Комбинированная энергоустановка установка для вращающихся малоатмосферных тел.

[Technecy]

Нет не нужно, нужен поток либо жидкости или газа, желательно стабильный на который они рассчитаны,

ДА, но простое расширение газа при дельте в 200 градусов не даст нужного потока. Вот и всё. Вот почему важен именно переход агрегатных состояний. Коэффициент расширения намного больше, при переходе жидкости в газ, чем при нагреве газа.

Не вижу проблем.

Эммм, нуууу... Ладно.

[Константин ВАРБ]

Простейшая турбина вертится даже от сквозняка.
Теоретический расчёт  КПД в первых постах дан.
Если же работать с жидкой средой, то СО2 для жидкостнодинамических установок очень перспективна. 

[Technecy]

Простейшая турбина вертится даже от сквозняка.

Это которая вентилятор? Да, но без нагрузки.

Йа тут чо подумал. Если, допустим, таки реализовать конвекцию жидкости, а жидкость взять магнитную, т.е. обладающую магнитным полем. То можно просто обмотать трубу медной проволокой и вот вам генератор без механических частей.

Ну и ещё вот, немного другое но всё таки.

Уже упоминалось использование ферромагнитной жидкости для отвода тепла в динамиках. Жидкость занимает зазор вокруг звуковой катушки, удерживаясь магнитным полем. Поскольку ферромагнитные жидкости обладают парамагнитными свойствами, они подчиняются закону Кюри — Вейса, становясь менее магнитными при повышении температуры. Сильный магнит, расположенный рядом со звуковой катушкой, которая выделяет тепло, притягивает холодную жидкость сильнее, чем горячую, увлекая горячую жидкость от катушки к кулеру. Это эффективный метод охлаждения, который не требует дополнительных затрат энергии.[3]

[Константин ВАРБ]

Йа тут чо подумал. Если, допустим, таки реализовать конвекцию жидкости, а жидкость взять магнитную, т.е. обладающую магнитным полем.

Мы пока к работам со сложными средами только подступает.
Безусловно многие феномены которые нам сейчас кажутся фантастическими, станут вполне обыденными.

Вопрос ведь в чём.
До сих пор наша цивилизация по отношению к производству энергии - цивилизация присваивающая, а не производящая.

Давайте вначале хотя бы "посеем лебеду на берегу", а потом и "целинные земли засевать пшеницей" безусловно научимся.   

[Guy Fawkes]

Для турбины нужен перепад давления. Причём довольно большой. При перепаде температуры в 100 градусов раскрутить её врят ли получится. Можете сделать дома макет, наденьте на чайник шланг с соплом и раскрутите что нибудь. И то, у вас получится температура пара градусов 150.

.

Парни, привет вам всем!

Проблема "опыта с чайником" не в малости 150 C для привода турбины, а в том, что в чайнике нет стопорного клапана, в отличие от парового котла, и давление просто не успевает создаваться.

http://www.fptl.ru/spravo4nik/davlenie-vodyanogo-para.html

150С=4,75 атмосферы - это более чем достаточно для турбины, и такие установки существуют:

Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющих давление немного выше атмосферного.

"Немного выше" - это явно не в 5 раз.

А из чайника, за счет прямого сообщения с атмосферой, выходит пар с давлением не 4,75 а 1,00005 или подобного порядка, соответственно внутри будет 100,001 С или подобная температура, но никак не 150 и даже не 101.

Абсолютно точно, движок внешнего сгорания, он же двигатель Стирлинга.

ПТ - такой же двигатель внешнего сгорания, как и двигатель Стирлинга.

Однако, чем обеспечивать смазку турбины, ведь кислород окислит любую смазку, на основе углерода она просто загорится

А вот это - в точку, масло с кислородом не просто загорится, а рванёт (хотя для гарантии надо баллон атмосфер на 100 и на горловину намазать, но 3 атмосферы при 100С тоже сойдут).

Вообще, лишнего кислорода там по определению не будет - на случай всяких разных форс-мажоров лучше его сжижать на теневой стороне и так хранить, потом это тупо поможет выжить. При нормальной работе - слетать  к соседнему астероиду.

[Константин ВАРБ]

Вообще, лишнего кислорода там по определению не будет - на случай всяких разных форс-мажоров лучше его сжижать на теневой стороне и так хранить, потом это тупо поможет выжить.

1.На астероидах, Марсе, Меркурии и Луне кислород девать будет некуда.
Там практически всё вещество в оксидах. Соответственно почти любая переработка вещества, будет освобождать кислород.
2.Не совсем понимаю зачем защищать от кислорода эмали и так состоящие окислов алюминия и кремния?
3. Чтоб кислород сам остыл до температуры конденсации, это лунная ночь нужна, астероиды вращаются быстро. Только если на полюсе, если он там имеется.

[Guy Fawkes]

Там практически всё вещество в оксидах. Соответственно почти любая переработка вещества, будет освобождать кислород.

А если система переработки накроется? Кислород есть, но "на коленке", пока идет ремонт, из силикатов его никто не извлечет.  Сейчас это проблема еще та. Нужен запас, хотя бы на несколько месяцев, излишки позволят расширить обитаемую территорию, теплицы там, на соседний астероид слетать лишний раз...

Насчет тени,  без атмосферы - накрыть емкости фольгой хотя бы или чем-то подобным, на спутниках теневая сторона тоже остывает.

Вообще, в системе из двух баков важнее не КПД а общее количество энергии, которое можно снять за цикл: масса на теплоемкость на разность температур. И там без концентраторов всё очень печально получается... 

[Константин ВАРБ]

Там практически всё вещество в оксидах. Соответственно почти любая переработка вещества, будет освобождать кислород.

А если система переработки накроется? Кислород есть, но "на коленке", пока идет ремонт, из силикатов его никто не извлечет.

Из силикатов кислород добывать реально ДОРОГО!
Нам металлы нужны, их добывать всё равно придётся.
А алюмосиликаты вполне нормальный строительный материал.

на соседний астероид слетать лишний раз...

Лишний раз слетать не получится. Энергия нужна! Тут есть тема "цивилизация астероидов"

Насчет тени,  без атмосферы - накрыть емкости фольгой хотя бы или чем-то подобным, на спутниках теневая сторона тоже остывает.

Да зачем такие сложности.
Есть такая штука дроссель называется.

Вообще, в системе из двух баков важнее не КПД а общее количество энергии, которое можно снять за цикл: масса на теплоемкость на разность температур. И там без концентраторов всё очень печально получается... 

В том-то и дело, что даже в условиях Марса получается очень хорошее КПД. (См.верхние коммы.)
В условиях астероидов тем более, там и атмосферы нет, и энергии вдвое меньше, и вращаются быстрее.

Другое дело, что пока наша техника потребляет много энергии, а накапливать её самостоятельно наша цивилизация только начинает учиться.
Именно поэтому марсоходы ползают как черепахи.

[Technecy]

Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3). При расширении кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5). Отработанный (мятый) пар из турбины направляется в конденсатор (6), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу ( направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Бо́льшая часть полученной энергии используется для генерации электрического тока.

Грубо говоря, котельный агрегат(1) может быть любым. От костра на бересте на котором стоит чайник Рассела, до атомного реактора.

ПТ - такой же двигатель внешнего сгорания, как и двигатель Стирлинга.

Внешнего- пожалуй да, но не такой же, это 100%

В чём я вижу проблему, почему нельзя поменять местами нагреватель и конденсатор, разные объёмы. Поэтому необходимо перекачивать конденсат в нагревательную камеру и естественно переключать трубопроводы(или использовать 2 турбины дневная и ночная). Это всё- огромноре количество изнашиваемого оборудования. Т.е. просто не выходит. Получается ТЭЦ, АЭС... что угодно, но не то что хотелось бы, просто и на века.

[Technecy]

Проблема "опыта с чайником" не в малости 150 C для привода турбины, а в том, что в чайнике нет стопорного клапана, в отличие от парового котла, и давление просто не успевает создаваться.

Роль "стопорного клапана" выполняет сечение сопла, герметичность турбины и нагрузка на валу.

Вообще, КРиогенная турбина(работающая с крогенными температурами носителя), это звучит фантастично. Материалы становятся хрупкими... ВОда? для неё недостаточно температуры... В общим как то так...

[Guy Fawkes]

Грубо говоря, котельный агрегат(1) может быть любым. От костра на бересте на котором стоит чайник Рассела, до атомного реактора.

Не, он должен прежде всего удерживать давление. Нельзя поднять давление, если процесс по определению изобарный - есть сообщение с атмосферой. Чайник не прокатит, а ТВЭЛами греть правильный теплообменник, берестой или форсунками, вопрос глубоко вторичный. А если превратить правильный теплообменник в неправильный, убрав пружину или груз с предохранительного клапана, то работать он не будет. Или в дизеле если бы клапана не закрывались во время сжатия, он бы работал?

Про сопротивление турбины в основном верно - оно должно быть согласовано с давлением в котле и расходом пара (подача циркуляционных насосов).

В чём я вижу проблему, почему нельзя поменять местами нагреватель и конденсатор, разные объёмы. Поэтому необходимо перекачивать конденсат в нагревательную камеру и естественно переключать трубопроводы(или использовать 2 турбины дневная и ночная). Это всё- огромноре количество изнашиваемого оборудования.

Именно, плюс принципиальный вопрос - а что бы мы с этого получили при 100% КПД? Тем более, что там чудо-машина какая-то присутствует, которая по условию обладает энергией для восстановления оксидов  в промышленном масштабе. По сравнению с этим выиграть очень негусто получится.

[Константин ВАРБ]

Тем более, что там чудо-машина какая-то присутствует, которая по условию обладает энергией для восстановления оксидов  в промышленном масштабе.

Не знаю такую машину.
Зубр марсонаса Зубрин предлагает на Марсе использовать АЭС со сменными ТВЭЛами и литий как среду прямого электролиза СО2. КПД такого электролиза порядка 20-25%. Но это Марс, там в принципе чистого СО2 высокой чистоты практически любых температур и давлений при наличие достаточных объёмов ёмкостей получить нет ни каких проблем.
Дальше можно построить плазмохимическую установку, там на импульс около 70% энергии выходит в переобразование О2 и СО. В колонизации Марса я это постил.
Разумеется надо добавить энергию на сепарацию, но для условий Марса это не должно быть много. СО2 нагреваем сжатием, проводим реакцию и выпускаем в сепаратор более низкого давления и т.д.
Можно импульсным электролизом в сложных средах КПД преобразования довести до 90% но их надо подбирать и там должен быть достаточно тонкий температурный и т.д. режим.
То есть серьёзная инфраструктура и технологии.

СО нам даёт возможность достаточно дешёвого восстановление оксидов металлов.
В породах подповерхности Луны и тем более астероидов металлы надо будет обогащать и выделять с потреблением больших энергий.

Единственный плюс для Луны и астероидов, если нам удастся создать более-менее живучие плёнки-сетки преобразующие статическое электричество накапливаемое в бесценном реголите в ток.   
Но вряд ли КПД такого источника сбора энергии будет превышать тысячные от падающего на поверхность светового потока Солнца. 

[Guy Fawkes]

Зубр марсонаса Зубрин предлагает на Марсе использовать АЭС со сменными ТВЭЛами

Ну, вот, что-то похожее на правду. Пока все так и вертится вокруг трех вещей: АЭС, солнечные батареи, солнечные концентраторы. На Марсе можно прибавить ареотермальную энергетику, но с него еще сначала взлетать надо научиться.
Пара процентов туда-сюда общего расклада не меняет...

КПД - это сколько мы можем взять от общего количества энергии, а проблема в том, что самой этой энергии в космосе на несколько порядков меньше, чем надо. Для нашего нефтяного уровня развития. У электромоторчика  модельки КПД будет 90%, а у дизеля океанского сухогруза - только 40%, однако заменить второе первым в принципе не получится. Паровой машиной с 10% КПД еще худо-бедно можно, а чтобы перейти через Атлантику никаких аккумуляторов не хватит.   

[Константин ВАРБ]

Зубр марсонаса Зубрин предлагает на Марсе использовать АЭС со сменными ТВЭЛами

Ну, вот, что-то похожее на правду. Пока все так и вертится вокруг трех вещей: АЭС, солнечные батареи, солнечные концентраторы.

В том то и дело "оленя, тюленя, моржа." И вряд ли в скором времени что-нибудь ещё появится. Поэтому космическую энергетику придётся строить с опорой на Меркурий.

На Марсе можно прибавить ареотермальную энергетику, но с него еще сначала взлетать надо научиться.
Пара процентов туда-сюда общего расклада не меняет...

Недра Марса вряд ли горячи. Другое дело что марсианский рельеф позволяет создать вполне неплохую гидроэнергетику замкнутого контура на основе СО2.
Если нам вроде бы обещают в ближайшие годы самолёты выходящие в космос, то уж с Марса такие  системы и на СО+О2 взлетят гарантированно.
Но опять же там при серьёзных объёмах, куда практичней строить магнитную катапульту. 

КПД - это сколько мы можем взять от общего количества энергии, а проблема в том, что самой этой энергии в космосе на несколько порядков меньше, чем надо.

Дело не в том что мало.  За сутки на 1 кв.метр Марса падает чуть ли не энергия сжигания килограмма сахара.   
Дело в том что энергию мы обычно используем варварски.

[Technecy]

Не, он должен прежде всего удерживать давление. Нельзя поднять давление, если процесс по определению изобарный - есть сообщение с атмосферой.

Можно, при соответствующем соотношении накачки к утечке. Вы что, никогда не накачивали пробитое саморезом колесо? КОроче, при соответствующем жиклёре и подогреве, вполне можно получить высокое давление. Клапан служит для стабилизации давления на заданном уровне, турбине вредно всякие пульсации пара переносить. Но это уже не принципиально пока что, для данной темы.

Или в дизеле если бы клапана не закрывались во время сжатия, он бы работал?

Ну, вообще есть 2-х тактные моторы, без клапанов.... но там есть газораспределение поршнем. В принципе, дизель можно заставить работать без клапанов, за счёт сечений впускного и выпускного каналов. Но КПД в районе 1% думаю никого не устроит. Это так, в плане "чистто теоретитчески".

Йа так понимаю что идея темы "Просто и на халяву обуздать переменную Дельту Тэ" уже плавно видоизменилась на "как заставить АЭС работать от солнечного концентратора"

[Guy Fawkes]

Йа так понимаю что идея темы "Просто и на халяву обуздать переменную Дельту Тэ" уже плавно видоизменилась на "как заставить АЭС работать от солнечного концентратора"

А куда ей еще видоизменяться? В проблемы компрессии поршневых машин в среде жидкого кислорода?))))))

Если само собой перетекает, даже тупо берем теплоемкость воды и дельту 100С. Масса подвижной части 1 т. Считаем

4,18 кДж/кГ*1e3кГ*100К=418 MДж. Вращается допустим за 5 часов=18000с. Делим одно на другое, получаем среднюю мощность 23киловатта. Плюс на КПД надо домножать и учитывать, что теплоемкость вблизи нуля стремится тоже к нулю (там явно будет не 4,18).

ЗЫ там будет (для газообразного кислорода) 0,91, соответственно при КПД мех. части 0,3 - 0,4 (я бы все равно поставил турбину) получим 2 - 3  киловатта на валу. Только на них нужен еще резервуар с объемом в сотни раз больше.
 

[Константин ВАРБ]

Рекомендую сайт http://www.dpva.info/ правда там явно не для школьников

[Guy Fawkes]

правда там явно не для школьников

Считаете что выход будет больше? Аргументируйте.

[Константин ВАРБ]

правда там явно не для школьников

Считаете что выход будет больше? Аргументируйте.

Считать строить графики надо.
Но около нулевые температуры - это гелий и только гелий.
А в диапазоне 100-200К особой разницы между различными газами нет.

[Guy Fawkes]

Считать строить графики надо.

Настоящий инженер должен уметь оценить порядок эффекта вообще в уме.

Но около нулевые температуры - это гелий и только гелий.

Ну, зависимость даже для кислорода в том справочнике прослеживается: теплоемкость со снижением температуры только снижается. С 1,26 до 0,91 перед сжижением,  хотя разброс результатов уложится и в верхний предел...