Помогите понять, откуда берётся лишняя работа в расчёте.

[nds]

parovoz
Не важно башня это или на дне озера - давление требуемого воздуха всё равно одинаковое. Иначе вода из башни через штуцер выльется.
Не важна форма поплавка - в любом случае нужно совершить работу именно на выталкивание воды из поплавка. Поплавок под давлением и вода сама не вытечет.
Чтобы правильно рассчитать работу компрессора нужно знать его характеристики в зависимости от давления.

parovoz в сообщении #1446588 писал(а):

таким образом объём этой трубки составит, 0,002 м3, компрессор с заявленной производительностью накачает эту трубку примерно за за 0,12 с и потратит долнительно 900 Дж электроэнергии, так что этим можно пренебречь

А если объём поплавка ровно столько же? То компрессор работал 0,12с впустую?

[parovoz]

mihiv в сообщении #1446589 писал(а):

parovoz в сообщении #1446571 писал(а):

потратили 450 кДж эл. энергии, а получили 1780 кДж.

parovoz, вы же согласны, что на поверхности компрессор затратит меньше энергии на надувание поплавка? Поэтому правильный ответ будет: сначала компрессор затратит 880 кДж электроэнергии на надувание поплавка на глубине, а затем поплавок совершит механическую работу 880 кДж. Так что энергетический баланс сходится.

Да меньше, но это не имеет значения т.к. компрессор качает в резервуар с давлением в 10 атм, потребляя мощность 7,5 кВт. Объясню немного на пальцах, как работает компрессор. Есть сам компрессор (винтовая головка + электродвигатель), и есть соединённый с ним резервуар (ресивер), на компрессорной головке есть предохранительный клапан, который при превышении давления в 10 атм, срабатывает (на самом деле где-то около 12, но не важно). Включаем компрессор и накачиваем ресивер до 10 атм, если мы не выключим компрессор, он продолжит нагнетать давление вплоть до 15 или 16 атм, а то и 20 атм, но расчитан он на 10 атм. По достижении 10 атм, открываем кран у ресивера, в такой степени, чтобы при работающем компрессоре давление давление в ресивере держалось на 10 атм, при этом из открытого крана будет с очень сильной скоростью из-за перепада давления в 10 атм вылетать воздух. При этом электродвигатель компрессора будет потреблять мощность в 7,5 кВт. А теперь возьмём и выход из этого ресивера соединим с другим ресивером, в котором нет избыточного давления. И через 1 минуту (+-) в этом другом ресивере будет давление 10 атм. т.е. у нас будет ёмкость объёмом 1 куб. м с давлением 10 атм. Это так работает, это проверено практикой.

-- 23.03.2020, 23:34 --

nds в сообщении #1446592 писал(а):

parovoz
Не важно башня это или на дне озера - давление требуемого воздуха всё равно одинаковое. Иначе вода из башни через штуцер выльется.
Не важна форма поплавка - в любом случае нужно совершить работу именно на выталкивание воды из поплавка. Поплавок под давлением и вода сама не вытечет.
Чтобы правильно рассчитать работу компрессора нужно знать его характеристики в зависимости от давления.

parovoz в сообщении #1446588 писал(а):

таким образом объём этой трубки составит, 0,002 м3, компрессор с заявленной производительностью накачает эту трубку примерно за за 0,12 с и потратит долнительно 900 Дж электроэнергии, так что этим можно пренебречь

А если объём поплавка ровно столько же? То компрессор работал 0,12с впустую?

Характеристики компрессора от давления у него примерно следующие:
10 м3/мин - 1 атм
5 м3/мин - 5 атм
1 м3/мин - 10 атм

-- 24.03.2020, 00:14 --

Господа, в мои расчёты закралась грубейшая ошибка. Дело в том, что по мере подъёма гидростатическое давление будет уменьшаться, соответственно объём воздуха будет расти, и 1 м3 на глубине 90 м на поверхности превратится в 9м3, соответственно сила архимеда также по мере подъёма будет увеличиваться. Если учесть, что на глубине 90 м, давление 9 атм, то у поверхности объём воздуха, поданного на глубине увеличится в 9 раз, с учётом того, что изменение объёма будет происходить равномерно в зависимости от высоты всплытия, то можно принять, что средний объём на всё протяжении будет равен 5 м3.
От сюда средняя сила архимеда на всём протяжении подъёма будет равна 50000Н, а работа соответственно 4,5 мДж, что собственно заводит меня в тупик окончательно.

Потратили 450 кДж, получили 4,5 мДж , что за прикол?

[nds]

parovoz в сообщении #1446594 писал(а):

Потратили 450 кДж, получили 4,5 мДж , что за прикол?

Может поспать лучше?

Вы согласны, что для того что бы поплавок всплыл, нужно какую то часть воды в нём заменить сжатым воздухом?
Сжатый воздух обладает характеристиками объём, давление, температура и т.п. и не важно как, чем и когда мы его сжали?
Если так, то воздух можно сжать в самом поплавке погружая его в воду посредством груза?
Т.е. мы нагрузили поплавок и он пошёл ко дну, на дне чуть чуть убавили груз и поплавок начал всплывать?
Но всегда груз поднимаемый со дна будет меньше груза для опускания поплавка.

[Amw]

nds в сообщении #1446610 писал(а):

Но всегда груз поднимаемый со дна будет меньше груза для опускания поплавка.

На сколько меньше? Может на бесконечно малую величину?
А вот работа силы затапливающей поплавок будет равна работе силы архимеда, выталкивающей поплавок и равна работе компрессора выдавливающего воду из поплавка на глубине...

mihiv в сообщении #1446589 писал(а):

Так что энергетический баланс сходится.

Ошибка ТС в том, что для создания за 1 мин объем 1 м3 с давлением 10 атм нужен компрессор мощностью 16.7 кВт

[parovoz]

Я повторюсь, я пошёл от практических знаний. Я пользуюсь компрессорами и знаю как они работают, я знаю, что движение вещества происходит по направлению от большего давления к меньшему.

Поэтому я предложил максимально простую для понимания схему, нагнетаем воздух и тратим фактическое количество энергии, которое можно не только посчитать, но и даже практически замерить, и исходя из практических знаний, я понимаю, что это так, и это работает. Далее я понимаю, что если я внизу резервуара с жидкостью размещу, трубу с присоединённую к ресиверу с избыточным давлением, чем гидростатическое в резервуаре с водой, то пузырики пойдут. И я знаю, что если над этими пузыриками вверх дном расположить ёмкость, то эти пузырики скопятся в ёмкости и поднимут её на поверхность. Я руководствуюсь только этим. Я знаю, что это будет работать. А вот почему по расчётам получается расхождение затраченной энергии и полученной я не знаю. За этим сюда и пришёл скажите мне, где я посчитал неправильно. Давайте начнём с расчёта механической работы совершаемой силой архимеда, там же ведь всё просто. Ну можно проинтегрировать работу по силе, а не просто взять среднюю силу на протяжении всего подъёма, но думаю ничего не поменяется. Если кто может проинтегрировать, сделайте, моих математических знаний на этом этапе не хватает.

Тем не менее работа получилась 4,5 мДж. С учётом, что мощность компрессора 7,5 кВт, то этого ему хватит уже на 10 минут работы. 10 минут работы, Карл! Да если компрессор качает даже 200 л/мин воздуха давлением 10 атм, он за 5 минут этот кубометр накачает. Но производитель заявляет 1000л/мин с давлением 10 атм, и так ещё десяток производителей заявляет, и они действительно так качают, на днях специально возьму амперметр с вольтметром, и замерю фактические величины напряжения и тока, а также время работы компрессора для достижения нужных показателей.

-- 24.03.2020, 00:54 --

Amw в сообщении #1446616 писал(а):

nds в сообщении #1446610 писал(а):

Но всегда груз поднимаемый со дна будет меньше груза для опускания поплавка.

На сколько меньше? Может на бесконечно малую величину?
А вот работа силы затапливающей поплавок будет равна работе силы архимеда, выталкивающей поплавок и равна работе компрессора выдавливающего воду из поплавка на глубине...

mihiv в сообщении #1446589 писал(а):

Так что энергетический баланс сходится.

Ошибка ТС в том, что для создания за 1 мин объем 1 м3 с давлением 10 атм нужен компрессор мощностью 16.7 кВт

Откуда данные про компрессор?

[Amw]

parovoz в сообщении #1446623 писал(а):

...пузырики пойдут. И я знаю, что если над этими пузыриками вверх дном расположить ёмкость, то эти пузырики скопятся в ёмкости...

Вот эти пузырьки наполнив емкость 1м3 совершат работу 1000000 Дж. Это если давление 10 атм.

[parovoz]

Amw в сообщении #1446625 писал(а):

parovoz в сообщении #1446623 писал(а):

...пузырики пойдут. И я знаю, что если над этими пузыриками вверх дном расположить ёмкость, то эти пузырики скопятся в ёмкости...

Вот эти пузырьки наполнив емкость 1м3 совершат работу 1000000 Дж. Это если давление 10 атм.

Ну а потом мы эту ёмкость отпускаем и эта ёмкость плывёт вверх совершая попутно ~ 4,5 мДж
не совсем понял почему пызыри совершат работу в 1мДж.

[Amw]

parovoz в сообщении #1446629 писал(а):

Ну а потом мы эту ёмкость отпускаем и эта ёмкость плывёт вверх совершая попутно ~ 4,5 мДж

"Совершает" не емкость, а силы Архимеда. Для начала не парьтесь с расширением воздуха. Опустили куб на 10м, выдавили воду невесомым воздухом, запаяли куб и потом дали ему всплыть... Посчитайте работу "пузырьков" (по выдавливанию воды) и работу сил Архимеда.

[parovoz]

Amw в сообщении #1446632 писал(а):

parovoz в сообщении #1446629 писал(а):

Ну а потом мы эту ёмкость отпускаем и эта ёмкость плывёт вверх совершая попутно ~ 4,5 мДж

"Совершает" не емкость, а силы Архимеда. Для начала не парьтесь с расширением воздуха. Опустили куб на 10м, выдавили воду невесомым воздухом, запаяли куб и потом дали ему всплыть... Посчитайте работу "пузырьков" (по выдавливанию воды) и работу сил Архимеда.

Так в этом то и вся соль, зачем мне куб опускать, если я сжатый винтовым компрессором воздух снизу подаю. Беру пустой резервуар из материала с плотностью чуть больше воды, он заполняется водой и под свои весом спускается на дно. Там я его наполняю сжатым воздухом и он всплывает. никаких дополнительных усилий по наполнению его сжатым воздухом не требуется кроме как работы компрессора.
И на мой вопрос я так ответа и не увидел, откуда информация, что нужен 16 кВт компрессор?

[Amw]

parovoz в сообщении #1446638 писал(а):

откуда информация, что нужен 16 кВт компрессор?

Вам сразу все ответы дать на вопросы? Это запрещено правилами форума...
Посчитайте правильно работу по выдавливанию из емкости воды на глубине 10м. Потом сможете вычислить мощность компрессора, которая нужна, чтобы совершить эту работу за одну минуту.

[nds]

Amw в сообщении #1446645 писал(а):

Посчитайте правильно работу по выдавливанию из емкости воды на глубине 10м.

Простите, лучше пусть на 100м чтобы в заблуждение не вводить для 10 атм

[Amw]

nds в сообщении #1446647 писал(а):

пусть на 100м чтобы в заблуждение не вводить для 10 атм

Правильно. Спасибо.

[parovoz]

Amw в сообщении #1446645 писал(а):

parovoz в сообщении #1446638 писал(а):

откуда информация, что нужен 16 кВт компрессор?

Вам сразу все ответы дать на вопросы? Это запрещено правилами форума...
Посчитайте правильно работу по выдавливанию из емкости воды на глубине 10м. Потом сможете вычислить мощность компрессора, которая нужна, чтобы совершить эту работу за одну минуту.

Ну за ответами я сюда и пришёл так-то, и почему бы их не озвучить, если они у вас есть..?

А вообще какая может быть работа по вытеснению жидкости? Из практики могу сказать, что достаточно накачать воздух в резервуар с избыточным давлением, дальше этот резервуар с избыточным давлением подключается к резервуару с недостаточным давлением и происходит выравнивание давления между резервуарами, не требующее дополнительной работы. В нашем случае выравнивания не произойдёт потому что, гидростатическое давление не изменяется (почти, зависит от объёма всей воды), и давление создаваемое компрессором тоже не изменяется т.к. компрессор работает, поэтому в кмопрессоре постоянно 10 атм, а в резервуаре с водой 9 атм, и воздух постоянно выходит из трубы. Какая работа? И как её посчитать?

[Amw]

parovoz в сообщении #1446452 писал(а):

Из технических характеристик данного компрессора достоверно известно, что этот компрессор приводится в движение электродвигателем мощностью 7,5 $\text{кВт}$, производит 1$\text{м}^3 $ в $\text{мин}$ сжатого до 10 $\text{атм}$ воздуха.

Тут ошибка.

[parovoz]

Amw в сообщении #1446654 писал(а):

parovoz в сообщении #1446452 писал(а):

Из технических характеристик данного компрессора достоверно известно, что этот компрессор приводится в движение электродвигателем мощностью 7,5 $\text{кВт}$, производит 1$\text{м}^3 $ в $\text{мин}$ сжатого до 10 $\text{атм}$ воздуха.

Тут ошибка.

Почему? На чём основано это утверждение?