Можно ли построить воздушный компрессор без движущихся частей?

Возможно ли физически построить воздушный компрессор без движущихся частей? Я представляю себе термодинамический цикл, способный сжимать воздух без движущихся частей и работать стационарно. Коэффициент сжатия не ограничен при условии, что он значительно больше единицы (1,1, 2, 100 ...), но проект должен быть реализуемым.

Ноль движущихся частей является большим ограничением. Вы можете интерпретировать это как отсутствие поршней, коленчатых валов и других сложных механизмов, которые со временем изнашиваются. Если требуются некоторые движущиеся части, каковы минимальные требуемые движущиеся части с минимальными требованиями к техническому обслуживанию?

Возможно сделать воздушный насос / компрессор абсолютно без движущихся частей.

Сделайте небольшую непроводящую камеру и вставьте в нее 2 электрода. Импульс дуги через электроды, так что давление в камере быстро растет и падает. Используйте обратные клапаны потока воздуха Tesla (поскольку они имеют нулевые подвижные части) для впуска и выпуска.

Когда дуга образуется через камеру, закрытый воздух будет перегреваться и расширяться в основном из выпускного отверстия благодаря клапанам Тесла, затем камера охлаждается и втягивает свежий воздух через другой клапан Тесла.

Это также можно сделать с любым импульсным источником тепла.

Если какой-то тип уплотнения запорного клапана используется для замены тесла клапана, вы можете поддерживать высокий уровень сжатия тоже.

Вы не достигнете ни очень высокого расхода, ни очень высокого давления (плюс вы должны контролировать выход газа), и это немного обманывает «отсутствие движущихся частей», но вы можете сделать компрессор без движущихся твердых частей. Кроме того, это очень расточительно с точки зрения энергии - вам было бы гораздо лучше преобразовать энергию в электричество и использовать классический компрессор, но если по какой-то причине вы хотите получать сжатый воздух без механических частей, это было бы так.

Вам нужен сильный поток воды и большая разница высот. Возьмите быстрый, сильный поток воды. Используя эффект Вентури или каким-либо другим способом аэрируйте воду - смешайте ее с пузырьками воздуха / газа. По мере того как вода движется по трубе быстро, пузырьки движутся вверх медленнее, чем поток воды - они переносятся вниз. Несмотря на быстрый поток, выпускное отверстие трубы несколько сужено, и, как результат, давление воды увеличивается с высотой водяного столба, и при толкании водяного столба давление в пузырьках также увеличивается.

Затем труба поворачивается вбок. Пузырьки больше не тянутся вниз, и поэтому они движутся к верхней стороне трубы, в конечном итоге выходя из потока воды и накапливаясь в резервуаре над верхним краем трубы; они находятся под тем же давлением, что и вода - которая должна еще пройти сужение, поэтому ее давление довольно высокое.

Конечно, это не будет работать с узкими трубами и низким расходом, так как вязкость воды уменьшит скорость и распределение давления. И количество забираемого воздуха необходимо контролировать, потому что - в отличие от обычных компрессоров - давление поддерживается постоянно, но объем газа падает, и если вы его выбросите, вы начнете набирать воду. И очевидно, что для больших объемов потока воды под высоким давлением лучше использовать сжатие воздуха. Это расточительно, потому что большая часть энергии воды теряется. Тем не менее - концепция звука; масштабируя высоту нисходящей трубы, вы можете достичь довольно разумного давления, примерно 1 бар на 10 м. И единственная физическая движущаяся часть - это выпускной клапан, который не нужно перемещать во время работы.

Тропы очень похожи и когда-то использовались для подачи сжатого воздуха в печи.

Высоковольтная конструкция ионного корабля обеспечивает воздушный поток без каких-либо движущихся частей. Разница давлений очень мала, но объединение нескольких ступеней увеличит ее.

Интерпретация «движущихся частей» как означающая, что каждая твердая часть устройства должна быть жесткой, и требование как способность доставлять постоянный поток воздуха при постоянном давлении, не превышающем окружающее, я подозреваю, что ответ квалифицированный номер

Я также предполагаю, что топливо и рабочие жидкости не считаются "частями".

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

Один из подходов состоит в том, чтобы имитировать типичный воздушный компрессор и попытаться устранить как можно больше движущихся частей. Например, что-то вроде гидравлического плунжера может устранить поршни, рабочие колеса, винты и т. Д. И позволить нам извлекать энергию из движущегося водного массива для сжатия воздуха, но для этого все же требуются клапаны. Безклапанный насос, как видно из этого видео, требует специального вращающегося поршня. Базовый сифон вообще не имеет движущихся частей, и он может создавать давление, если вы закрываете нижний резервуар, но совершенно непрактичен как часть воздушного компрессора - и даже если бы его не было, вам все равно понадобился бы какой-то клапан для доставить сжатый воздух.

Другой подход заключается в манипулировании температурой, которая звучит так, как вы думаете. Достаточно легко генерировать тепло без движущихся частей; горелка или электрическая катушка сделают это. Но как решить проблему с клапанами? Чтобы создать давление, вам нужно замкнутое пространство, и, как только у вас будет давление, воздух должен выйти из этого замкнутого пространства. Если вы хотите проявить творческий подход, вы можете попробовать что-то вроде диафрагмы с отверстием, которое открывается только тогда, когда диафрагма расширена; затем давление сделает свой собственный выход. Но расширяющаяся и сжимающаяся твердая диафрагма или мочевой пузырь также кажутся мне движущейся частью. Полагаю, он может быть более долговечным, чем другие типы движущихся частей, но с другой стороны, это может быть и не так.

Чтобы создать постоянный поток давления, вам понадобится резервуар-накопитель, и величина вашего давления нагнетания будет значительно снижена в зависимости от верхнего предела давления, которое вы можете создать в резервуаре-накопителе, и от того, насколько быстро вы сможете его создать. Клапаны Тесла, предложенные в ответе netduke, очень умны, но на самом деле это устройства дифференциального ограничения потока; Я не вижу, чтобы они могли развивать и удерживать давление в резервуаре, который вы могли бы сбросить по требованию пневматической силы.

Так что причина, по которой это «квалифицировано» - нет. Теоретически, если вы признаете, что ваш воздушный компрессор может быть практически непрактичным для большинства целей, вы не считаете упругую деформацию движением и несколько раз «обманываете» клапаны и регуляторы, тогда да. Вы можете создать устройство, которое сжимает воздух в резервуаре, а затем делать с ним все, что вам угодно. На практике это звучит как плохая идея, которая плохо масштабируется, но играть с ней интересно.

Другая квалификация заключается в том, что вы можете получить совершенно другой ответ в контексте микрофлюидики.

Насос Кнудсена имеет нулевые движущихся частей и основана на термодиффузии (газ течет от низкой до высокой температуры конца трубки). Противодавление, которому может противостоять поток, называется перепадом термомолекулярного давления и является функцией отношения между длиной свободного пробега газа и размерами стенок трубки - современные достижения в этой концепции использовали различные материалы, такие как цеолиты, состоящие из наноразмерных масштабировать поры, чтобы улучшить это соотношение.

Да. Удивительное устройство называется тромп или тромп . Поток воды над и вниз воронкой с соломой или трубкой поднимается над уровнем воды. Проточная вода увлекает за собой окружающий воздух, вытягивая воздух через соломинку и насыщая воду небольшими пузырьками воздуха. Вода проходит через трубу под рекой или потоком, в котором она находится, и когда она движется горизонтально через трубу, пузырьки воздуха выходят в один или два воздушных резервуара, соединенных с трубой. Это сжимает воздух. Пока вода течет, даже довольно медленно, воздух будет сжиматься в резервуарах.

Около 100 лет назад крупномасштабная добыча полезных ископаемых в Канаде использовала карабин, чтобы привести в действие все пневматические сеялки и т. Д. Почему это не используется сегодня, вызывает удивление?

Это легко сделать с помощью сверхзвукового потока. Либо добавление тепла, либо ударные волны.

Предполагая, что этот вопрос является теоретическим, ответом может быть нагревание воздуха. Это похоже на форсаж в военных самолетах. Смотрите: Wikipedia \ afterburner Вам не нужно добавлять сжигаемую жидкость в ваш поток, если вы используете каналы, как в бытовом водонагревателе.

Принцип дожигателя, связанный с повышением давления воздушного потока, приведен ниже: « Дожигатель впрыскивает топливо ниже по потоку от турбины и нагревает газ. В сочетании с дополнительным теплом давление в выхлопной трубе и газе повышается выталкивается через сопло с более высокой скоростью. Массовый поток также немного увеличивается при добавлении топлива ».

Это абсолютно возможно и уже давно сделано в термоакустических компрессорах . Первоначально они были разработаны для криоохладителей для конденсации газов в жидкости, и это остается их основным применением, хотя есть компании, работающие над доведением этой технологии до уровня потребителей. Эти компрессоры не имеют или не более одной движущейся части (источник звука). У них также есть то преимущество, что они не используют парниковые газы.