natuurkunde stoommachine

Moderator: physicalattraction

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Berichten: 5

natuurkunde stoommachine

Om water uit de mijnen te pompen is de stoommachine ontwikkeld. De eerste versie werkte op onderdruk die met een balansarm het water omhoog pompte.
Nu heb ik bedacht dat het ook mogelijk is om zonder machine met een vat dat eerst vol stoom wordt gevuld, en daarna afgekoeld rechtstreeks water uit een mijn te pompen, niet meer dan ca 8 meter, maar zonder bewegende delen, behalve kleppen.
In een cascade opstelling zou je meer hoogte verschil kunnen overbruggen.
zijn hier bewijzen van?

Gebruikersavatar
Berichten: 362

Re: natuurkunde stoommachine

De 8 meter komt van de maximale onderdruk die je kan creëren, dat is nl 1 atmosfeer (bijna gelijk aan 1 bar). De druk die je nodig hebt om water 10 meter op te tillen is grofweg 1 bar (\(\rho g h\)), dan zal je in de praktijk wel 8m halen inderdaad.

Als je het in cascade doet moet je er wel voor zorgen dat elke trap max 8 meter verschil doet, kleppen werken dan niet, want dan komt een hele kolom in serie te staan en zal het bovenste vat het gewicht van de kolom over de gehele opvoerhoogte moeten dragen (zoals ik het voor ogen heb iig). Maar als je elke trap in een reservoir laat legen en die met de volgende trap weer 8 meter hoger brengt zou ik niet weten waarom dit niet zou werken. Referenties weet ik niet.

Hoe kom je tot deze vraag? Wat zit hier achter?

Berichten: 4.068

Re: natuurkunde stoommachine

ik denk dat het niet werkt in stappen van 8 meter omdat je het water welliswaar 8 meter omhoog brengt, maar het staat dan wel op een negatieve druk, dus je kunt het niet op 8 meter hoogte leeg laten lopen in een vat, je zou wel een klep kunnen sluiten en dan bv het water wat tussen 8 en 7 meter zit op 7 meter hoogte kunnen opvangen in een bak. en dan daarvandaan weer omhoog dus het proces herhalen. Dus het kan wel, maar de vraag is wat ingewikkelder is : een stoommachine of een serie pijpen en kleppen en stoomleidingen.

Gebruikersavatar
Berichten: 193

Re: natuurkunde stoommachine

Als ik de vraag goed begrijp dan zou ik een aantal vijzels gebruiken.

https://nl.wikipedia.org/wiki/Vijzel_(waterschroef)

Verder wat Hans en Arjan zeggen.

Berichten: 4.068

Re: natuurkunde stoommachine

Ik denk dat er nog een andere belangrijke complicerende factor bijkomt. Je wilt een pijp vullen met stoom en daarna vacuuum laten worden. maar om iets vol met stoom te krijgen mioet eerst de hele pijp op 100 graden gebracht worden en dat kost tijd en energieverlies. Ik zou het alleen daarom al niet doen.

Berichten: 5

Re: natuurkunde stoommachine

Het gaat mij er niet om of er geen betere mogelijkheden zijn om water omhoog te pompen, maar of die de eerste manier is om het te doen. Nl met een vat op 8 m hoogte met een slurf die in het water hangt, een stoom ketel waar vanuit stoom in het vat kan komen zodat het hel vat op 100 graden komt, dan die stoom klep dicht en wachten tot het afkoelt waarna door de onderdruk het vat zich vult, dan sluit die inlaat en open je de uitlaat en een klepje bovenin ( die kun je ook gebruiken om te zien of het vat vol stoom zit) en dan zal het water in een 8 meter hoger gelegen vat stromen.
Zijn er mensen voor mij die dit hebben bedacht?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 10.099

Re: natuurkunde stoommachine

Eizema schreef: di 28 mar 2023, 19:42 Zijn er mensen voor mij die dit hebben bedacht?
Het zal heel moeilijk zijn op zo'n gebied iets te verzinnen wat nog niet eerder bedacht is
The first commercial steam-powered device was a water pump, developed in 1698 by Thomas Savery.[11] It used condensing steam to create a vacuum which raised water from below and then used steam pressure to raise it higher.
Wikipedia

Gebruikersavatar
Berichten: 362

Re: natuurkunde stoommachine

HansH schreef: di 28 mar 2023, 17:28 Ik denk dat er nog een andere belangrijke complicerende factor bijkomt. Je wilt een pijp vullen met stoom en daarna vacuuum laten worden. maar om iets vol met stoom te krijgen mioet eerst de hele pijp op 100 graden gebracht worden en dat kost tijd en energieverlies. Ik zou het alleen daarom al niet doen.
Dit is, interessant genoeg, ongeveer de ontwerpfout die Newcomen maakte in zijn stoommachines die water uit de mijnen pompte. De zuiger van die machine werd naar beneden getrokken door een vacuum te maken door het condenseren van stoom in de cylinder. Daarna stroomt er weer stoom in dezelfde cylinder waardoor deze continu moet opwarmen en afkoelen. Die machines hadden een hele lage efficiency (<1% volgens wiki), James Watt heeft toen bedacht dat het handig is om een aparte condensatie kamer te maken.

Zie wiki:
"
Ergens in 1763 of 1764 repareerde Watt een Newcomen-stoommachine en begon manieren te bedenken om deze te verbeteren. Watt besefte dat bij een werkzame machine de afkoeling buiten de cilinder moest plaatsvinden. Hij verbond een aparte 'condensor' aan zijn apparaat die hij gekoeld hield en de efficiëntie sprong omhoog naar 8%.
"

Berichten: 4.068

Re: natuurkunde stoommachine

irArjan schreef: wo 29 mar 2023, 21:04 Dit is, interessant genoeg, ongeveer de ontwerpfout die Newcomen maakte
Dat is dan een voorbeeld van intuitie zo te zien. Intuitief bepaalde zaken vantevoren overzien voorkomt veel werk achteraf. ontwerpers die die eigenschap hebben zijn daarom erg waardevol.

Berichten: 5

Re: natuurkunde stoommachine

Bedankt voor dit antwoord. het was dus Thomas Savery die het idee van een pistonless pump bedacht.
''It was operated by first raising steam in the boiler; the steam was then admitted to one of the first working vessels, allowing it to blow out through a downpipe into the water that was to be raised. When the system was hot and therefore full of steam the tap between the boiler and the working vessel was shut, and if necessary the outside of the vessel was cooled. This made the steam inside it condense, creating a partial vacuum, and atmospheric pressure pushed water up the downpipe until the vessel was full.''
weliswaar meteen uitgebreid met stoom druk om het water verder omhoog te pompen, hoewel dit veel storingen gaf.

Berichten: 5

Re: natuurkunde stoommachine

Van de Wikipedia: De werking was gelimiteerd tot het opstuwen van een kolom water met ongeveer dertig voet (9 meter). Deze kon worden verhoogd tot ongeveer vijftig voet (15 meter) door daarna stoomdruk op het wateroppervlak van de pompketel te plaatsen om het water zo weg te drukken, maar de toen hoge stoomdruk op de boiler maakte de installatie onveilig en onbetrouwbaar. engels: and more steam was admitted from the boiler. As the steam pressure built up, it forced the water from the vessel up the up-pipe to the top of the mine.
Hoe kan je stoomdruk zetten op een water oppervlak?
Dat condenseert toch meteen?

Berichten: 4.068

Re: natuurkunde stoommachine

Eizema schreef: vr 31 mar 2023, 12:09 Hoe kan je stoomdruk zetten op een water oppervlak?
Dat condenseert toch meteen?
laagje lucht als scheiding tussen stoom en water?

Reageer