Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

[Ernst]

Auch meine Empfehlung: "Bewirb Dich bei Gaia-Rosch, Du passt sicher sehr gut in deren Firmenprofil".

Da müßte ich wohl erst das zurückziehen.

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

[Ernst]

Genau! Und die Gaia-Rosch Leute unterschlagen entweder E1_in oder E2_in.

Welches von beiden, ist das "Betriebsgeheimnis"

Die obigen 37 Watt sind die Kompressionsarbeit E1_in.

E2_in = V2*rho*g*h = 100 l/min * 0,2 bar = 0,1 m³/min * 24000 N/m² = 2400 Nm/min = 40 W

E1_in + E2_in = 37 + 40 W = 77 W

Incl, Wirkungsgradverlusten kann daher 150 W Antriebsleistung hinkommen. Praktisch reicht das ja auch; das Ding dreht sich. Nur kommt da bei einer Eingangssleistung von 150 W eben nur 77 Watt (praktisch wohl nur die Hälfte) raus. Die beiden Lampen kann man damit schon betreiben.

Allerdings ist die Nutzleistung dann etwa 40 Watt bei eingebrachten 150 Watt.

Ein schönes Kraftwerk ist mir das.
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[fallili]

Der Motor liefert 25l/min mit 3,93 bar und läuft dabei im Intervall mit Überlast und zieht natürlich dabei auch mehr als Nennstrom. Damit füllt er den Druckbehälter auf 3,93 bar, der wiederum über ein Reduzierventil stetig 100l 1,2 bar abgibt. Stetig raus zu stetig rein ergibt
V_in = V_out * 1,2/1 = 100*1,2 = 120 l/min.
Die Arbeit dazu beträgt
W = p1*V1*ln (V1/V2) = 100000*0,120 *ln (120/100)= 2190 Nm
Und die Leistung
N = 2190 Ws/60s = 37 W
Mittlere Leistung

Du solltest Dich mal entscheiden welche Arbeit Du gerne hättest.
Eine Seite zuvor schreibst Du noch:

p1=1 bar
p2=3,93 Bar
V2= 25 l
V1 = V2*p2/p1 = 25 l * 3,93/1 = 98 l

W = p1*V1*ln (V2/V1) = 100000 N/m² * 0,098 m³ * ln(98/25) = 13400 Ws

Reduziert sich also schnell bei Dir, die für die Kompression notwendige Energie - auf einer der nächsten Seiten wird so ein Kompressor wahrscheinlich sogar noch Strom ins Netz liefern.

[fallili]

Was soll ich nun durch 60 teilen ?
2190 / 60 und dabei 37 W herauskriegen?
Oder 13400 / 60 und dann 223 W herauskriegen?
Was ist nun was?

Und was soll "alles" passen?
Dass ein Kompressor 50 % über seiner Nennleistung laufen muss, dazu dann auch noch 100 % Wirkungsgrad aufweisen muss, um damit endlich irgendeine Zahl zu liefern bei der man nicht mehr auf den ersten Blick sieht dass sie vollkommener Schwachsinn ist?

[Ernst]

Der Motor liefert 25l/min mit 3,93 bar und läuft dabei im Intervall mit Überlast und zieht natürlich dabei auch mehr als Nennstrom. Damit füllt er den Druckbehälter auf 3,93 bar, der wiederum über ein Reduzierventil stetig 100l 1,2 bar abgibt. Stetig raus zu stetig rein ergibt
V_in = V_out * 1,2/1 = 100*1,2 = 120 l/min.
Die Arbeit dazu beträgt
W = p1*V1*ln (V1/V2) = 100000*0,120 *ln (120/100)= 2190 Nm
Und die Leistung
N = 2190 Ws/60s = 37 W
Mittlere Leistung

Du solltest Dich mal entscheiden welche Arbeit Du gerne hättest.
Eine Seite zuvor schreibst Du noch:

p1=1 bar
p2=3,93 Bar
V2= 25 l
V1 = V2*p2/p1 = 25 l * 3,93/1 = 98 l

W = p1*V1*ln (V2/V1) = 100000 N/m² * 0,098 m³ * ln(98/25) = 13400 Ws

Reduziert sich also schnell bei Dir, die für die Kompression notwendige Energie - auf einer der nächsten Seiten wird so ein Kompressor wahrscheinlich sogar noch Strom ins Netz liefern.

Ich hab jetzt keine Lust mehr dazu mit dir.

Erstmal lerne zu unterscheiden zwischen W und Ws und zweitens zwischen Aufladung des Druckspeichers und mittlerem Dauerbetrieb. Wenn dir letzteres zu schwer fällt, dann laß den Druckbehälter gedanklich einfach weg. Der wird ohnehin nicht zwangsläufig auf 3,93 bar geregelt, sondern vermutlich auf einen viel kleineren Druck. Die 3,93 sind ja lediglich ein Anlagenkennwert.

Also laß den Druckbehälter weg. Der Verdichter erzeugt dann stetig 0,2 atü mit einem Austrittsvolumenstrom von 100 l/min. Und dazu benötigt er theoretisch die berechneten 37 W.
Was dir auch anschalich dämmern sollte; es handelt sich ja dann nur um eine besseren Aquarienlüfter:

hhttp://www.nitto-kohki.eu/en/products-en/pumps-a-compressors/air-blowers/item/la-120a.html

0,18 bar, 120 l/min, 130 Watt
bei real möglichem 30% Gesamtwirkungsgrad sind das etwa die theoretisch berechneten 37 W.
Ich hatte ja real 150 Watt abgeschätzt.
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[fallili]

Also laß den Druckbehälter weg. Der Verdichter erzeugt dann stetig 0,2 atü mit einem Austrittsvolumenstrom von 100 l/min. Und dazu benötigt er theoretisch die berechneten 37 W.
Was dir auch anschalich dämmern sollte; es handelt sich ja dann nur um eine besseren Aquarienlüfter:

hhttp://www.nitto-kohki.eu/en/products-en/pumps-a-compressors/air-blowers/item/la-120a.html

0,18 bar, 120 l/min, 130 Watt
bei real möglichem 30% Gesamtwirkungsgrad sind das etwa die theoretisch berechneten 37 W.
Ich hatte ja real 150 Watt abgeschätzt.
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Natürlich passt das mit diesem "Aquariumslüfter".
Die Frage ist aber wie sich ein Kolbenkompressor der 4 bar Druck aufbaut, verhält. Daher kann man nicht einfach den "Druckbehälter" weglassen oder vernachlässigen.

Du willst 100 l /min bei 1,2 bar Druck kriegen?
Ich nehm mal an, dass wir uns einig sind, dass dazu der Kompressor auf der Ansaugseite 120 l Luft ansaugen und verdichten muss.
Machen wir mal und rechnen die notwendige Energie aus:
W = p1V1 ln V2/V1 = 100 000*120 * ln 120/100 = 2187,8 Nm - benötigte Leistung fürs Komprimieren also 36,46 Watt

Wir können aber auch zuerst ein Druckgefäß mit 3,93 bar füllen, wie es viele Kompressoren eben machen, und dann aus diesem Druckgefäß Deine 100 l / min "abzapfen".
Aus 120 l angesaugter Luft bei 1 bar werden dann 30,5 l bei 3,93 bar.
W = 100 000 * 120 * ln 120/30 = 13 697 Nm - benötigte Leistung fürs Komprimieren also 228 Watt

Das ist ein gewaltiger Unterschied!

Trag mal 100 kg in einer Minute in den zweiten Stock und es ist ein sofort einsichtiger Unterschied, ob Du mit den 100 kg nur vom Erdgeschoß in den 2ten Stock gehst, oder ob Du zuerst in den 8ten Stock gehst und dann wieder runter auf den 2ten.
Am Endergebnis ändert sich nix - die Masse ist im 2ten Stock - aber die benötigten Leistung ändert sich gewaltig.

Diese "Airbrush-Kompressoren" sind so konstruiert, dass Sie einen entsprechend hohen Druck aufbauen und einen Druckbehälter haben. Mit 1,2 bar wird die Farbe in der Düse garantiert nicht fein verteilt. Und dieser Druckaufbau kostet eben viel Energie und ist mit einem "Aquariumskompressor" nicht vergleichbar!
Es ist ein eigentlich sofort einsichtiger energetischer Unterschied ob ich direkt 100l/min bei 1,2 bar aufbaue, oder ob ich das über einen "Umweg" mache und zuerst 30 l mit 3,9 bar aufbaue und diese 30 l dann wieder auf 100 l "entspanne".
Da wird ein Haufen Energie "vernichtet", solange ich diese "Entspannung" von 3,9 auf 1,2 bar nicht über eine Turbine mache, welche diese Energie wieder zurückgewinnen könnte.

PS: Und ich bleib sogar weiterhin der Meinung, dass dieser "amerikanische Kompressor" nicht mal ein Ansaugvolumen von 100 l/min hat.
Ich bin ziemlich überzeugt, dass er nach der Düse nur 25 l / min liefert und daher auch nur 25 l/min ansaugen wird - aber das nur nebenbei.

[Ernst]

Natürlich passt das mit diesem "Aquariumslüfter".
Die Frage ist aber wie sich ein Kolbenkompressor der 4 bar Druck aufbaut, verhält. Daher kann man nicht einfach den "Druckbehälter" weglassen oder vernachlässigen.

Du willst 100 l /min bei 1,2 bar Druck kriegen?
Ich nehm mal an, dass wir uns einig sind, dass dazu der Kompressor auf der Ansaugseite 120 l Luft ansaugen und verdichten muss.
Machen wir mal und rechnen die notwendige Energie aus:
W = p1V1 ln V2/V1 = 100 000*120 * ln 120/100 = 2187,8 Nm - benötigte Leistung fürs Komprimieren also 36,46 Watt

Wir können aber auch zuerst ein Druckgefäß mit 3,93 bar füllen, wie es viele Kompressoren eben machen, und dann aus diesem Druckgefäß Deine 100 l / min "abzapfen".
Aus 120 l angesaugter Luft bei 1 bar werden dann 30,5 l bei 3,93 bar.
W = 100 000 * 120 * ln 120/30 = 13 697 Nm - benötigte Leistung fürs Komprimieren also 228 Watt

Das ist ein gewaltiger Unterschied!

Trag mal 100 kg in einer Minute in den zweiten Stock und es ist ein sofort einsichtiger Unterschied, ob Du mit den 100 kg nur vom Erdgeschoß in den 2ten Stock gehst, oder ob Du zuerst in den 8ten Stock gehst und dann wieder runter auf den 2ten.
Am Endergebnis ändert sich nix - die Masse ist im 2ten Stock - aber die benötigten Leistung ändert sich gewaltig.

Diese "Airbrush-Kompressoren" sind so konstruiert, dass Sie einen entsprechend hohen Druck aufbauen und einen Druckbehälter haben. Mit 1,2 bar wird die Farbe in der Düse garantiert nicht fein verteilt. Und dieser Druckaufbau kostet eben viel Energie und ist mit einem "Aquariumskompressor" nicht vergleichbar!
Es ist ein eigentlich sofort einsichtiger energetischer Unterschied ob ich direkt 100l/min bei 1,2 bar aufbaue, oder ob ich das über einen "Umweg" mache und zuerst 30 l mit 3,9 bar aufbaue und diese 30 l dann wieder auf 100 l "entspanne".
Da wird ein Haufen Energie "vernichtet", solange ich diese "Entspannung" von 3,9 auf 1,2 bar nicht über eine Turbine mache, welche diese Energie wieder zurückgewinnen könnte.

PS: Und ich bleib sogar weiterhin der Meinung, dass dieser "amerikanische Kompressor" nicht mal ein Ansaugvolumen von 100 l/min hat.
Ich bin ziemlich überzeugt, dass er nach der Düse nur 25 l / min liefert und daher auch nur 25 l/min ansaugen wird - aber das nur nebenbei.

Willst du hier nun über praktischen Airbrush oder über das Thema Auftriebsmaschine diskutieren. Natürlich wird in der Airbrushanwendung ein höherer Druck benötigt, hier 3,93 bar . Die Farbe soll ja schließlich genügend stark gespritzt werden, Dazu wird kjnetische Enegie eines Luftstrahls benötigt. . Dabei aber wird Energie weitgehend verballert. Der Wirkungsgrad einer Airbruchanwendung ist katastrophal. Das nimmt man aber zugunsten einer praktikablen Anwendung in Kauf; der absolute Energieverbrauch ist ja gering.

So, hier gehts aber um die merkwürdige Maschine, die zum Antrieb 100l/min bei 0,2 bar atü benötigt. Da wird man im Ausgleichsbehälter den Druck allenfalls auf maximal etwa 0,3 bar ansteigen lassen, Um einen Puffer gegen Druckschwankungen zu schaffen. Ein höherer Druck ist hier nicht notwendig, da am Ausgang ja keine relevante potentielle Energie erforderlich ist.
Und natürlich kann man da den Aquarienlüfter verwenden; aber genauso den Airbrushkompressor, wenn die Motorabschaltung bei einem Behälterdruck von 0,3 bar eingestellt wird.
(Und richtig: Niemand wird eine Koffer zunächst in die fünfte Etage tragen, wenn er in der zweiten abgeliefert werden soll.
Es sei denn, er will mit der kinetischen Energie des fallengelassenen Koffers eine Maus plattmachen )
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[fallili]

So, hier gehts aber um die merkwürdige Maschine, die zum Antrieb 100l/min bei 0,2 bar atü benötigt. Da wird man im Ausgleichsbehälter den Druck allenfalls auf maximal etwa 0,3 bar ansteigen lassen, Um einen Puffer gegen Druckschwankungen zu schaffen. Ein höherer Druck ist hier nicht notwendig, da am Ausgang ja keine relevante potentielle Energie erforderlich ist.
Und natürlich kann man da den Aquarienlüfter verwenden; aber genauso den Airbrushkompressor, wenn die Motorabschaltung bei einem Behälterdruck von 0,3 bar eingestellt wird.
(Und richtig: Niemand wird eine Koffer zunächst in die fünfte Etage tragen, wenn er in der zweiten abgeliefert werden soll.
Es sei denn, er will mit der kinetischen Energie des fallengelassenen Koffers eine Maus plattmachen )
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Diese "merkwürdige Maschine" wurde schon auf den ersten Seiten des Threads genau beschrieben.
Auch der notwendige Energieaufwand um dort 25 l mit 1,2 bar in die Auftriebsbehälter zu kriegen, wurde berechnet und gezeigt, dass es eben mehr an Energie kostet als der Auftriebsbehälter dann liefern wird bzw. wenn alles isotherm und verlustfrei ablaufen würde, maximal die Energie rauskommt die man zuerst reingesteckt hat.
Aber dann hat McDaniel ja diesen 3,9 bar Kompressor gefunden und sinngemäß argumentiert, dass dieser ja nun - wenn man die 3,9 bar auf 1,2 bar entspannen lässt, mit dem selben Energieaufwand ca. 3 mal (eben im Verhältnis 1,2 zu 3,9) soviel Luft einpressen könnte wie ein Kompressor der eben von Anfang an nur 1,2 bar liefert.
Und das geht eben nicht - wenn der Kompressor einen höheren Druck aufbaut als unbedingt notwendig, wird die Energiebilanz des Auftriebskraftwerk nicht besser sondern schlechter.

[Ernst]

Auch der notwendige Energieaufwand um dort 25 l mit 1,2 bar in die Auftriebsbehälter zu kriegen, wurde berechnet und gezeigt, dass es eben mehr an Energie kostet als der Auftriebsbehälter dann liefern wird bzw. wenn alles isotherm und verlustfrei ablaufen würde, maximal die Energie rauskommt die man zuerst reingesteckt hat.

Da sind wir uns ja einig.

Aber dann hat McDaniel ja diesen 3,9 bar Kompressor gefunden und sinngemäß argumentiert, dass dieser ja nun - wenn man die 3,9 bar auf 1,2 bar entspannen lässt, mit dem selben Energieaufwand ca. 3 mal (eben im Verhältnis 1,2 zu 3,9) soviel Luft einpressen könnte wie ein Kompressor der eben von Anfang an nur 1,2 bar liefert.
Und das geht eben nicht - wenn der Kompressor einen höheren Druck aufbaut als unbedingt notwendig, wird die Energiebilanz des Auftriebskraftwerk nicht besser sondern schlechter.

Das hab ich anders interpretiert. Ich denke, er meinte, daß ein Kompressor auf einen Gegendruck von 1,2 bar etwa dreimal soviel Ausgangsvolumenstrom liefern kann, wie auf einen Gegendruck von 3,9 bar.
Darin, daß das bei 1,2 bar nicht über den Umweg 1bar - 3,9 bar - 1,2 bar möglich ist, sind wir uns ja auch einig.

Letztendlich funktioniert die Maschien nicht. Wie man's auch dreht.
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[fallili]

Das hab ich anders interpretiert. Ich denke, er meinte, daß ein Kompressor auf einen Gegendruck von 1,2 bar etwa dreimal soviel Ausgangsvolumenstrom liefern kann, wie auf einen Gegendruck von 3,9 bar.
Darin, daß das bei 1,2 bar nicht über den Umweg 1bar - 3,9 bar - 1,2 bar möglich ist, sind wir uns ja auch einig.

Letztendlich funktioniert die Maschien nicht. Wie man's auch dreht.

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Das mit dem 3 mal soviel Ausgangsvolumenstrom hat er schon auch so gesagt - aber irgendwie hat er das dann energetisch so hingedreht, dass die Maschine dann doch funktionieren könnte - hab aber nun keine Lust mehr nachzuschaun was er nun genau wo geschrieben hat (der Thread ist ja schon ewig lang).
Interessant ist an dem Kraftwerk ja eigentlich nur, wie sie es schaffen bei Messen da dem Publikum etwas vorzumachen.