Stoommachine op ether 30/40 C

Moderator: physicalattraction

Berichten: 2

Stoommachine op ether 30/40 C

Stel: ik heb twee grote vaten met bijvoorbeeld water. De temperatuur van het ene vat is 30 graden Celsius of lager, de temperatuur van het andere vat is 40 graden Celsius of hoger.

Ether (di-ethylether) heeft een kookpunt van 34,6 graden Celsius.

Ik sluit een klein beetje ether op, en verwarm de ether van 30 naar 40 graden of meer. Er is maar één uitweg: door de turbine. De expansie is enorm, er komen grote krachten vrij zodra de ether gaat koken. De ruimte aan de andere kant van de turbine is groot, en koel, 30 graden of lager. Waardoor de ether weer krimpt.

Ik gebruik de expansieve kracht om dit proces aan het draaien te houden, drukverschillen, kleppen, het rondpompen, een voortdurende cyclus van expansie en krimp. De turbine drijft een generator aan.

De 30 graden of minder kun je overal uit de bodem halen, de 40 graden of meer wordt al snel bereikt als de zon schijnt op een zwart dak. Eventueel kun je de warmte ook diep uit de bodem halen als de zon niet schijnt.

Een stoommachine die op lage temperatuur werkt, kan dat, is dat al eens uitgeprobeerd?

Gebruikersavatar
Berichten: 897

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

Hey, ben je bekend met de "carnot engine"?
Een carnot engine is een fictieve machine die het maximaal rendement haalt. Als je een machine zou kunnen bouwen die een hoger rendement haalt dan een carnot engine dan schend je de 2de hoofdwet. Je kan dus kijken welk rendement een carnot engine haalt uit een warm bad van 40°C en een koud bad van 30 °C. Je zou zulke motor nooit kunnen bowuen aangezien die oneindig traag zou werken of oneindig groot zou moeten zijn. Het is wel theoretisch nuttig aangezien je zo een bovenlimiet aan je rendement kunt vinden en je een maatstaf hebt voor hoe goed een motor is. Zelfs de beste hedendaagse motoren komen niet in de buurt van de carnot limiet.

Gebruikersavatar
Berichten: 897

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

Afbeelding



\(n=\frac{W}{Qh}=1-\frac{Tc}{Th}\)

Gebruikersavatar
Berichten: 897

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

n is de efficiëntie van de carnot motor, hoeveel nuttige arbeid (W) je kunt halen uit warmte energie (Qh) dat je haalt uit je warme bad (de 40°C). Hoe kleiner het temperatuurverschil tussen het warme bad en het koude bad, hoe kleiner je carnot efficiëntie. In de limiet naar een temperatuurverschil van 0 kun je er geen arbeid aan onttrekken wat ook een grote schending zou zijn van de 2de hoofdwet(de entropie zou dalen). Merk op dat een echte motor altijd onder dit rendement zal zitten en je ook nog eens te maken hebt met wrijvingsverliezen en het economisch aspect van een investering die zich moet terugbetalen. Wat de carnot motor ons leert is dat hoe hoger het temperatuursverschil tussen het warme bad en het koude bad hoe meer ruimte er is om een efficiënt motor te maken. Men probeert daarom ook de verbrandingskamer of de boiler een zo hoog mogelijke temperatuur te geven binnen de limieten van de materialen. Jouw motor die werkt met een temperatuursverschil zal dus nooit erg efficiënt zijn.

Dit vind ik zo mooi aan thermodynamica dat je zonder naar specifieke details te kijken al kan zeggen of zoiets kan werken of niet. Stel gerust vragen.

0.095 kom ik uit als bovenlimiet
Laatst gewijzigd door die hanze op zo 16 feb 2020, 21:53, 1 keer totaal gewijzigd.

Berichten: 2

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

die hanze schreef: zo 16 feb 2020, 21:37 carnot
Het lijkt me slim om eerst het resultaat te bekijken en daarna de wetten die er eventueel bij horen. Dat er een enorme expansie optreedt bij het kookpunt, en dat daarbij enorme krachten vrijkomen, daar kan ik ook niks aan doen, dat is nu eenmaal zo.

Gebruikersavatar
Berichten: 897

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

De 2de hoofdwet is de natuurwet die het meest wordt gerespecteerd. Geen enkele fysicus kan zich inbeelden dat deze geschonden word. De 2de hoofdwet krijgt meer vertrouwen dan SRT,GRT,QFT, lorentzinvariantie enz.... .
Een machine beter dan de carnot motor schend de 2de hoofdwet en kan dus niet. Dat is het sterke aan natuurwetten, dit is niet gewoon een mooi verhaaltje dat je achteraf kunt vertellen. We weten echt op voorhand dat je niet beter kunt dan de carnot motor.

Als je voor het plezier een concrete efficiëntie wil uitrekenen dan mag dat gerust maar weet dat je nooit voorbij deze bovenlimiet gaat geraken wat je ook doet.

Gebruikersavatar
Berichten: 897

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

Die enorme krachten die je denkt dat vrijkomen bij de expansie die optreed bij het koken valt wel mee hoor.
Om een zekere kracht uit te oefenen tegen een turbineblad of een motorzuiger heb je een druk verschil nodig.
Probleem is dat bij een hogere druk het kookpunt van de ether ook verhoogt word en je de ether niet meer aan de kook krijgt bij 40°C.

Berichten: 50

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

Zoiets wordt al toegepast. De organic rankine cycle. Zo kan warmte van ongeveer 100 graden nog benut worden. Het is een gewone stoomturbine alleen is de stoom/water vervangen door ammoniak of alcohol. Dat na het passeren van de turbine wordt afgekoeld en dus (net als water) weer vloeibaar wordt en weer wordt gebruikt om op te warmen (cyclus). Rendement is echter hooguit 10 %. In het carnotproces wordt het rendement immers bepaald door het druk verschil. https://nl.wikipedia.org/wiki/Organische_rankinecyclus

Gebruikersavatar
Berichten: 10.002

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

Bij 100 °C ja. Bij 40 °C is dat veel lager, zoals hier al eens is voorgerekend.
En bij een TC van 30 °C is het nóg veel lager.

"Zoiets" wordt dus helemaal nergens toegepast

Berichten: 1.383

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

Marko schreef: vr 22 mei 2020, 22:14 Bij 100 °C ja. Bij 40 °C is dat veel lager, zoals hier al eens is voorgerekend.
En bij een TC van 30 °C is het nóg veel lager.

"Zoiets" wordt dus helemaal nergens toegepast
toch wel:

Gebruikersavatar
Berichten: 10.002

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

De topicstarter stelt een "stoomturbine" op etherdamp voor. Wat heeft jouw vogeltje daar mee van doen?

Berichten: 1.383

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

Marko schreef: za 23 mei 2020, 22:11 De topicstarter stelt een "stoomturbine" op etherdamp voor. Wat heeft jouw vogeltje daar mee van doen?
als
Het ging om jouw constatering dat een carnotproces met zulke kleine temperatuurverschillen niet in de praktijk wordt gebruikt.
Vandaar dit voorbeeld wat aantoont dat het wel wordt gebruikt. het topic gaat over een stoommachine en dat hoeft dus niet perse een turbine te zijn. In feite is het vogeltje een carnot proces met heel klein temperatuurvrschil werkend op gasdruk (stoom van freon). Je kan zelfs het vermogen uitrekenen wat geleverd wordt, nl de potentiele energie door de vloeistof in de stijgbuis en het interval waarin dit wordt opgebouwd.

de oorspronkelijke vraag was:
'Een stoommachine die op lage temperatuur werkt, kan dat, is dat al eens uitgeprobeerd?'

Ja dus, in dit voorbeeld.

Berichten: 1.383

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

een een afschatting van het geleverde vermogen:
p=mgh/t=2x10^-3 x9.81x0.05/40=25uWatt

het opgenomen vermogen is de verdampingsenergie van het water wat verdampt via de kop van de eend.

Berichten: 1.383

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

Een turbine is misschien niet de handigste oplossing bij zulke kleine druk. maar met de 10 graden temperatuurverschil van de topicstarter kun je toch wel wat doen in die richting. bij 30 raden heb je ca 0.9 BAR en bij 40 graden ca 1.2 BAR. Daarmee kun je de ether ca 4 meter omhoog stuwen in een stijgbuis en daarna via een vloeistofturbine weer 4 meter laten zakken waarbij potentiele energie wordt omgezet in mechanische energie. Je kunt bv koud zeewater gebruiken om te koelen en lucht of warmtepanelen om te verwarmen.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.329

Re: Stoommachine op ether 30/40 C

Dat vogeltje levert geen energie.
Het drijft niets aan, en zou dat ook niet kunnen.
Het is alleen in staat zijn eigen draaiweerstand te overwinnen.

Het is technisch mogelijk om energie op te wekken met warmte van 40 oC en koelmedium van 30 oC, maar het rendement is dan in de praktijk zo bedroevend laag dat het totaal oneconomisch is, en dus wordt het met deze temperaturen in de praktijk nergens toegepast.

Reageer