Чи можливо побудувати повітряний компресор без рухомих деталей?

Чи фізично можливо побудувати повітряний компресор без рухомих частин? Я маю на увазі термодинамічний цикл, здатний стискати повітря без рухомих частин і експлуатуватися стаціонарно. Немає обмежень на коефіцієнт стиснення, за умови, що він значно перевищує один (1,1, 2, 100 ...), але конструкція повинна бути реалізованою.

Нульові рухомі частини - це велике обмеження. Ви можете трактувати це як відсутність поршнів, колінчастих валів та інших складних механізмів, які з часом зношаться. Якщо потрібні деякі рухомі деталі, то які мінімально необхідні рухомі частини з найнижчими вимогами до обслуговування?

Можна зробити повітряний насос / компресор з абсолютно відсутніми рухомими деталями.

Зробіть невелику електропроводячу камеру і вставте в неї 2 електроди. Імпульсує дуга через електроди, щоб тиск у камері піднімався і швидко падав. Використовуйте зворотні клапани tesla для повітря (тому що вони мають нульові рухомі частини) для впуску і витягу.

Коли дуга утворюється поперек камери, повітря, що вкладається, буде перегріватися і розширюватиметься переважно з вихлопного отвору завдяки клапанам тесла, після чого камера охолоджується і тягне на свіже повітря через інший клапан тесла.

Це також можна зробити з будь-яким імпульсним джерелом тепла.

Якщо для заміни клапана тесла використовується якийсь тип ущільнювального зворотного клапана, ви також можете підтримувати високий рівень стиснення.

Ви не досягнете дуже високого потоку або дуже високого тиску (плюс ви повинні контролювати відтік газу), і це трохи обман на "відсутні рухомі частини", але ви можете зробити компресор без рухомих твердих частин. Плюс це дуже марно витрачає енергію - вам буде набагато краще перетворити енергію на електроенергію та використовувати класичний компресор, але якщо з якихось причин ви хочете отримати повітря під тиском без механічних деталей, це було б саме.

Вам потрібен сильний потік води та велика різниця висот. Візьміть швидкий, сильний потік води. Використовуючи ефект Вентурі або іншим способом провітрюйте воду - змішайте її з бульбашками повітря / газ. Коли вода швидко рухається вниз по трубі, бульбашки рухаються вгору повільніше, ніж потік води - вони переносяться вниз. Незважаючи на швидкий потік, випускний отвір труби дещо звужується, і як наслідок, тиск води зростає з висотою водяного стовпа, а при натисканні на колонку води тиск у бульбашках також зростає.

Потім труба повертається набік. Бульбашки вже не тягнуться донизу, і тому вони рухаються до верхньої сторони труби, врешті-решт уникнувши потоку води та накопичившись у резервуарі над верхнім краєм труби; вони перебувають під тим же тиском, що і вода - яка ще повинна пройти перетяжку, тому її тиск є досить високим.

Звичайно, це не буде працювати з вузькими трубами та низьким потоком, оскільки в'язкість води зменшить швидкість зниження та розподіл тиску. І кількість витягнутого повітря потрібно контролювати, тому що - на відміну від звичайних компресорів - тиск підтримується весь час, але об'єм газу падає, і якщо ви його вичерпаєте, ви почнете черпати воду. І очевидно, що для кращого потоку води з високим тиском краще використовувати, ніж стискати повітря. Це марно, оскільки втрачається більша частина енергії води. Все-таки - концепція звукова; масштабуючи висоту низхідної труби, ви можете досягти цілком розумного тиску, приблизно 1 бар на 10м. І єдиною фізичною рухомою частиною є випускний клапан, який не потребує руху під час роботи.

Тромпи дуже схожі і колись використовувались для подачі стисненого повітря до печей.

Високовольтна конструкція в іонократі забезпечує подачу повітря без руху деталей. Різниця тиску дуже мала, але поєднання декількох ступенів збільшить її.

Інтерпретуючи "рухомі частини" як означає, що кожна тверда частина пристрою повинна бути жорсткою, а вимога як здатність подавати постійний потік повітря при постійному тиску не більше, ніж навколишнє, я підозрюю, що відповідь - це кваліфікований ні.

Я також припускаю, що паливо та робоча рідина не вважаються "частинами".

$p \propto \frac{NT}{V}$

Один із підходів - це наслідувати типовий повітряний компресор і спробувати усунути якомога більше рухомих деталей. Наприклад, щось на зразок гідравлічного барабана могло б усунути поршні, крильчатки, гвинти тощо, а також дозволить нам витягувати енергію з рухомого водойми для стискання повітря, але це все одно вимагає клапанів. Насос без клапана, як показано на цьому відео, потребує спеціального обертового поршня. Основний сифон взагалі не має рухомих частин, і він може створювати тиск, якщо закрити нижній резервуар, але він абсолютно непрактичний як частина повітряного компресора - і навіть якби цього не було, то все одно знадобиться якийсь клапан, щоб подавати повітря під тиском.

Ще один підхід - це маніпулювати температурою, що звучить як те, що ви пам’ятаєте. Досить просто генерувати тепло без переміщення деталей; пальник або електрична котушка це зроблять. Але як уникнути проблеми з клапаном? Для того, щоб тиск наростало, вам потрібно закритий простір, і як тільки ви будете мати тиск, повітря повинен вийти з цього закритого простору. Якщо ви хотіли зайнятися творчістю, ви можете спробувати щось на зразок діафрагми з отвором, який відкриється лише тоді, коли діафрагма розшириться; тоді тиск зробить власний вихід. Але тверда діафрагма або сечовий міхур, що розширюється і стискається, мені також здаються рухомою частиною. Можливо, це може бути більш довговічним, ніж інші типи рухомої частини, але потім, можливо, не буде.

Щоб створити постійний потік тиску, тоді вам потрібен утримуючий резервуар, і величина вашої подачі тиску буде значно знижена, виходячи з верхньої межі тиску, яку ви можете розвинути в утримувальному резервуарі, і того, як швидко ви зможете його розробити. Клапани Tesla, запропоновані у відповіді netduke, дуже розумні, але вони дійсно диференціальні пристрої, що обмежують витрату; Я не бачу, щоб вони могли розробити і утримувати тиск у баку, який ви могли б випустити на вимогу пневматичної потужності.

Тому причина "кваліфікованого" ні - це. Теоретично, якщо ви визнаєте, що ваш повітряний компресор може бути абсолютно непрактичним для більшості цілей, ви не вважаєте пружну деформацію рухом і кілька разів «обманюєте» клапани та регулятори, то так. Ви можете створити пристрій, що стискає повітря в баку, а потім робити з ним все, що вам завгодно. На практиці це звучить як погана ідея, яка не розширює масштаби, але грати цікаво.

Інша кваліфікація полягає в тому, що ви можете отримати зовсім іншу відповідь у контексті мікрофлюїдики.

Насос Кнудсена має нульові рухомих частин і заснована на термодифузії (газ тече від низької до високої температури кінця трубки). Зворотний тиск, якому може протистояти потік, називається різницею термомолекулярних тисків і є функцією співвідношення між середнім газовим ходом і розмірами стінок трубки - сучасні досягнення в цій концепції використовували різні матеріали, такі як цеоліти, що складаються з нано- масштабувати пори для поліпшення цього співвідношення.

Так. Дивовижне пристрій називається Тромп або Trompe . Потік води через і вниз воронкою з соломою або трубкою, піднятим над рівнем води. Тече вода, яка затягує навколишнє повітря разом із нею, витягуючи повітря через соломинку і киснем воду невеликими бульбашками повітря. Вода проходить через трубу під річкою або потоком, в яку вона розміщена, і, коли вона рухається горизонтально по трубі, бульбашки повітря виходять в один або два баки з повітрям, з'єднані з трубою. Це стискає повітря. Поки вода тече, навіть досить повільно, повітря буде стискатися в резервуарах.

Близько 100 років тому широкомасштабна гірнича операція в Канаді використовувала тромп для живлення всіх пневматичних сівалок і т. Д. Чому це не застосовується сьогодні, є дивним?

Це легко зробити за допомогою надзвукового потоку. Або додавання тепла, або ударні хвилі.

Якщо припустити, що це питання є теоретичним, то відповідь може бути нагріванням повітря. Це схоже на пальниці у військових літаках. Дивіться: Wikipedia \ afterburner Вам не потрібно додавати горільну рідину у свій потік, якщо ви використовуєте канали, як у побутовому водонагрівачі.

Принцип роботи палива, пов'язаний із збільшенням тиску повітряного потоку, цитується тут: "Потім пальник згорає впорскування палива за течією турбіни та нагрівання газу. викидається через сопло з більшою швидкістю. Масовий потік також незначно збільшується додаванням палива ".

Це абсолютно можливо і вже деякий час робиться в термоакустичних компресорах . Спочатку вони були розроблені для кріохолодильників для конденсації газів у рідинах, і це залишається їх принциповим застосуванням, хоча є компанії, які працюють над доведенням цієї технології до рівня споживачів. Ці компресори не мають, або щонайбільше однієї, рухомих частин (джерело звуку). Вони також виграють, що не використовують парникові гази.