Какие жидкости при переходе в газообразное состояние хорошо расширяются?

[aversun]

В момент закипания давление безусловно повышается независимо от начального, во сколько? - тоже известно. Если поршень обычный (без зацепов), то он сдвинется, иначе конструкция взорвётся.

В момент закипания у вас давление много меньше атмосферного и должно оставаться таким, иначе кипение прекратится и вам надо будет поднимать температуру или нужно, что бы двигался поршень (сохраняя постоянным давление), которому приведется преодолевать инерцию самого себя и балансиров и трение в цилиндре и в рычагах балансиров. Сила прикладываемая к поршню весьма мала, т.к. мало само давление. Что бы конструкция взорвалась, надо поднимать давление выше атмосферного ( а у вас оно наже и это атмосфера давит на стенки цилиндра) и температуру более 100 градусов, тогда балансиры не нужны и получается нормальный двигатель Нькомена.

Изменено 24 Октября, 2013 в 10:49 пользователем aversun

[Kuiper]

Ефим, sp0, aversun, большое спасибо за ответы!

 

aversun, разве при конденсации в рабочей камере не будет создаваться разреженное давление?

Ведь рабочая камера герметична, когда пар сдвинет поршень на какое-то расстояние (увеличит объем рабочей камеры), а потом перейдет обратно в жидкость - образуется вакуум и на поршень будет действовать не только атомсферное "давящее" давление, но и внутреннее "тянущее" поршень в исходное положение.

 

Такое устройство я хочу использовать после доработки как актуатор для манипулятора, замена гидроцилиндра.

Если сделать быстрый нагрев, например, направленная водородная горелка, за секунду нагревающая небольшой объем рабочей жидкости, а как охладитель - жидкий азот, прогоняемый по змеевику на продолговатой части цилиндра, охлаждающий его также за секунду.

Изменено 24 Октября, 2013 в 11:23 пользователем Kuiper

[aversun]

Ефим, sp0, aversun, большое спасибо за ответы!

 

aversun, разве при конденсации в рабочей камере не будет создаваться разреженное давление?

Ведь рабочая камера герметична, когда пар сдвинет поршень на какое-то расстояние (увеличит объем рабочей камеры), а потом перейдет обратно в жидкость - образуется вакуум и на поршень будет действовать не только атомсферное "давящее" давление,

Атмосферное давление у вас должно нивелироваться балансиром. Конечно, как и у Нькомена, конденсация создает тянущее давление, только у Ньюкомена это атмосферное, а у вас разность между давлением балансира и давлением в камере, разность эта весьма мала.

[Kuiper]

Атмосферное давление у вас должно нивелироваться балансиром. Конечно, как и у Нькомена, конденсация создает тянущее давление, только у Ньюкомена это атмосферное, а у вас разность между давлением балансира и давлением в камере, разность эта весьма мала.

aversun, извините, я не совсем понял этот момент.

 

Я так представляю рабочий цикл такого устройства:

1. Исходное состояние: температура в рабочей камере = 5^оС, объем рабочего тела = 1 см³, агрегатное состояние = жидкость.

2. Рабочий цикл, фаза нагрев: температура в рабочей камере = 150^оС, объем рабочего тела = 100 см³, агрегатное состояние = газ (пар).

3. Рабочий цикл, фаза охлаждение: температура в рабочей камере = 5^оС, объем рабочего тела = 1 см³, агрегатное состояние = жидкость.

 

То есть, когда пар стал жидкостью - он уменьшился в объеме и из-за этого возникла большая сила, втягивающая поршень обратно.

Если не тяжело, пожалуйста поясните "на пальцах", если я ошибаюсь.

 

Просто не хочется сделать прототип, а потом понять, что неправильно понял физический принцип в таком устройстве.

 

Спасибо!

Изменено 24 Октября, 2013 в 11:43 пользователем Kuiper

[sp0]

В момент закипания у вас давление много меньше атмосферного и должно оставаться таким, иначе кипение прекратится и вам надо будет поднимать температуру или нужно, что бы двигался поршень (сохраняя постоянным давление), которому приведется преодолевать инерцию самого себя и балансиров и трение в цилиндре и в рычагах балансиров. Сила прикладываемая к поршню весьма мала, т.к. мало само давление. Что бы конструкция взорвалась, надо поднимать давление выше атмосферного ( а у вас оно наже и это атмосфера давит на стенки цилиндра) и температуру более 100 градусов, тогда балансиры не нужны и получается нормальный двигатель Нькомена.

Рассмотрим процесс последовательно и детально.

Дан однородный объём воды с Т, равной Т кипения при заданном давлении. Подводим одномоментно тепло достаточное для закипания всего данного объёма воды. За доли секунды весь объём воды перейдёт в пар и его объём к объёму воды составит 1244.4/1 при начальном давлении (согласно вышеприведённой формуле), а так как объём не безграничен, также резко поднимется давление в объёме (обращаю особое внимание на последовательность событий: сначала закипание и образование пара одномоментно и только затем увеличение давления), если поршень не приржавел намертво к стенкам цилиндра/трубы, он сдвинется, чтобы скомпенсировать разницу давления внутри и снаружи. Если он будет не слишком тормозным), он скомпенсирует разницу раньше, чем начнётся процесс конденсации (как вы сами заметили, конденсация - процесс не быстрый), Ну после этого, в результате теплопотерь на стенках цилиндра/трубы, мб не быстро, начнётся конденсация и падение давления внутри Ц/Т (сначала конденсация, затем падение!). И снова поршень из-за разницы внутри/снаружи будет двигаться, но в обратном направлении. Мне кажется, если помнить о последовательности событий, то всё достаточно понятно и логично.

[aversun]

Ну теперь уже я ничего не понимаю, то вы говорите

 

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.

а теперь получается что нагрев то до 150, т.е. перегретый пар

1. Исходное состояние: температура в рабочей камере = 5^оС, объем рабочего тела = 1 см³, агрегатное состояние = жидкость.

2. Рабочий цикл, фаза нагрев: температура в рабочей камере = 150^оС, объем рабочего тела = 100 см³, агрегатное состояние = газ (пар).

3. Рабочий цикл, фаза охлаждение: температура в рабочей камере = 5^оС, объем рабочего тела = 1 см³, агрегатное состояние = жидкость.

Т.е. обычный атмосферный паровой двигатель и балансиры можно убрать

Изменено 24 Октября, 2013 в 11:52 пользователем aversun

[sp0]

Ну теперь уже я ничего не понимаю, то вы говорите

 

 

а теперь получается что нагрев то до 150, т.е. перегретый пар

 

Т.е. обычный атмосферный паровой двигатель и балансиры можно убрать

Я описываю свой вариант, а Kuiper, видимо, свой. Ну что поделать, очевидно, каждый о своём написал).

[aversun]

Да, надо создавать каждому свою тему, это касается s0, иначе будут вот такие накладки.

Kuiper

Обратное давление будет только атмосферное, другой силы здесь нет. Все как у Ньюкомена, только котел объединен с цилиндром.

Изменено 24 Октября, 2013 в 12:09 пользователем aversun

[Kuiper]

а теперь получается что нагрев то до 150, т.е. перегретый пар

 

Т.е. обычный атмосферный паровой двигатель и балансиры можно убрать

Не, у нас с sp0 разные конструкции.

Температуру 150 градусов я привел для примера, точная может быть другой, ведь при увеличении давления и температура кипения изменяется.

 

Я вижу основное отличие от парового двигателя в том, что рабочая камера герметична и устройство связано с окружающей средой только давлением на поршень с другой стороны.

Если 1 атмосфера снаружи (в окружающей среде) и внутри рабочей камеры, то переведя воду в пар, мы получаем 1244 объема воды в рабочей камере, при отсутствии нагрузки на поршень.

 

То есть, пока поршень не нагружен, он в рабочем цикле сдвинется на (объем_воды * 1244).

Если, к примеру, нагрузка будет силой 100 кгс\см2, то поршень сдвинется всего на (объем_воды * 1244 / 10) объема (давит 10 атмосфер на поршень), правильно?

[sp0]

Да, надо создавать каждому свою тему, это касается s0, иначе будут вот такие накладки.

Мб)

Ну тема была: "Какие жидкости при переходе в газообразное состояние хорошо расширяются" ну и добавка по смыслу сообщения: в условиях комнатной Т.

я привёл свой вариант конкретного ответа, мне кажется, вполне к месту.