محاسبات در هوای فشرده برای یک چرخه موتور

سلام برنارد ،

به لطف این انرژی ورودی که از اتمسفر گرفته می شود، یک موتور رفع فشار می تواند کار مکانیکی بیشتری نسبت به مخزن هوای فشرده ارائه دهد: بازده انرژی آن بیشتر از 1 است.

"کار مکانیکی که در مخزن است" یک مفهوم نسبتا مبهم است. یک گاز در شرایط معین (P,V,T,n) (nتعداد مول گاز) وجود دارد و برای به دست آوردن این شرایط لازم بود کار مکانیکی ارائه شود که می تواند بسیار متغیر باشد.

گفتن اینکه راندمان موتور بیش از 1 است به نظر من دشوار است تا زمانی که این راندمان با نسبت بین انرژی مفید و انرژی هزینه تعریف نشده باشد.

با تعریف کارایی با کار مکانیکی شل کردن / کار مکانیکی (اولیه) فشرده سازی، نمی توانیم از 100٪ تجاوز کنیم، اما می توانیم با دقت بسیار در همه جنبه ها (ماشین آلات، مکانیک، تبادل حرارت ...) به آن نزدیک شویم.

همانطور که اشاره کردید، بازیابی گرما در حین انبساط برای پیروی از ایزوترم، کار قابل بازیافت را به حداکثر می‌رساند.

به این معنی که در شرایط داده شده (P,V,T,n) بهتر است به صورت همدما استراحت کنیم تا آدیاباتیک.

من کنجکاوم محاسبات شما و نتیجه استدلال شما را بخوانم

حداقل دوره برای جذب:
گازهای کامل و واقعی
http://www-ipst.u-strasbg.fr/cours/ther ... /gaz-p.htm
http://fr.wikipedia.org/wiki/Deuxi%C3%A ... odynamique
http://en.wikipedia.org/wiki/Second_law ... modynamics
http://www.thermodynamique.com/spip.php?article18


هوا PV کامل و غیر ثابت نیست!!

برای استفاده حداکثری از آن و بازیابی حداکثر، تبدیلات برگشت پذیر آهسته در هر لحظه ضروری است، بنابراین تعادل شبه حرارتی یا آدیاباتیک آهسته از نظر حرارتی ایزوله می شود (چرخه کارنو)!!!
در میان بی نهایت راه برای پیچاندن این هوا آسان نیست!!!!

Remundo نوشت:

به لطف این انرژی ورودی که از اتمسفر گرفته می شود، یک موتور رفع فشار می تواند کار مکانیکی بیشتری نسبت به مخزن هوای فشرده ارائه دهد: بازده انرژی آن بیشتر از 1 است.

"کار مکانیکی که در مخزن است" یک مفهوم نسبتا مبهم است.

با عرض پوزش برای ابهام در نوشتن، منظورم این بود که "می تواند کار مکانیکی بیشتری از آنچه هست ارائه دهد انرژی دارد در مخزن هوای فشرده"

Remundo نوشت: یک گاز در شرایط معین (P,V,T,n) (nتعداد مول گاز) وجود دارد و برای به دست آوردن این شرایط لازم بود کار مکانیکی ارائه شود که می تواند بسیار متغیر باشد.

آیا انرژی سنگی که در بالای Puy de Dome قرار گرفته به نحوه رسیدن آن بستگی دارد؟

انرژی "پتانسیل" گاز در یک مخزن عبارت است از:
E=5/2 nRT برای گاز دو اتمی که هوا عمدتاً از آن تشکیل شده است، مگر اینکه اشتباه کنم. این نیز طبق تعریف چیزی است که می توان از آرامش آدیاباتیک ایده آل به دست آورد، یعنی بدون تبادل انرژی با دنیای خارج.

Remundo نوشت: گفتن اینکه راندمان موتور بیش از 1 است به نظر من دشوار است تا زمانی که این راندمان با نسبت بین انرژی مفید و انرژی هزینه تعریف نشده باشد.

اگر بازده انرژی یک مخزن + سیستم موتور رفع فشار را تعریف کنیم، انرژی ورودی انرژی پتانسیل هوای فشرده در مخزن و انرژی خروجی کار مکانیکی خروجی از موتور است.

به محض اینکه ما دیگر در حالت "آدیاباتیک" نیستیم، که در واقع هرگز واقعا وجود ندارد، ما ورود گرما از جو به سمت گاز را مشاهده می کنیم که منبسط می شود، زیرا سردتر از دمای مخزن، خود در دمای اتمسفر است. . در نهایت حالت همدما است.

در این حالت انرژی گرمایی جو به انرژی پتانسیل گاز اضافه می شود و انرژی خروجی بیشتر از انرژی ورودی است.

Remundo نوشت:با تعریف کارایی توسط کار مکانیکی آرامش / کار مکانیکی (اولیه) فشرده سازی، نمی توانیم از 100٪ تجاوز کنیم.

اثبات غیرممکن بودن همیشه بسیار دشوار است: عدم وجود دلیل دلیل غیبت نیست :-)

علاوه بر این، من فکر می کنم گفته شما نادرست است، اما بعداً به آن خواهیم پرداخت ...

در حال حاضر، ترجیح می دهم به بخش آرامش بچسبم، که قبلاً باید واکنش هایی را برانگیزد :-)

با تشکر از شما، مراجع شما همیشه جالب است...

dedeleco نوشت:حداقل دوره به خوبی جذب شود :

این سختی است

متاسفم برنارد، اما من باید به پیشنهادات شما برگردم...

bernardd نوشت:

Remundo نوشت:

به لطف این انرژی ورودی که از اتمسفر گرفته می شود، یک موتور رفع فشار می تواند کار مکانیکی بیشتری نسبت به مخزن هوای فشرده ارائه دهد: بازده انرژی آن بیشتر از 1 است.

"کار مکانیکی که در مخزن است" یک مفهوم نسبتا مبهم است.

با عرض پوزش برای ابهام در نوشتن، منظورم این بود که "می تواند کار مکانیکی بیشتری از آنچه هست ارائه دهد انرژی دارد در مخزن هوای فشرده"

اینکه شما در مورد کار صحبت می کنید یا انرژی واقعاً مشکل نیست، زیرا انرژی واقعی که باید در نظر گرفته شود انرژی است که برای رسیدن به حالتی (P,V,T,n) خرج کرده اید و آن چیزی است که می توانید با آرامش آن را بازیابی کنید. .

آیا انرژی سنگی که در بالای Puy de Dome قرار گرفته به نحوه رسیدن آن بستگی دارد؟

انرژی "پتانسیل" گاز در یک مخزن عبارت است از:
E=5/2 nRT برای گاز دو اتمی که هوا عمدتاً از آن تشکیل شده است، مگر اینکه اشتباه کنم. این نیز طبق تعریف چیزی است که می توان از آرامش آدیاباتیک ایده آل به دست آورد، یعنی بدون تبادل انرژی با دنیای خارج.

5/2 nRT انرژی داخلی یک گاز ایده آل دیاتومیک با 2 درجه آزادی ذوب شده (2 چرخش) علاوه بر 3 DOF سرعت معمول است. این انرژی یک انرژی پتانسیل نیست ، بلکه یک انرژی جنبشی میکروسکوپی و بی نظم است.

علاوه بر این، n مول گاز را در 100 درجه سانتیگراد می گیریم. یکی در 10 بار، دیگری در 1 بار، انرژی داخلی تغییر نمی کند. اما این در فشار بالا یک مزیت دارد... زیرا "پتانسیل" واقعی یک گاز (و اگر چه این کلمه باید با احتیاط استفاده شود) این فشار آن است به شرطی که امکان شل کردن آن را در ناحیه ای با فشار کمتر با استفاده از دستگاه حجمی داشته باشیم.

انرژی پتانسیل یک سنگ در بالای Puy de Dôme همیشه یکسان است، اما جالب اینجاست که چقدر انرژی برای رسیدن به آن نیاز است. و در بهترین حالت، 100٪ انرژی است که می تواند هنگام سقوط در پای گنبد Puy de DOM بازیابی کند. در عمل همیشه به دلیل تلفات اصطکاک کمتر است...

اگر بازده انرژی یک مخزن + سیستم موتور رفع فشار را تعریف کنیم، انرژی ورودی انرژی پتانسیل هوای فشرده در مخزن و انرژی خروجی کار مکانیکی خروجی از موتور است.

به محض اینکه ما دیگر در حالت "آدیاباتیک" نیستیم، که در واقع هرگز واقعا وجود ندارد، ما ورود گرما از جو به سمت گاز را مشاهده می کنیم که منبسط می شود، زیرا سردتر از دمای مخزن، خود در دمای اتمسفر است. . در نهایت حالت همدما است.

در این حالت انرژی گرمایی جو به انرژی پتانسیل گاز اضافه می شود و انرژی خروجی بیشتر از انرژی ورودی است.

هیچ "انرژی بالقوه" در گاز وجود ندارد، فقط انرژی است که شما برای تحت فشار قرار دادن آن صرف کرده اید و انرژی که می تواند پس از شل شدن به شما بازگرداند. با فشرده شدن از جو و انبساط به سمت جو، غیرممکن است که فوق واحد باشیم، چه همدما یا آدیاباتیک. بهتر است آنچه را که به کارهای مکانیکی تزریق کرده ایم بازیابی کنیم.

فقط، ما 2 گزینه داریم، مسدود کردن تمام تبادلات حرارتی در حین فشرده سازی و انبساط (ذخیره سازی آدیاباتیک) یا برعکس ترموستات کامل هم فشرده سازی و هم انبساط (ذخیره سازی همدما)

نمودار Clapeyron (ordinate P، abscissa V) و انتگرال "-P dV" را به خاطر بسپارید که مربوط به کار مکانیکی نیروهای فشار در تکامل شبه استاتیکی است. ناحیه زیر منحنی این کار مکانیکی است.

با احترام.

@+

جذب کردن یعنی توانایی انجام تمرینات مختلف که به طور فزاینده ای پیچیده هستند!
خسته کننده
اما پس از آن ما خوشحالیم که می توانیم اسرار طبیعت را درک کنیم، بدون اشتباه عمل کنیم و سیستم هایی را طراحی کنیم که کار می کنند.
فایل کامل اقتصاد شناسی توسط معادن را که در آن تمرین انجام شده است مشاهده کنید:
https://www.econologie.com/forums/calculs-su ... t6407.html
https://www.econologie.com/calculs-d-aut ... -3963.html
https://www.econologie.com/moteur-a-air- ... -3964.html

به طور خلاصه، با مقایسه وزن یکسان هوا و سوخت معمولی، تقریباً 100 برابر کمتر انرژی وجود دارد، یعنی 100 کیلو هوا برای 1 تا 2 لیتر بنزین (300 لیتر در حدود 300 بار، ظرف بسیار سنگین تر)!!

هوای فشرده واندروالس و دماهای معمولی از 100K تا 300K (مایع‌گرایی) و شیمی با سوخت‌های الکترونی از مرتبه eV یا 10 درجه کلوین است و بنابراین ما از این نسبت در حدود 000 به ترتیب بزرگی مطمئن هستیم. مانند انرژی هسته‌ای، میلیون‌ها eV است، بنابراین یک میلیون برابر انرژی بیشتر برای همان وزن اورانیوم شکافت‌پذیر!!
مرتبه های بزرگ از خستگی بدون اشتباه زیاد جلوگیری می کنند.

اگر ما از n مول گاز ایده آل شروع کنیم ، در تکامل هم دما از بین دو فشار Pi و Pf آرام هستیم ، می توانیم نشان دهیم که حداکثر کار قابل بازیابی است

n RT ln (Pi / Pf) کجا

R = 8,314 J / K / mol و T در کلوین.
ln: لگاریتم طبیعی

این را می توان به عنوان "پتانسیل" کار مکانیکی مخزن انبساط همدما توصیف کرد. برعکس انرژی مصرف شده داشتن مخزن در فشار بالا با توجه به فشرده سازی که بین Pf و Pi نیز گرمایی دارد.

@+

اگر اثر حرارتی وجود نداشت موتور 100% راندمان خواهد داشت.

اما ترمودینامیک وجود دارد (حتی با یک گاز ایده آل) موتور هوای فشرده یک ماشین حرارتی را به عنوان یک امتیاز می سازد.

اگر هوای منبسط شده کاملاً در دمای محیط حفظ شود، این موتور حرارتی بازدهی صفر دارد، بنابراین برای ایجاد انرژی مکانیکی برابر با انرژی مفید هوای فشرده گرما می گیرد: راندمان موتور هوا = 100٪

اگر هوا سرد شود، موتور هوا به عنوان یک یخچال عمل می کند: همچنان همان مقدار گرما را از هوای محیط می گیرد، اما هزینه آن انرژی مکانیکی است که از چیزی که موتور باید تولید کند کم می کند: کل خروجی کاهش می یابد.

اگر هوا در حین استراحت تا دمایی بالاتر از محیط گرم شود، همان مقدار گرما را از این منبع داغ می گیرد و با خروجی محدود کارنو به انرژی مکانیکی تبدیل می کند: مثلاً 10٪: این می تواند بگوید که این موتور هوا دارای راندمان 110٪: نه، این به سادگی یک ماشین است که 100٪ در هوا و 10٪ در یک منبع داغ کار می کند.

این بدان معنا نیست که این مخلوط موتور هوای فشرده و موتور حرارتی احمقانه است.

ما از یک موتور حرارتی با راندمان 20 درصد راضی هستیم

یک موتور هوای فشرده کاملاً عایق‌شده با مبدل‌های بزرگ با هوای محیط بسیار سنگین و بسیار گران است و قرار دادن آن در خودرو غیرممکن است.

دیگ گرمایش هوا مضحک نخواهد بود، به موتور هوا بازدهی مکمل حرارتی احتمالاً 20٪ می دهد و به شما امکان می دهد از 100٪ انرژی هوا بهره مند شوید.

بدون راندمان 120٪، بلکه 100٪ در هوا و 20٪ در گرما

همانطور که ترمودینامیک در بیان اینکه انرژی حرارتی جذب شده توسط انبساط برابر با انرژی حمل شده توسط هوای فشرده است، ادامه دارد، میانگین 2 بازده است که به حساب می آید: 100 + 20 / 2 = 60٪.

در حال حاضر هیچ‌کس نمی‌تواند ماشینی داشته باشد که به طور کامل با هوای فشرده کار می‌کند: اما می‌توان یک خودروی مخلوط نیمه هوا و نیمی از سوخت حرارتی ساخت.

انرژی حرارتی باید حداقل برابر با انرژی هوای فشرده باشد، در غیر این صورت خنک می شود

اما هیچ چیز وجود انرژی حرارتی بیشتر از انرژی هوای فشرده را منع نمی کند: به جای راه اندازی یک ماشین 100٪ هوا، راه اندازی 10 ماشین 90٪ حرارتی و 10٪ هوای تحت فشار آسان تر و همچنین زیست محیطی است.

موتور هوای فشرده و سیستم دیگ زغال سنگ در ترامواهای به اصطلاح هوای فشرده استفاده می شود: مزایایی نسبت به موتور بخار دارد، اما وقتی هوا دیگر وجود ندارد، حتی اگر زغال سنگ برای دیگ بخار باقی مانده باشد، دیگر پیشرفت نمی کند.

من بیشتر به یک موتور احتراقی واقعی فکر می کنم که در آن هر سیلندر به طور متناوب به عنوان یک موتور انفجاری و یک موتور هوای فشرده عمل می کند: تا زمانی که هوا داریم از آن بهره می بریم، وقتی هوا بیشتر باشد به عنوان یک موتور احتراقی ساده عمل می کنیم.

عملکرد این سیستم جالب خواهد بود، اما وزن بطری هوا باقی می ماند: افسوس که از باتری الکتریکی سنگین تر است: خودروهای هیبریدی برقی هنوز از سلطنت خلع نشده اند.

من برنامه ای را می بینم که شما می توانید اغلب با هوا شارژ کنید: به عنوان مثال اتوبوس هایی که در آن خروجی های هوای فشرده وجود دارد که به اندازه کافی متوقف شده اند.

بله Chatelot،

اگر آن را به 4 ضربه برگردانیم: پذیرش / فشرده سازی / انفجار / اگزوز

مزیت هوای فشرده این است که تمام فشرده سازی ها قبلا انجام شده است و می توان از انفجار جلوگیری کرد.

اگر انفجاری هم ایجاد کنیم، این فقط یک امتیاز است. من معتقدم زمانی، MDI یک GMP 2 مرحله‌ای را ارائه کرده بود، اولی با هوای فشرده منبسط می‌شد، مرحله دوم سیالات را جذب می‌کرد، گرم می‌کرد و دوباره گسترش می‌داد...

واقعیت این است که هوای فشرده چگالی توان ضعیفی دارد و این در خودروها بسیار دشوار است، به جز در بازارهای خرد شهری یا بازارهای خاص مانند اتوبوس.