संपीड़ित वायु कनस्तर से गर्मी उत्पन्न करने की सबसे अच्छी विधि क्या है?

Question

मैं एक वाल्व को गर्म करने के लिए दबाव वाली हवा को परिवर्तित करना चाहता हूं। मुझे पता है कि ऐसा करने के लिए एक भंवर ट्यूब का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन मैं सोच रहा हूं कि क्या मुझे भंवर ट्यूब में संशोधन करने की आवश्यकता है ताकि इसे और अधिक कुशल बनाया जा सके या अगर गर्मी पैदा करने का एक और, अधिक कुशल, तरीका हो।

Comments

एक मिनट रुकिए। यदि संपीड़ित हवा बाहर वायुमंडलीय दबाव के लिए एक वाल्व के माध्यम से कंटेनर से बाहर निकल रही है, तो इसका विस्तार हो रहा है, इसलिए यह ठंडा होगा।

— 0tyranny 0poverty

मेरी जानकारी के लिए एक भंवर ट्यूब इसके लिए पहले से ही अनुकूलित है। एक अपस्ट्रीम वाल्व गैस को ठंडा करेगा और दबाव को कम करेगा ताकि आप उस वाल्व को खत्म कर सकें। या कोई बाधा नहीं है, सभी तरह से वाल्व खोलें।

— paparazzo

क्षमा करें, मैंने इसे ठीक कर दिया।

— layssi

आपने इसे पूरी तरह से तय नहीं किया है। आप गर्मी पैदा नहीं कर रहे हैं। यह एक एडियाबेटिक डिवाइस है।

— paparazzo

एक भंवर ट्यूब वास्तव में गर्मी उत्पन्न करता है। en.wikipedia.org/wiki/Vortex_tube यह कितना कारगर है, इसका मुझे कोई अंदाजा नहीं है।

— agentp

Answer 1

एक संभावना एक टरबाइन (शायद एक रेडियल टरबाइन के रूप में वे टर्बोचार्जर में उपयोग की जाती है) को चलाने के लिए हवा का उपयोग करना होगा। टरबाइन एक जनरेटर और एक रोकनेवाला के लिए जनरेटर से जोड़ा जा सकता है। आपको सबसे अधिक टरबाइन और जनरेटर के असर को ठंडा करने की आवश्यकता होगी, इसलिए आप बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करेंगे।

यह मानते हुए कि आपकी दबाव वाली हवा (@ 4500PSI = 320bar) कमरे के तापमान पर है, 20 ° C संभावित दबाव ऊर्जा के निष्कर्षण से आपकी प्रक्रिया के निकास पर काफी कम तापमान होगा।

मैंनें इस्तेमाल किया ethermo.us थर्मोडायनामिक राज्यों की गणना करने के लिए। एक आदर्श (दक्षता = 1.0) के लिए 320 बार और 20 ° C से 1 बार (परिवेश दबाव) के विस्तार की प्रक्रिया का परिणाम होगा हवा का संघनन, जिससे सब कुछ बहुत अधिक जटिल हो जाता है, इसलिए मैंने केवल 12 बार तक विस्तार किया। लेकिन 12 बार में भी निकास हवा में -160 ° C होगा।

अगर कोई उन नंबरों और गणनाओं को पार कर सकता है तो मैं सराहना करूंगा!

चरण 1: कंटेनर में संपीड़ित हवा का द्रव्यमान
मात्रा: $ V = 1l $,
घनत्व: $ \ rho_ \ mathrm {@ 310bar, 20 ° C} = 330,33 \ frac {kg} {m ^ 3} $ कंटेनर में हवा का द्रव्यमान, $ m_ \ mathrm {हवा} = V \ cdot \ rho = 0,33kg $

चरण 2: isentropic विस्तार के लिए विशिष्ट थैलीसीपी-अंतर। दोनों राज्यों में एक ही विशिष्ट एन्ट्रापी ($ 5 \ frac {kJ} {kgK} $) है
प्रारंभिक स्थिति: $ h_ \ mathrm {@ 310bar, 20 ° C} = 248,39 \ frac {kJ} {kg} $
अंतिम स्थिति: $ h_ \ mathrm {@ 12bar, -160 ° C} = 91,86 \ frac {kJ} {kg} $

चरण 3: उपलब्ध ऊर्जा
$ \ Delta H = \ left (h_ \ mathrm {@ 310bar, 20 ° C} - h_ \ mathrm {@ 12bar, -160 ° C} \ right) \ cdot m_ \ mathrm {air} [51,71 kJ $]

यह संभावना नहीं है कि एक प्रक्रिया $ 52 kJ $ निकालेगी इसलिए यह कम होने की संभावना है। मुझे डर है (कोई त्रुटि नहीं दी गई है) कि ऊर्जा की यह राशि तकनीकी चुनौतियों को उचित नहीं ठहराएगी।

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टिप्पणी:
का कार्य तंत्र भंवर-ट्यूब पोलिहेरोनोव और स्ट्रैटमैन द्वारा विश्लेषणात्मक रूप से वर्णित किया गया है ¹ । लेखक हीटिंग के संबंध में निम्नलिखित बताता है ² :

निष्कर्ष में: अगर किसी को दबाव वाली गैस की ऊर्जा में बदलने की आवश्यकता है गर्मी भंवर ट्यूब प्रभाव का उपयोग करके, सबसे अच्छा तरीका है: ट्यूब के गर्म निकास को हटा दें। (...) और गर्मी पैदा करने के लिए इसके साथ एक हीट पंप चलाएं।

[१]: पोलिह्रोनोव, जेलियाको जी।; स्ट्रैटमैन, एंथोनी जी (2012)। "तरल पदार्थों में कोणीय प्रणोदन के ऊष्मप्रवैगिकी"। शारीरिक समीक्षा पत्र।
[२]: पोलिह्रोनोव, एक भंवर ट्यूब का उपयोग करके हीटिंग

Comments

कैसे काम करता है की एक सही व्याख्या के लिए भौतिकी स्टैक एक्सचेंज पर "भंवर ट्यूब" खोजें।

— niels nielsen

मैंने अनुभाग में सुधार किया और संदर्भ जोड़े, कुहनी मारने के लिए धन्यवाद!

— rul30

@ Rul30। पैमाने के लिए, मेरा दबाव वाला हवाई टैंक छोटा है, एक पेंटबॉल संपीड़ित हवा टैंक का आकार (शायद 1 लीटर के आसपास)। मैं एल्यूमीनियम या तांबे को एक नोट के आकार को गर्म करना चाहता हूं। शायद 75mmx75mmx0.1mm एल्यूमीनियम पन्नी की तरह कुछ। मैं इसे यथासंभव 400 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचाना चाहता हूं। लौ के बिना एक पोर्टेबल हीटर की तरह।

— layssi

जानकारी के लिए धन्यवाद @layssi। अफसोस की बात है कि दबाव की ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए आप इस प्रक्रिया का स्वतंत्र रूप से उपयोग करेंगे, यह केवल पानी के कप पर गर्म करने में सक्षम हो सकता है।

— rul30

@layssi। 0,15 × 4,179 × 80 = 50,148 kJ (जल की ऊष्मा क्षमता x तापमान अंतर का द्रव्यमान) ... तो जब तक आप 97% (50,14 / 51,71) की दक्षता के साथ एक प्रक्रिया पाते हैं, यह काम कर सकता है । गुड लक और हमें खबर देते रहना!

— rul30

Answer 2

कोई भी इंजन जो संपीड़ित हवा पर चल सकता है वह ऐसा करेगा। काफी कुछ हैं, लेकिन एक उदाहरण के रूप में एक सिलेंडर की कल्पना करें जिसमें थोड़ा संपीड़ित हवा है। दबाव पिस्टन को काम करने पर धक्का देगा जब तक कि यह वायुमंडलीय दबाव के साथ बराबर न हो जाए। फिर एक वाल्व खुलता है और शायद एक क्रैंकशाफ्ट पर एक फ्लाईव्हील या एक और पिस्टन पिस्टन को पीछे धकेलता है और हवा को वायुमंडल से बाहर निकाल देता है, एक संपीड़ित हवा का एक नया बिट प्रवेश होता है और चक्र दोहराता है।

लोड की अनुपस्थिति में, इंजन सिलेंडर या बियरिंग्स में घर्षण से हवा में दबाव के साथ-साथ हवा के प्रतिरोध में दबाव ऊर्जा के सभी को परिवर्तित कर देगा।

Answer 3

चूंकि विस्तारित वायु इसके आसपास के वातावरण को ठंडा करने की कोशिश करेगी, इसलिए आपको गर्म होने के लिए क्षेत्र से विस्तारित वायु आपूर्ति को अलग करना होगा। जब तक आपके पास हीट सिंक होता है, आप हीट पंप चलाने के लिए एयर मोटर का उपयोग कर सकते हैं।

बेशक, आप सिलेंडर के भरने के दौरान भी गर्मी पर कब्जा कर सकते हैं।