эффект Ранка

[rustot]

MaLilil в сообщении #882738 писал(а):

Мне не нужно ничего "колупать". Об этом вы заявили - "я уверен что будет работать". Вот сами проколопайте и докажите свою уверенность.

вы сделали установку с вихрем и на практике убедились что там демоны максвелла? откуда этот апломб практика по отношению к теоретику? авторы статьи также чистые теоретики

установки на сжатии и разрежении, а не на фазовых переходах, благополучно работают. воздух сжижают именно таким образом, сжимают и разжимают, получая десятки градусов падения температуры за цикл, пока он не начитает сжижаться. поэтому я уверен что будет работать, потому-что у других работает. ничем система с фазовыми переходами и без таковых принципиально не отличается

и причин почему данная установка обязательно работает по совсем другому принципу - я не вижу ни одной. сжатие и разрежение и теплообмен в наличии

[Munin]

MaLilil в сообщении #882596 писал(а):

Тогда вопрос - как вообще возникают области высокого и низкого давления в равновесном потоке газа ?

С чего вы вообще взяли, что он там равновесный?

[MaLilil]

Munin в сообщении #882792 писал(а):

MaLilil в сообщении #882596 писал(а):

Тогда вопрос - как вообще возникают области высокого и низкого давления в равновесном потоке газа ?

С чего вы вообще взяли, что он там равновесный?

А что входящий поток не равновесный ? Никаких отклонений одной части от другой нет. Все части потока одинаковы - и скорость, и давление, и температура.
Это в трубе он становится неравновесным. И выходит уже с неодинаковой температурой.

[Munin]

MaLilil в сообщении #882799 писал(а):

А что входящий поток не равновесный ?

А при чём здесь входящий?

[evgeniy]

Можно дать другое объяснение уменьшение температуры потока без комплексной скорости. Пульсирующие колебания имеются в центральной части сечения трубопровода. На поверхности трубопровода скорость равна нулю, а в центральной части сечения жидкость пульсирует. Пульсация жидкости приводит к повышению эффективной температуры среды с пульсацией. Но температура среды стремится к одинаковой, следовательно в части потока с пульсирующей жидкостью температура среды уменьшится, чтобы была одинаковая эффективная температура. Можно подсчитать понижение температуры среды, используя скорость пульсаций, которые вызывают повышение эффективной температуры. Таким образом реализуется демон Максвелла, но тепло идет от высокой эффективной температуры к низкой температуре.

[evgeniy]

rustot в сообщении #882764 писал(а):

установки на сжатии и разрежении, а не на фазовых переходах, благополучно работают. воздух сжижают именно таким образом, сжимают и разжимают, получая десятки градусов падения температуры за цикл, пока он не начитает сжижаться. поэтому я уверен что будет работать, потому-что у других работает. ничем система с фазовыми переходами и без таковых принципиально не отличается

и причин почему данная установка обязательно работает по совсем другому принципу - я не вижу ни одной. сжатие и разрежение и теплообмен в наличии

Но сжатие и разрежение происходит в специально построенном кондиционере или холодильнике, имеется двигатель который сжимает воздух, затрачивая энергию. В данном эксперименте никакого целенаправленного двигателя, который получает энергию нет, поэтому аналогия с кондиционером или холодильником не действует.
Чтобы эта аналогия была продуктивной, надо описать, чем заменяется двигатель в трубе с наличием вихря и откуда берется энергия этого двигателя.

[rustot]

evgeniy в сообщении #883794 писал(а):

Но сжатие и разрежение происходит в специально построенном кондиционере или холодильнике, имеется двигатель который сжимает воздух, затрачивая энергию. В данном эксперименте никакого целенаправленного двигателя

как это нет? а откуда берется на входе воздух повышенного давления для поддержания процесса? сжимается насосом и вдувается

дросселей, детандеров, теплообенников в виде отдельных коробочек нет, зато есть сложная система соседствующих потоков, которые вполне могут такие функции реализовать.

[evgeniy]

Имеется перепад давления между входом в трубопровод и выходом из него, но нет никакой причины для целенаправленной организации цикла сжатие - разрежение. Есть поток, под действием перепада давления, который повышает свою энтропию. Нет внешнего воздействия которое циклически изменяет давление, а в кондиционере есть циклическое внешнее воздействие. Нестационарность потока приводит к хаосу потока, а не целенаправленному сжатию - разрежению.
Имеем уравнение изменения энтропии для не идеального газа
$S=\nu[R\ln\frac{V-\nu b}{\nu}+c_V \ln T+\operatorname{const}]$
см. Сивухин Термодинамика задача к параграфу 103
при сжатии и охлаждении газа в холодильнике понижается его энтропия, а в трубопроводе с перепадом давления энтропия растет. Т.е. аналогии нет, в трубопроводе повышается энтропия, а в холодильнике энтропия на отдельном цикле падает.
Надо дать такое объяснение процесса, чтобы энтропия падала на отдельном участке, как в холодильнике. Это возможно при целенаправленной деятельности двигателя или образовании эффективной температуры при наличии вихря.
Идея разделения потоков по температуре должна содержать цикл уменьшения энтропии, как в холодильнике.

[rustot]

evgeniy в сообщении #883806 писал(а):

Нет внешнего воздействия которое циклически изменяет давление

а зачем циклическое? цикл нужен чтобы задействовать один и тот же объем газа многократно.

ну вот допустим я расставлю элементы в явном виде - насос повышающий давление и создающий непрерывный поток. в этом потоке механическая вертушка которая этим потоком крутится и отводит механическую энергию вовне, на выходе я получу охлажденный поток, а теплый образуется снаружи, где вторая вертушка, соединенная с первой баламутит воздух. так ведь будет работать, без циклов?

и почему такому же не существовать без явной механической вертушки? почему одной части потока при сложном движении в вихре не совершать непрерывной работы над другой частью потока, нагревая его и охлаждая себя?

[evgeniy]

rustot в сообщении #883815 писал(а):

и почему такому же не существовать без явной механической вертушки? почему одной части потока при сложном движении в вихре не совершать непрерывной работы над другой частью потока, нагревая его и охлаждая себя?

Так и происходит, часть потока охлаждается, а другая часть нагревается, но по другой причине, не как в холодильнике, а благодаря другому механизму. Потому, что с вертушкой происходит многократная откачка кинетической энергии жидкости из системы. В холодильнике происходит передача внешней энергии жидкости и энтропия жидкости понижается, значит температура понижается. См. формулу в предыдущем посте. Т.е. Ваша вертушка, это не холодильник. Чтобы энтропия системы понизилась, должна целеноправленно сообщаться энергия, как в холодильнике.
Но на самом деле происходит передача энергии, от эффективно повышенной температуры вихря, до остальной части потока, что приводит к уменьшению истинной температуры вихря и к снижении его истинной энтропии, но повышении эффективной энтропии. В случае наличия вихря формула для изменения энтропии

evgeniy в сообщении #883806 писал(а):

$S=\nu[R\ln\frac{V-\nu b}{\nu}+c_V \ln T+\operatorname{const}]$

не работает, если учитывать эффективную температуру в этой формуле, то энтропия вихря растет, а если истинную то энтропия вихря снижается.

[Parkhomuk]

Так, ради интереса, смоделировал вихревую трубу с геометрией согласно статьи. Решал с помощью Flow Simulation для SolidWorks (разработчик заявляет что решатель использует УНС) дал на входе 10бар, остальное н.у. В результате, программа выдала мне, что из центра идет горячий воздух, а холодный по краям (т.е. совсем наоборот, чем как утверждается в реальности). Температурный эффект для горячего/холодного потоков получился примерно одинаковый плюс/минус 6 градусов от начального.
Кстати попробовал тоже самое с водой вместо воздуха, эффект тоже наблюдается (десятые доли градусов), но попрежнему холодная вода по краям, теплая в центре.

[naanov]

Уважаемые участники обсуждения!
Конструктивные, особенно, формально выраженные соображения интересны, но ... позвольте добавить своё мнение: около десятка лет занимался теорией и экспериментальными исследованиями Эффекта Ранка, конструированием, патентованием, внедрением установок низкого и среднего давления.
1. Эффект Ранка (ЭР) в своих проявлениях может быть отнесен к аэродинамическим (газодинамическим) вихрям различных масштабов, например, от микрокавитации до циклонов и антициклонов.
2. Физико-математические (теоретические) описания ЭР мало плодотворны, ибо для всякого описания, вдруг - неожиданно для теоретика, обнаруживаются экспериментальные исключения. Так, основной признак разделения потока газа в вихревой трубе - осевой холодный и горячий периферийный потоки - вдруг проявляется в реверсном режиме (осевой горячий и периферийный холодный потоки).
3. В силу факторов пункта 2 наиболее плодотворным является физико-статистическое математическое моделирование ЭР. Математически конструктивную основу моделирования ЭР в исследованиях известных в те годы (1945-1975) экспериментаторов, в том числе у Вашего покорного слуги, составляло максвелловское распределение температур реального газа в гравитационном поле. То есть, в ЭР такая основа модели реализовалась "наоборот": от периферии к оси потока. Далее, такая модель наращивается системой линейных и нелинейных уравнений. Далее, появляются проблемы их решения.
4. Реплика о "демонах Максвелла" в этой теме. Предполагаю, что это издержки автоперевода исходного материала, использованного автором (Гуцол ?), для тематической статьи. Это предположение - не более!
С уважением
АН

[pac]

добавлю:Демон Максвелла работает только с молекулами.Распределение Максвелла получено для группы молекул разряженного газа.
Трубка Ранка - работает не с молекулами, а волнами, вихрями,где есть ударные волны и т.д..Поэтому к демону Максвелла не имеет никакого отношения. В природе немного похожее на трубку Ранка можно увидеть в торнадо.Но он генерирует молнии (в том числе и шаровые),град,капли дождя, инфразвук и грохот, рев.Это многофазная, нелинейная,нестационарная самоподдерживающая, открытая система с подвижными границами.Если он небольшого размера, то легко переламывает деревья 57 см в диаметре.

[naanov]

MaLilil в сообщении #879332 писал(а):

Как может применяться этот эффект ?

Эффект Ранка может применяться двумя способами.
1. В технологических и технических системах, в первую очередь, термостатирования:
а) там, где имеются "дармовые" источники сжатого (относительно) газа, например, в авиации - напор встречного воздуха;
б) там, где важнее механическая надежность и простота в обслуживании, нежели энергозатраты, например, в медицине, в научных исследованиях, в оборонных системах.
2. В написании диссертаций. Беспроигрышный вариант.

pac в сообщении #897661 писал(а):

добавлю:Демон Максвелла работает только с молекулами.Распределение Максвелла получено для группы молекул разряженного газа.

Правлю свою неточность:

naanov в сообщении #897011 писал(а):

максвелловское распределение температур реального газа в гравитационном поле.

Точнее: распределение Максвелла-Больцмана для реального газа в гравитационном поле.
Уточняю о сути проблем:

naanov в сообщении #897011 писал(а):

Далее, появляются проблемы их решения.

Содержательнее: системы эллептических д.у. со специальной правой частью.