Какие жидкости при переходе в газообразное состояние хорошо расширяются?

[Kuiper]

Всем привет!

Экспериментирую с линейным приводом, работающим на эффекте расширения жидкости при испарении:

 

 

Конструкция такая - есть цилиндр с поршнем, позади поршня герметичная рабочая камера с жидкостью, а над ней нагревательный элемент (нихромовая проволока). На той части, где ход поршня - охладительный элемент (змеевик с хладагентом).

При нагреве жидкости до температуры кипения она испаряется в газообразное состояние, расширяется и увеличенным объемом толкает поршень.

При охлаждении газообразного рабочего тела оно конденсируется обратно в жидкость, поршень втягивается в исходное положение.

 

В качестве рабочего примера возьмем воду - при испарении 1 литра воды она переходит в 1244 литра газа (пара).

Но ведь есть и другие жидкости, которые кипят при температуре, ниже 100 градусов Цельсия, например, спирт (78,3), эфир (34,6).

 

Если Вам не сложно, пожалуйста подскажите, какие (доступные в быту) жидкости могут подойти для такого устройства?

Возможно, есть жидкости или смеси жидкостей, которые при переходе в газообразное состояние расширяются сильнее (нужно меньше рабочего тела).

 

Большое спасибо за Ваши ответы!

 

С уважением,

Виктор

[aversun]

Атмосферный паровой двигатель Нькомена, КПД первые проценты.

 

Изменено 22 Октября, 2013 в 19:03 пользователем aversun

[Гость Ефим]

В качестве рабочего примера возьмем воду - при испарении 1 литра воды она переходит в 1244 литра газа (пара).

Возможно, есть жидкости или смеси жидкостей, которые при переходе в газообразное состояние расширяются сильнее (нужно меньше рабочего тела).

V = 22400/M, где V - объём пара (л) на 1 кг жидкости (при н.у.), М - молярная масса жидкости.

Для воды V = 22400/18. Вода тут вне конкуренции. Любая другая жидкость будет иметь бОльшую молярную массу и меньший объём пара (при н.у.). Реальный объём пара, кроме всего прочего, ещё и от температуры кипения зависит - чем она выше, тем больше.

[sp0]

Давно анализирую подобные схемы с т.зр. оптимизации затрат энергии/топлива и простоты устройства. На данный момент мой вариант таков:

Основа конструкции - вертикальная труба, открытая снизу. В ней сверху вниз: газовая подушка с парами воды, нагревательный элемент (любой природы, дающий циклический приток тепла), достаточный слой воды, поршень со штоком, на штоке утяжелители-балансиры для оптимизации Т кипения воды и всего процесса.

Цикл: A - нагрев, B - парообразование-расширение-движение поршня вниз, C - конденсация-падение давления-движение поршня вверх.

В идеале в этой схеме тепловая энергия идёт только на парообразование. Проблема "удобной" точки кипения воды решается за счёт правильного подбора балансиров, создающих нужное давление внутри рабочего объёма. Вроде бы ничего сложного, но нигде подобных вариантов не встречал, если не прав - покритикуйте или дайте ссылки, плиз.

[aversun]

Я уже писал, это атмосферная паровая машина Ньюкомена, только вы совместили котел с цилиндром, по этому остывание и конденсация будут долгими, у Ньюкомена котел отдельно и для быстрой конденсации пара впрыск холодной воды.

Изменено 24 Октября, 2013 в 09:18 пользователем aversun

[sp0]

Я уже писал, это атмосфарная паровая машина Ньюкомена.

Только выглядит она несколько подругому), да и Т кипения в ней порядка 100 градусов Цельсия, соответственно тепло расходуется не совсем рационально, имхо.

[aversun]

Только выглядит она несколько подругому), да и Т кипения в ней порядка 100 градусов Цельсия, соответственно тепло расходуется не совсем рационально, имхо.

Как выглядит неважно, тепло расходуется совсем нерационально, т.к. обратный ход только за счет атмосферного давления при остывании пара, впрочем, как и у вас (греете Вселенную). А у вас при каких температурах будет кипеть вода?

Изменено 24 Октября, 2013 в 09:35 пользователем aversun

[sp0]

Как выглядит неважно, тепло расходуется совсем нерационально, т.к. обратный ход только за счет атмосферного давления при остывании пара, впрочем, как и у вас (греете Вселенную). А у вас при каких температурах будет кипеть вода?

Маленькая поправочка, обратный ход не за счёт остывания пара, а в основном только за счёт его конденсации. Вода будет кипеть при Т, близкой к Т окружающей среды, из-за разрежения внутри рабочего объёма, создавемого поршнем под действием веса воды и утяжелителей-балансиров, также и конденсироваться она будет при близкой Т, в этом весь фокус. Тепло тратится на нагрев минимально. Весь процесс идёт при минимальных колебаниях Т, то что и требовалось автору топика.

[aversun]

Маленькая поправочка, обратный ход не за счёт остывания пара, а в основном только за счёт его конденсации.

Естественно за счет конденсации, как и у Ньюкомена. При кипении воды при пониженном объеме давление пара очень мало, и будут у вас балансиры или нет, мощность данного двигателя, если даже получится его сделать, будет ничтожна, и вряд ли ему удастся преодолеть собственное трение, что бы начать хотя бы двигаться.

[sp0]

При кипении воды при пониженном объеме давление пара очень мало, и будут у вас балансиры или нет, мощность данного двигателя, если даже получится его сделать, будет ничтожна, и вряд ли ему удастся преодолеть собственное трение, что бы начать хотя бы двигаться.

Мда... То Вселенная греется, то мощность не та). Конечно, сомневаться можно во всём (сам такой), в отсутствии натурного образца могу рассчитывать только на объективность и понимание участников дисскуссии. При удобном случае постараюсь что-то эдакое соорудить и оценить модель практически.

По сути. В момент закипания давление безусловно повышается независимо от начального, во сколько? - тоже известно. Если поршень обычный (без зацепов), то он сдвинется, иначе конструкция взорвётся. Как быстро прекратится кипение и начнётся конденсация? - зависит от технической реализации, я бы сказал, головы и рук мастера).

Изменено 24 Октября, 2013 в 10:31 пользователем sp0