用于狭窄的管道和低流量,因为水的粘度会降低下降速度和压力分布。而且必须控制排出的空气量,因为–与普通压缩机不同–压力始终保持不变,但是气体的量会下降,如果您将其排出,则会开始吸水。显然,与压缩空气相比,大流量高压水流有更好的用途。这很浪费,因为大部分水的能量都损失了。仍然-概念是正确的;按比例缩小向下管道的高度,您可以获得相当合理的压力,每10m约1 bar。而且唯一的物理运动部件是出口阀,该阀门在运行期间无需运动。
喷头非常相似,曾经被用来向炉子提供压缩空气。
将“运动部件”解释为意味着设备的每个坚固部分都必须是刚性的,并且要求以恒定的,高于环境的恒定压力输送恒定气流的能力,我怀疑答案是合格的编号
我还假设燃料和工作流体不算作“零件”。
一种方法是模仿典型的空气压缩机,并尝试消除尽可能多的运动部件。例如,诸如液压柱塞之类的东西可以消除活塞,叶轮,螺钉等,并允许我们从运动的水体中提取能量以压缩空气,但仍然需要阀门。如本视频所示,无阀泵需要一个特殊的旋转活塞。基本的虹吸管根本没有活动部件,如果将下部的油箱围起来,它会产生压力,但是作为空气压缩机的一部分,这是完全不切实际的,即使没有,您仍然需要某种阀门来输送压缩空气。
另一种方法是控制温度,这听起来像您要记住的。它很容易在不移动零件的情况下产生热量。燃烧器或电线圈会做到这一点。但是,如何解决阀门问题?为了增加压力,您需要一个封闭的空间,一旦有了压力,空气就需要离开该封闭的空间。如果您想发挥创造力,则可以尝试使用诸如光阑这样的膜片,该膜片只有在膜片膨胀后才能打开;然后压力将自行退出。但是对我来说,膨胀和收缩的固体隔膜或膀胱似乎也像是运动的部分。我想它可能比其他类型的活动部件更耐用,但事实可能并非如此。
为了产生恒定的压力,您需要一个储油罐,并且根据您在储油罐中可产生的压力上限以及发展的速度,输送压力的幅度将大大降低。netduke的回答中建议的Tesla阀非常聪明,但它们实际上是差动限流装置。我看不到它们能够在储罐中形成并保持压力,而您可以根据需要释放储罐中的气压。
因此,这是“合格”否的原因。从理论上讲,如果您接受空气压缩机在大多数情况下可能是完全不切实际的,那么您就不会将弹性变形视为运动,而是会用阀门和调节器“作弊”几次,是的。您可以创建一种压缩罐中空气的设备,然后按照您的意愿进行处理。在实践中,这听起来像是一个不好的想法,无法很好地扩展,但这是一个有趣的练习。
另一个条件是,在微流体环境中您可能会得到完全不同的答案。
使用超音速流很容易做到这一点。热量增加或冲击波。
假设这个问题是理论性的,答案可能是加热空气。它类似于军用飞机的加力燃烧室。请参阅:Wikipedia \ afterburner如果使用通道,则不必像在家用热水器中那样将燃烧液添加到流中。
这里引用了与增加气流压力有关的加力燃烧器的原理:“然后,加力燃烧器向涡轮下游注入燃料并重新加热气体。再加上热量,排气管和气体中的压力就会升高。燃料以较高的速度通过喷嘴喷出。通过添加燃料,质量流量也略有增加。”
这是绝对可能的,并且已经在热声压缩机中完成了一段时间。最初,它们是为用于将气体冷凝为液体的低温冷却器而开发的,尽管有些公司正在努力将该技术推向消费者水平,但它们仍然是其主要应用。这些压缩机没有或最多没有运动部件(声源)。它们还具有不使用任何温室气体的好处。