È possibile costruire un compressore d'aria senza parti mobili?

È fisicamente possibile costruire un compressore d'aria senza parti in movimento? Sto immaginando un ciclo termodinamico in grado di comprimere l'aria senza parti mobili e operare in modo stazionario. Non ci sono limiti al fattore di compressione, purché sia ​​significativamente maggiore di uno (1.1, 2, 100 ...) ma il design deve essere realizzabile.

Zero parti in movimento è un grande vincolo. Puoi interpretarlo come l'assenza di pistoni, alberi a gomiti e altri meccanismi complessi che si consumano nel tempo. Se sono necessarie alcune parti mobili, quali sono le parti mobili minime richieste, con i requisiti di manutenzione più bassi?

È possibile realizzare una pompa / compressore d'aria senza parti in movimento.

Crea una piccola camera elettricamente non conduttiva e inserisci 2 elettrodi al suo interno. Pulire un arco attraverso gli elettrodi in modo che la pressione della camera aumenti e diminuisca rapidamente. Utilizzare valvole di ritegno del flusso d'aria tesla (poiché non hanno parti mobili) per l'aspirazione e lo scarico.

Quando l'arco si forma attraverso la camera, l'aria racchiusa si surriscalda e si espande principalmente fuori dall'apertura di scarico a causa delle valvole Tesla, quindi la camera si raffredda e aspira aria fresca attraverso l'altra valvola Tesla.

Questo può essere fatto anche con qualsiasi fonte di calore a impulsi.

Se per sostituire la valvola Tesla viene utilizzato un qualche tipo di valvola di ritegno di tenuta, è possibile mantenere anche livelli elevati di compressione.

Non otterrai un flusso molto elevato né una pressione molto elevata (inoltre devi controllare il deflusso del gas), ed è un po 'di barare sulle "parti in movimento" ma puoi realizzare un compressore senza parti solide in movimento . Inoltre è molto dispendioso in termini di energia: sarebbe molto meglio convertire l'energia in elettricità e utilizzare un compressore classico, ma se per qualche motivo si desidera ottenere aria in pressione senza parti meccaniche, sarebbe così.

Hai bisogno di un forte flusso d'acqua e una grande differenza di altitudine. Prendi un flusso d'acqua rapido e forte. Utilizzando l' effetto Venturi o in qualche altro modo aerare l'acqua, mescolarla con bolle d'aria / gas. Mentre l'acqua viaggia rapidamente lungo il tubo, le bolle viaggiano verso l'alto più lentamente del flusso d'acqua - vengono trasportate verso il basso. Nonostante il flusso rapido, l'uscita del tubo è in qualche modo limitata e, di conseguenza, la pressione dell'acqua cresce con l'altezza della colonna d'acqua e con la pressione della colonna d'acqua, aumenta anche la pressione nelle bolle.

Quindi il tubo gira lateralmente. Le bolle non vengono più trascinate verso il basso e quindi si spostano verso il lato superiore del tubo, sfuggendo infine al flusso d'acqua e accumulando in un serbatoio sopra il bordo superiore del tubo; sono alla stessa pressione dell'acqua - che deve ancora superare una costrizione, quindi la sua pressione è abbastanza alta.

Ovviamente non funzionerà con tubi stretti e basso flusso poiché la viscosità dell'acqua ridurrebbe la velocità verso il basso e la distribuzione della pressione. E la quantità di aria estratta deve essere controllata perché - a differenza dei normali compressori - la pressione viene mantenuta in ogni momento, ma il volume del gas diminuisce e, se lo scarichi, inizierai ad attingere acqua. E ovviamente ci sono usi migliori per un flusso d'acqua ad alto volume e ad alta pressione che comprimere un po 'd'aria. È dispendioso, perché la maggior parte dell'energia dell'acqua viene persa. Tuttavia, il concetto è solido; ridimensionando l'altezza del tubo verso il basso è possibile ottenere pressioni abbastanza ragionevoli, a circa 1 bar per 10 m. E l'unica parte mobile fisica è la valvola di uscita che non deve muoversi durante il funzionamento.

I tromp sono molto simili e un tempo venivano usati per fornire aria compressa ai forni.

La costruzione ad alta tensione in uno ionocraft fornisce flusso d'aria senza parti in movimento. La differenza di pressione è molto piccola, ma la combinazione di più fasi aumenterà.

Interpretando le "parti mobili" nel senso che ogni parte solida del dispositivo deve essere rigida, e il requisito come la capacità di fornire un flusso d'aria costante a una pressione non banalmente maggiore dell'ambiente, sospetto che la risposta sia un numero qualificato

Suppongo anche che i carburanti e i fluidi di lavoro non contino come "parti".

Sembra ragionevole supporre che qualsiasi compressore d'aria a distanza pratico funzionerà in condizioni in cui si applica la legge del gas ideale, quindi .$p \propto \frac{NT}{V}$

Un approccio sarebbe quello di imitare un tipico compressore d'aria e provare ad eliminare quante più parti mobili possibile. Ad esempio, qualcosa come un pistone idraulico potrebbe eliminare pistoni, giranti, viti, ecc. E permetterci di estrarre energia da un corpo mobile di acqua per comprimere l'aria, ma richiede comunque valvole. Una pompa senza valvole, come visto in questo video, richiede uno speciale pistone rotante. Un sifone di base non ha parti mobili e può creare pressione se racchiudi il serbatoio inferiore, ma è totalmente poco pratico come parte di un compressore d'aria e, anche se non lo fosse, avresti comunque bisogno di una sorta di valvola per fornire l'aria in pressione.

Un altro approccio è quello di manipolare la temperatura, che suona come quello che hai in mente. È abbastanza facile generare calore senza parti in movimento; un bruciatore o una bobina elettrica lo farà. Ma come aggirare il problema della valvola? Affinché la pressione si accumuli, è necessario uno spazio chiuso e, una volta che si è sotto pressione, l'aria deve uscire da quello spazio chiuso. Se vuoi essere creativo, potresti provare qualcosa come un diaframma con un'apertura che si apre solo quando il diaframma si è espanso; la pressione quindi farà la propria uscita. Ma per me un diaframma solido in espansione e in contrazione sembra anche una parte in movimento. Potrebbe essere più resistente di altri tipi di parti mobili, suppongo, ma potrebbe non esserlo.

Per produrre un flusso costante di pressione, è necessario un serbatoio di mantenimento e l'entità della pressione di erogazione verrà ridotta in modo significativo in base al limite superiore di pressione che è possibile sviluppare nel serbatoio di mantenimento e alla velocità con cui è possibile svilupparlo. Le valvole Tesla suggerite nella risposta di netduke sono molto intelligenti ma sono davvero dispositivi di limitazione del flusso differenziale; Non li vedo in grado di sviluppare e mantenere la pressione in un serbatoio che è possibile rilasciare su richiesta per l'alimentazione pneumatica.

Quindi il motivo è un "qualificato" no è questo. In teoria, se si accetta che il compressore d'aria potrebbe essere totalmente poco pratico per la maggior parte degli scopi, non si considera la deformazione elastica come movimento e si "imbroglia" alcune volte con valvole e regolatori, quindi sì. Puoi creare un dispositivo che comprime l'aria in un serbatoio e quindi fare ciò che vuoi. In pratica, sembra una cattiva idea che non si adatta bene, ma è un esercizio interessante con cui giocare.

Un'altra qualifica è che potresti ottenere una risposta completamente diversa in un contesto di microfluidica.

La pompa Knudsen ha zero parti mobili e si basa sulla diffusione termica (il gas scorre dall'estremità bassa ad alta temperatura di un tubo). La contropressione a cui il flusso può resistere è definita differenza di pressione termomolecolare ed è una funzione del rapporto tra il percorso libero medio del gas e le dimensioni delle pareti del tubo - i moderni progressi nel concetto hanno utilizzato vari materiali come le zeoliti costituite da nano- ridimensionare i pori per migliorare questo rapporto.

Sì. Un fantastico dispositivo chiamato tromp o trompe . Il flusso d'acqua sopra e sotto un imbuto con una cannuccia o un tubo elevato sopra il livello dell'acqua. L'acqua che scorre trascina con sé l'aria circostante, tirando l'aria attraverso la cannuccia e ossigenando l'acqua con piccole bolle d'aria. L'acqua viaggia attraverso il tubo sotto il fiume o il flusso in cui è posizionata e mentre si muove orizzontalmente attraverso il tubo, le bolle d'aria fuoriescono in uno o due serbatoi d'aria collegati al tubo ... questo comprime l'aria. Finché l'acqua scorre, anche piuttosto lentamente, l'aria si comprime nei serbatoi.

Circa 100 anni fa, un'operazione di estrazione su larga scala in Canada ha utilizzato un tromp per alimentare tutti i trapani pneumatici, ecc. Perché non viene utilizzato oggi è sconcertante?

Questo viene fatto facilmente usando un flusso supersonico. O aggiunta di calore o onde d'urto.

Supponendo che questa domanda sia teorica, la risposta può essere il riscaldamento dell'aria. È simile ai postcombustori dei getti militari. Vedi: Wikipedia \ afterburner Non è necessario aggiungere il fluido di combustione nel flusso, se si utilizzano i canali, come in uno scaldabagno domestico.

Il principio del postcombustore, in relazione all'aumento della pressione di un flusso d'aria, viene qui citato: "Il postcombustore quindi inietta carburante a valle della turbina e riscalda il gas. Insieme al calore aggiunto, la pressione aumenta nel tubo di scappamento e nel gas viene espulso attraverso l'ugello a una velocità maggiore. Il flusso di massa viene anche leggermente aumentato dall'aggiunta del carburante. "

È assolutamente possibile ed è stato fatto per un po 'di tempo nei compressori termoacustici . Inizialmente sono stati sviluppati per i refrigeratori criogenici per condensare i gas in liquidi e questa rimane la loro principale applicazione sebbene ci siano aziende che lavorano per portare questa tecnologia a livello di consumatore. Questi compressori non hanno parti mobili, o al massimo una (la sorgente sonora). Hanno anche il vantaggio di non usare gas serra.