Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

[Kurt]

OK dann ist es ein 1 cm langes Rohr - halt ich noch immer nicht für die Repräsentation einer Düse.
Die Frage war: Wie krieg ich 34l/min mit 8 bar heraus, wenn ich nur 50 l mit 1bar hineinsauge?
Dass ein Kompressor, der 50 l bei 1 bar ansaugt, eben nicht daraus 34 l mit 8 bar machen kann sollte jedem klar sein. Da hilft es auch nix wenn Du mit irgendwelchen Rechnungen dann einen Wert von 3,74 bar für ein völlig anders Problem angibst.

Du brachst ja keine 34l zu 8 Bar, sonden nur die Luft, zu 8 Bar komprimiert, die in dem 1cm Volumen der Düse Platz haben.

Kurt

[fallili]

Mit x=1 bar erhält man y = 50/34 ≈ 1,47 bar.

Ja - so würde man es kriegen - aber das geht am Thema vorbei.
McDaniel liest aus den Pumpen-Daten, dass eine Pumpe welche z.B. 34 l /min bei z.B. 8 Bar liefert - dann bei 1,2 bar eben schon über 200 l /min liefern müsste. Das geht aber nicht - wenn die Pumpe maximal 50 l /min Ansaugleistung hat.
Deswegen gibt's ja auch klare Normen wie ein Volumenstrom definiert ist.

Und wenn ich wirklich was mit Airbrush mache, wäre eine Angabe von 34 l/min und 8 bar Druck nicht mal völlig falsch.
Die Pumpe kann bestimmt 8 bar Druck aufbaun (ein hoher Druck ist ja wichtig für die feinverteilung der Farbe) und sie liefert nach der Düse auch bestimmt 34 l/min weil nach der Düse das Gasvolumen ja wieder nur dem Normaldruck ausgesetzt ist.

Wieviel Volumen man dann wirklich braucht ist anwendungsabhängig. Mit einer 0,2 mm Düse für "diffizile" Bilder wird man nicht so viel brauchen - aber für größere Flächen kommen mit Luftmengen von 0,5 l/sekunde nicht so besonders übertrieben vor.
Und da ich diese Daten von einem Kompressor für 570 € habe, nehm ich schon an dass das kein "simples Hobbyteil" mehr ist.

Aber es geht ja nie um irgendwelche Airbrush-Anwendungen.
Die Frage war immer, welche Leistung ein Kompressor haben muss um 10 oder 20 l pro Sekunde in diese Auftriebsbehälter zu kriegen.
Und das wird man mit diesen "Minikompressoren" mit ihren 100 oder 150 W Leistung nie hinkriegen - da müssten schon 10 - 20 Stück davon bei so einem Auftriebskraftwerk angeschlossen sein, damit man dann hinterher wenigstens 500 W Leistung wieder herauskriegt.

[fallili]

@Chief
Wenn sie noch immer 50 l /min ansaugt, dann sollten natürlich auch hinten 50 l /min rauskommen
Ich blick ja bei den angegebenen Daten nicht wirklich durch:
Kesseldruck bar 8
Ansaugleistung L/min. 50
Liefermenge L/min. 34
Ich würds so interpretieren, dass man mit den 50 l/min ausrechnen kann wie schnell der Druckbehälter gefüllt werden kann und dass die 34 l/min vielleicht baubedingt (enge Leitungen) dann ein Maximum dessen sind was dann aus diesem Druckkessel entnehmbar ist.

Aber da ich ein "Auftriebskraftwerk" sowieso lieber mit einem Elektromotor und ohne Kompressoren betreiben würde - Nettoenergie liefert es sowieso niemals und nur zum "schönen Drehen" wird's dadurch deutlich energiesparender - kann ich es mir sparen herauszufinden was solche Angaben wirklich genau bedeuten.

[McDaniel-77]

Solange wir nicht wissen, was das Model TC-20 Air Compressor - Air Delivery: 25 ltrs/minute; 0.8 cfm @ 57 psi" beudetet, fallili,

können wir nur rätseln. Ich habe zumindest die Leistung errechnet, welche am Generator zu bekommen ist.

Im Video: https://www.youtube.com/watch?v=nsno0cxzd0I&feature=youtu.be&t=7m4s

sieht man verschiedene Details der Demo-Anlage.

- Anzahl der Auftriebskörper
- Dimensionierung der Auftriebskörper
- Drehzahl
- verwendete Kompressoren (http://youtu.be/nsno0cxzd0I?t=32s)

Die Anlage besitzt 18 Auftriebskörper, wobei kurzzeitig 9 Behälter für Auftrieb sorgen und am Scheitelpunkt nur 8 Behälter. Im Zeitlichen Mittel könnte man von 8,5 Behältern ausgehen.

Das Volumen der Behälter wird mit 30 l angenommen, der Kompressor liefert 0,2 bar und führt 25 l Luft in den untersten Behälter ein in 2 m Wassertiefe ein. Das Gesamtvolumen welches für die Auftriebskraft sorgt beträgt dann maximal:

25 + 25,625 + 26,25 + 26,875 + 27,5 + 28,125 + 28,75 + 29,375 + 30 = 247,5 l

Und minimal etwa 233,75 l (indem man den Mittelwert aus 12,5 l und 15 l vom Maximalwert abzieht).

Im Mittel erhält man dann für den Auftrieb ein wirksames Volumen von 240,625 l.

Die Auftriebskraft beträgt so:

F_auftrieb_mittel = 2360,53125 N = 2.360,5 N

https://www.youtube.com/watch?v=nsno0cx ... be&t=2m17s



Die Drehzahl n beträgt 0,2 Umdrehungen pro Sekunde der Hebelarm (Drehmoment M in Nm) ist geschätzt 0,15 m. M = 2.360,5 N * 0,15 m = 354,075 Nm

Der Hebelarm ist ein entscheidender Faktor, sollte er 12,5 cm unterschreiten geht die Rechnung nicht mehr auf (370 W bei 0,125 m).

P_auftrieb = 444,949 W = 444 W (rechnet man mit nur 8 wirksamen Auftriebsbehältern, ohne die 30 l am höchsten Punkt, erhält man 402 W als gemittelte Dauerleistung bei 0,15 m Hebelarm und 0,2 Umdr./s)

Die Befüllung des untersten Auftriebskörpers geschieht während einer 1/4-Umdrehung (6 Uhr bis 9 Uhr), Zeitdauer folglich 1,25 s.

D.h. müssen 20 l/s mit 0,2 bar müssen vom Kompressor geliefert werden. Danach hat der Kompressor kurz Pause, nämlich bis das nächste der drei Ventile die 6 Uhr Stellung durchläuft. 30° weiter drehen dauert dann 0,4166 s.
Während einer 360° Rotation, welche 5 Sekunden dauert, werden 3 Behälter gefüllt. Dabei läuft der Kompressor nur 3,75 s und ruht für 1,25 s.

Es gibt z.B. die beim Vorführmodell verwendeten Air-Brush Kompressoren http://www.tcpglobal.com/ABD-TC-20_2.html#.VKcphyuG98E

Model TC-20 Air Compressor Specifications:

Type: Single cylinder piston; Power: 1/5 Horsepower; Voltage: 110-120v/60hz
Air Delivery: 25 ltrs/minute; 0.8 cfm @ 57 psi (3,93 bar)

25 l/min mit 3,93 bar? Entspricht das nicht 491,25 l/min mit 0,2 bar (p*V = const.).

490 l/min mit 0,2 bar, entspricht 8,15 l/s mit 0,2 bar – in 1,25 s sind es 10,2 l. Drei Kompressoren liefern also 30,6 l Luft mit 0,2 bar in 1,25 s. Benötigt werden nur 25 l, d.h. die Kompressoren werden nur zu 82 % ausgelastet.

3x 1/5 Horsepower = 450 Watt

Tatsächlicher Energiebedarf: 82 % von 450 Watt = 367,7 Watt.

P_kompressoren = 368 W

P_frei = P_auftrieb – P_kompressoren = 444 W – 368 W = 76 W

Es steht und fällt mit den technischen Angaben zu den Kompressoren. Was bedeutet “Air Delivery: 25 ltrs/minute; 0.8 cfm @ 57 psi”, dass der Kompressor 25 Liter komprimierte Luft mit 3,93 bar pro Minute liefert?

Man müsste so einen Kompressor testen und seinen Stromverbrauch und alle Werte genau erfassen. Wenn die Angaben stimmen, scheint man ein Gravitationskraftwerk gefunden zu haben.

Schöne Grüße und was meinen Sie, wo liegt der Hase im Pfeffer?

Wenn der Kompressor mit 150 Watt 25 l/min bei 3,93 bar liefert, pumpt er für dich vielleicht extra in ein großes Ausdehnungsgefäß. Bei jeder Umdrehung macht dann das Ventil dreimal auf und lässt innerhalb von 3,75 s 75 l Luft mit 0,2 bar raus blubbern.
Das sind 20 l/s bei 0,2 bar. Der Kompressor läuft auch nicht dauernd sondern nur 3/4 der Zeit, 3/4 von 150 Watt sind 112,5 W.

Wir müssen nur herausfinden, wie hoch die Leistungsaufnahme eines echten Kompressors ist und wie viel Luft er bei welchem Druck ausspuckt.

McDaniel-77

[McDaniel-77]

Hi Spacerat,

die Auftriebskraft habe ich doch plausibel am Anschauungsobjekt ausgerechnet und die Leistung ebenso.

444 Watt liefert die Anlage im Durchschnitt, wenn man nur mit 8 Auftriebsbehältern rechnet erhält man noch 402 W als gemittelte Dauerleistung. Hebelarm 15 cm, Drehzahl 0,2 rps.

Über die Drehzahl lässt sich die Zeitdauer für das Einpressen der Luft ermitteln. Die Anlage ist so gebaut, dass Luft am unteren Scheitelpunkt, 6 Uhr Stellung, eingeblasen wird und auf der 9 Uhr Stellung stoppt der Vorgang. D.h. 1/4 Umdrehung entspricht bei einer Drehzahl von 0,2 rps genau 1,25 s für den Einblasvorgang.
Nun muss der Kompressor 20 l/s mit 0,2 bar liefern.

Der genannte bzw. verwendete Kompressor liefert "Air Delivery: 25 ltrs/minute; 0.8 cfm @ 57 psi" (3,93 bar),
das Ventil öffnet sich, die komprimierte Luft expandiert von 3,93 bar und 1,272 l auf 0,2 bar und 25 l. Ein Kompressor schafft aber nur 10,234375 l in 1,25 s, also während der Einblasphase. D.h. man benötigt drei Kompressoren. Diese liefern aber zu viel, nämlich 30,703125, abgerundet 30 l in 1,25 s auf 0,2 bar expandiert.
30 l sind 5 l zu viel, d.h. mit 450 W Leistung werden 30 l geliefert, demnach genügen bei exakter Rechnung und linearem Verlauf 366,4 W.

Die Auftriebskraft liefert aber in der gleichen Zeit eine Leistung von 402 W bei ungünstigen Bedingungen und 444 W im zeitlichen Mittel. Ein Überschuss von 10-20 %.

Es kommt nur darauf an, was die technischen Daten des Kompressors tatsächlich bedeuten:

Model TC-20 Air Compressor Specifications:
Type: Single cylinder piston; Power: 1/5 Horsepower; Voltage: 110-120v/60hz
Air Delivery: 25 ltrs/minute; 0.8 cfm @ 57 psi (3,93 bar)

Das ganze ist jetzt auch ohne veränderlichem Wasserstand gerechnet.

Die Anlage funktioniert, wenn das mit dem Kompressor stimmt oder was bedeutet "25 ltrs/minute; 0.8 cfm @ 57 psi" ?!

McDaniel-77

[fallili]

Die Anlage funktioniert, wenn das mit dem Kompressor stimmt oder was bedeutet "25 ltrs/minute; 0.8 cfm @ 57 psi" ?!
McDaniel-77

Zum x-ten Male. das ist ein Airbrush Kompressor und die Daten sind wichtig für Airbrush-Anwendungen.
Der Kompresser schafft einen Druck von 57 psi (3,9 bar) - was wichtig ist um die Farbe vernünftig zu zerstäuben - und nach der Düse - also bei nur mehr 1 bar - werden 25 l /min an Druckluft freigesetzt.

Das kannst Du mit x Kompressoren vergleichen, welche den wahren Volumenstrom angeben (also was tatsächlich unter Druck an Luftvolumen geliefert wird) oder wo das Ansaugvolumen angegeben ist, und dann wirst Du erkennen, dass diese 25 l/min nicht das lieferbare Volumen unter Druck sein können.

Oder glaubst Du, dass andere Airbrush-Kompressoren um den 10 fachen Preis - bei denen das tatsächliche Ansaugvolumen dann mit 50 l /min angegeben wird - schlechter sein werden als Dein amerikanisches "Wunderding".
Jedenfalls schafft so ein teurer Airbrush-Kompressor dann nach der Düse natürlich auch nur 50 l/min (also das wäre maximale Luftvolumen bei 1 bar).

[McDaniel-77]

Spacerat,

die Volumenarbeit ist abhängig von der Temperatur



bei 20 °C benötigt man 444 Watt, dann kühlen wir auf 0 °C und 413 Watt genügen um 30 l auf 25 l zu komprimieren.

Wie gesagt, das Auftriebskraftwerk ist aber kein geschlossenes System.

McDaniel-77

P.S.: Ich hoffe jemand kennt sich mit dem Kompressor aus, was 25 l/min @ 57 psi bedeutet und eine Leistungsaufnahme von 150 W.

[Yukterez]

Wie gesagt, das Auftriebskraftwerk ist aber kein geschlossenes System.

Dann wird jeder Rückenwind den du beim Komprimieren bekommst dir beim Expandieren als Gegenwind entgegenwehen. Ersparnis: 0.

444 Watt liefert die Anlage

Glaubst du wirkliuch, du könntest aus etwas 444 Watt herausholen, wenn du nur 333 Watt hineinsteckst?

Ich fürchte genau das will er damit sagen.

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[Ernst]

Die ganzen Überlegungen und Beerechnungen zur praktischen Seite der Anlage sind ja ganz interessant; für die prinzipielle Behandlung sind sie verzichtbar. Eine ganz einfache fundamentale Energiebilanz zeigt bereits die Unfähigkeit dieser Maschine, Energie zu vervielfachen.

Zugeführte Energie E_in = E1_in + E2_in

E1_in = Arbeit zur Kompression = - p1*V1*ln (V2/V1)
E2_in = Arbeit zur Verdrängung des Wassers = - V2*rho*g*h

Abgeführte Energie E_out = E1_out + E2_out

E1_out = Arbeit des aufsteigenden Volumens V2: V2 *rho*g*h
E2_out = Arbeit des während des Aufstiegs expandierenden Volumenanteils = p2*V2*ln (V1/V2)

E_in = E_out

Theoretisch. Praktisch ist wegen des Wirkungsgrades eta<1 dann E _in > E_out

Die Konstruktion und Fertigung dieser Maschine erfordert mit Sicherheit die Mitarbeit von Ingenieuren und versierten Technikern. Es ist mir äußerst rätselhaft, wieso niemand von Ihnen die Geschäftemacher auf den Unsinn des Projektes aufmerksam gemacht hat.
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[Yukterez]

Die Konstruktion und Fertigung dieser Maschine erfordert mit Sicherheit die Mitarbeit von Ingenieuren und versierten Technikern. Es ist mir äußerst rätselhaft, wieso niemand von Ihnen die Geschäftemacher auf den Unsinn des Projektes aufmerksam gemacht hat.

Was glaubst du wohl warum die Geschäftemacher ihre Geschäfte am liebsten über Vereine wie Gaia Energy oder das Ashar Kommando abwickeln?

Das Rätsel lösend,