題:
是否可以製造沒有活動部件的空氣壓縮機？
user3368561
2015-05-14 21:46:47 UTC
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建造沒有活動部件的空氣壓縮機在物理上是否可行？我正在構想一個熱力循環，該熱力循環能夠壓縮空氣而沒有活動部件，並且以固定方式運行。壓縮係數沒有限制，只要壓縮係數明顯大於1（1.1、2、100 ...），但設計必須可實現。

零運動部件是一個很大的約束。您可以將其解釋為沒有活塞，曲軸和其他復雜的機構，這些機構會隨著時間的流逝而磨損。如果需要一些活動部件，那麼最低的活動部件又是最低的維護要求？

您預計會受到多大的壓力？電源是否有限制？
那麼，該壓縮機是熱力學循環的一部分，通常會發生等熵/絕熱/等溫壓縮嗎？
無閥脈衝噴射發動機可以做到這一點，儘管它壓縮空氣的程度並不像壓縮燃燒產物那樣多。
散熱器中夾帶的空氣
九 答案:
Netduke
2015-05-15 02:43:47 UTC
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可以製造一個絕對沒有運動部件的氣泵/壓縮機。

製造一個小的不導電腔，並在其中插入2個電極。通過電極脈衝電弧，使腔室壓力快速上升和下降。對於進氣和排氣，請使用特斯拉空氣流量止回閥（因為它們的活動部件為零）。

當電弧穿過燃燒室形成時，由於特斯拉閥的緣故，封閉的空氣將變得過熱並大部分從排氣口膨脹，然後燃燒室冷卻並通過另一個特斯拉閥吸入新鮮空氣。

這也可以使用任何可脈衝加熱的熱源來完成。

如果使用某種類型的密封止回閥代替特斯拉閥，則也可以保持較高的壓縮水平

SF.
2015-05-17 01:06:42 UTC
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您將無法獲得非常高的流量或壓力（此外，您必須控制氣體的流出），並且在“無活動部件”上有點作弊，但您可以製造無活動的壓縮機。實心零件。另外，這非常浪費能源-將能源轉換為電能並使用經典的壓縮機會更好，但是如果出於某些原因想要獲得沒有機械零件的壓縮空氣，那就可以了。

Water flow based air pump

您需要大量的水和高度差。採取快速，強烈的水流。使用文丘里效應或其他方式給水充氣-將其與氣泡混合。當水迅速沿管道向下流動時，氣泡向上傳播的速度比水流慢-向下傳播。儘管流量很快，但管道的出口仍然受到限制，結果，水壓隨著水柱的高度而增加，並且隨著水柱的壓低，氣泡中的壓力也隨之增加。

然後管道向側面旋轉。氣泡不再向下拖動，因此它們朝著管道的上側移動，最終逸出水流並聚集在管道上邊緣上方的水箱中。它們處於與水相同的壓力下-必須通過收縮，因此其壓力相當高。

當然，它不適用於狹窄的管道和低流量，因為水的粘度會降低下降速度和壓力分佈。而且必須控制排出的空氣量，因為–與普通壓縮機不同–壓力始終保持不變，但是氣體的量會下降，如果您將其排出，則會開始吸水。顯然，與壓縮空氣相比，大流量高壓水流有更好的用途。這很浪費，因為大部分水的能量都損失了。仍然-概念是正確的；按比例縮小向下管道的高度，您可以獲得相當合理的壓力，每10m約1 bar。唯一的物理運動部件是在操作過程中無需移動的出口閥。

閥芯非常相似，曾經用於向爐子提供壓縮空氣。

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jpa
2015-05-22 10:22:37 UTC
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電飛船中的高壓構造提供了沒有任何運動部件的氣流。壓力差很小，但是將多個階段組合起來會增加壓力。

離子驅動器於2018年首飛的視頻。https://youtu.be/boB6qu5dcCw
norlesh
2016-01-14 09:58:09 UTC
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Knudsen泵具有零移動部件，並且基於熱擴散（氣體從管的低溫端流到高溫端）。流體可以抵抗的背壓稱為熱分子壓差，它是氣體平均自由程與管壁尺寸之比的函數-概念中的現代發展使用了各種材料例如由納米級孔隙組成的沸石以提高該比例。

Air
2015-05-15 03:08:04 UTC
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我認為，“運動部件”的含義是設備的每個堅固部分都必須是剛性的，並且要求以恆定的，高於環境的恆定壓力輸送恆定氣流的能力。答案是合格的答案。

我還假設燃料和工作流體不算作“零件”。

假設任何遙不可及的空氣都似乎是合理的壓縮機將在適用理想氣體定律的條件下運行，因此$ p \ propto \ frac {NT} {V} $。

一種方法是模仿典型的空氣壓縮機並嘗試消除盡可能多的移動盡可能的零件。例如，諸如液壓柱塞之類的東西可以消除活塞，葉輪，螺釘等，並允許我們從運動的水體中提取能量以壓縮空氣，但仍然需要閥門。如該視頻中所示，無閥泵需要一個特殊的旋轉活塞。基本的虹吸管根本沒有運動部件，如果您圍住下部儲氣罐，它可以產生壓力，但是作為空氣壓縮機的一部分，這是完全不切實際的，即使沒有，您也會仍然需要某種閥門來輸送壓縮空氣。

另一種方法是控制溫度，這聽起來像是您要記住的。它很容易在不移動零件的情況下產生熱量。燃燒器或電線圈會做到這一點。但是，如何解決閥門問題？為了增加壓力，您需要一個封閉的空間，一旦有了壓力，空氣就需要離開該封閉的空間。如果您想發揮創造力，則可以嘗試使用諸如光闌這樣的膜片，該膜片只有在膜片膨脹後才能打開；然後壓力將自行退出。但是對我來說，膨脹和收縮的固體隔膜或膀胱似乎也像是運動的一部分。我想它可能比其他類型的活動部件更耐用，但話又說回來了。

要產生恆定的壓力，則需要一個儲油罐，並且根據儲油罐中可以產生的壓力上限和發展速度，輸送壓力的幅度將大大降低。 netduke的答案中建議的Tesla閥非常聰明，但它們實際上是差動限流裝置。我看不到它們能夠在罐中形成並保持壓力，而您可以根據需要釋放該罐中的氣壓。

所以這是“合格”的原因。從理論上講，如果您接受空氣壓縮機在大多數情況下可能是完全不切實際的，那麼您就不會將彈性變形視為運動，而會通過閥門和調節器“欺騙”幾次，然後是。您可以創建一種壓縮罐中空氣的設備，然後按照您的意願進行處理。在實踐中，這聽起來像是一個不好的想法，無法很好地進行擴展，但這是一個有趣的練習。

另一個條件是，在微流體環境中您可能會得到完全不同的答案。

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好吧，沒有活動部件約束是一個問題。活動部件數量最少，偏愛維護成本低的部件。
最小的運動部件根本不是什麼限制。 “最小”是什麼意思？如何判斷一個運動部件與另一個運動部件？在我看來，約束是使這個問題變得有趣的唯一原因。
維護，耐用性，可製造性等。幾乎在任何地方都可以找到針對特定應用的匹配閥。相反，活塞和曲柄必須定制製造。一個真實的例子：帶閥脈衝噴射與燃氣輪機。
James
2016-02-12 22:19:54 UTC
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是的。一種叫作tromp或 trompe的驚人設備。水通過漏斗上下流過，漏斗帶有高出水位的稻草或試管。流動的水與周圍的空氣一起被拖曳，將空氣拉過吸管，並用小氣泡為水充氧。水流經放置在河中的河流或溪流，並在水平移動通過管道時，氣泡逸出到連接到管道的一個或兩個氣罐中。這壓縮了空氣。只要水流過，即使速度很慢，空氣也會在水箱中壓縮。

大約100年前，加拿大的大型採礦作業使用了油槍為所有的氣動鑽等提供動力。為什麼今天不被使用令人困惑嗎？

DLS3141
2015-09-22 17:56:14 UTC
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這絕對有可能，並且已經在熱聲壓縮機中完成了一段時間。最初，它們是為用於將氣體冷凝為液體的低溫冷卻器而開發的，儘管有些公司正在努力將該技術推向消費者水平，但它們仍然是其主要應用。這些壓縮器沒有或最多沒有運動部件（聲源）。它們還具有不使用任何溫室氣體的好處。

對於任何需要能源運行的東西，您都不能宣稱“不使用任何溫室氣體”。
@whatsisname為了滿足您的要求，我的意思是，這些壓縮機中沒有使用包含溫室氣體的製冷劑。
Gürkan Çetin
2015-05-16 20:18:10 UTC
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假設這個問題是理論性的，答案可能是加熱空氣。它類似於軍用飛機的加力燃燒室。 請參閱：Wikipedia \ afterburner如果您使用的是家用熱水器，則不必在流中添加燃燒液。

Afterburner的原理是，與增加氣流壓力相關的引用如下：“然後，加力燃燒器向渦輪下游噴射燃料並重新加熱氣體。與所增加的熱量一起，排氣管中的壓力升高，氣體通過噴嘴以更高的速度通過添加燃料也使質量流量略有增加。”

我知道加力燃燒器背後的原理，我的意思是，您如何在不移動零件的情況下利用壓力的增加？更不用說在加力燃燒室中達到流速需要大量的移動部件。
哦，我現在明白了。我的解釋建議像在一維流動中那樣在通道內移動空氣時加熱空氣，並且不需要包括發動機的渦輪機械部分。
Nic
2015-05-19 06:59:12 UTC
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使用超音速流很容易做到這一點。熱量增加或衝擊波。

您能否添加更多細節？
如果速度足夠快，則可以使用幾何體壓縮空氣，但是只有當停滯壓力大於所需的靜態壓力時，它才起作用。我的問題是關於一種情況，其中供應流量的滯止壓力低於所需的靜壓力，因此您必須使用適當的方法來增加滯流壓力。
雖然這確實是可行的（請參閱沖壓噴氣發動機），但我對此表示反對，因為該問題特別指出它應該是靜止的。


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