2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Тепловая машина на холоде
Сообщение29.11.2011, 17:15 


29/11/11
12
Для механической работы широко применяются тепловые машины.Однако для получения механической энергии можно использовать и холод. Рассмотрите двигатель, рабочим телом которого является замерзающая вода в цилиндре под поршнем. Воду замораживают с помощью жидкого азота, находящегося при температуре кипения, который подается внутрь цилиндра. Цилиндр изготовлен из стали, его диаметр 40см а толщина стенок 3мм.
Это собственно условие. Интерисует не решение, а сама физическая модель. Возникли такие вопросы:
1) Опишите пожалуйста процесс, при котором такой двигатель может совершать положительную работу.
2) Засчет какой энергии этот двигатель может совершать работу?
3)Главный: От чего зависит КПД такого двигателя. И каков максимальный кпд (не обязательно).
Теплоемкостью цилиндра, поршня, холодильника азота пренебречь. Лед можно считать пластичным.

Снизу камера, в ней спиралевидная трубочка, через которую азот входит и выходит, в центре вода/газ, сверху поршень.
Заранее спасибо за принятие участия в обсуждении.

[img]cs10156.vkontakte.ru/u71293091/-14/y_a38c1bb2.jpg[/img]

 Профиль  
                  
 
 Re: Тепловая машина на холоде
Сообщение29.11.2011, 17:25 
Модератор
Аватара пользователя


13/08/09
2396
Тема перенесена в Карантин. Извольте описать свою "машину" так, чтобы нормальные люди могли это понять.

Возвращено.

 Профиль  
                  
 
 Re: Тепловая машина на холоде
Сообщение29.11.2011, 23:47 


29/11/11
12
Исходя из моих соображений здесь все завязано на расширении воды при кристализации?
Помогите)

 Профиль  
                  
 
 Re: Тепловая машина на холоде
Сообщение30.11.2011, 13:49 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
shadow1812 в сообщении #509865 писал(а):
Помогите)


Есть поток тепла от окружающей среды к азотному холодильнику. Ничто не мешает определенную часть этого потока преобразовать в механическую энергию (с кпд ограниченным разностью температур).

Здесь кажется необычным, что рабочий цикл (толкание поршня) совершается при понижении температуры рабочего тела (при замерзании воды). Но следующий то цикл, возвращающий систему в исходное состояние , требует нагрева рабочего тела (от внешней среды).

Проще рассмотреть такой моторчик, заменив лед стержнем , меняющим длину при изменении температуры.
При удлинении , этот стержень может толкать храповое колесо, а при охлаждении собачка прощелкивает зуб.
Но можно поставить собачку так, что колесо будет поворачиваться при укорочении стержня, а при удлинении собачка прощелкивает.

В обоих случаях цикл состоит из нагревания стержня и его охлаждения, в какой момент снимать полезную работу не важно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Тепловая машина на холоде
Сообщение30.11.2011, 17:45 


29/11/11
12
1)Спасибо, Xey. Получается, что нагревателем служит окружающая среда? И засчет энергии, передаваемой внешней средой лед плавится и уменьшается объем? Тогда засчет какой энергии вода, кристаллизуясь, расширяется и совершает полезную работу? Засчет энергии, забираемой азотом?
2)Кпд, получается, будет зависеть от массы воды/льда (температура окружающей среды, еще что-то?).
И каковой считать окружающюю среду, если о ней в условии ничего?

 Профиль  
                  
 
 Re: Тепловая машина на холоде
Сообщение30.11.2011, 18:00 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
shadow1812 в сообщении #510125 писал(а):
Тогда засчет какой энергии вода, кристаллизуясь, расширяется и совершает полезную работу?


За счет такой же, как закрепленная на потолке нагретая проволока , охлаждаясь поднимает привязанный к нижнему концу груз.

 Профиль  
                  
 
 Re: Тепловая машина на холоде
Сообщение30.11.2011, 18:12 


29/11/11
12
Осталось только разобраться, от чего зависит кпд.
Что еще влияет на кпд, кроме кол-ва воды?
И все же не до конца ясно, как в эту задачу вписать окружающюю среду, если там есть вопрос о максимальной кпд, а он зависит от разности температур холодильника(азота) и нагревателя(окруж. среда)

 Профиль  
                  
 
 Re: Тепловая машина на холоде
Сообщение01.12.2011, 14:50 


29/11/11
12
Is anyone alive?

 Профиль  
                  
 
 Re: Тепловая машина на холоде
Сообщение01.12.2011, 15:15 
Экс-модератор
Аватара пользователя


23/12/05
12064
 !  shadow1812, замечание за искусственный подъем своих тем. Сообщения в других темах удалены

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 9 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group