Motor de evaporación Barton

Termodinámica
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Propiedades del sistema Nota: Variables conjugadas en cursiva Diagramas de propiedad Propiedades intensivas y extensiva Funciones del estado Temperatura/ Entropía(Introducción) Presión/ Volumen Potencial químico/ Número de la partícula Calidad del vapor Propiedades reducidas Funciones de proceso Trabajo Calor
Propiedades de los materiales Bases de datos de propiedad Capacidad de calor específico $c=$ $T$ $\partial S$ $N$ $\partial T$ Compresibilidad $\beta=-$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial p$ Expansión térmica $\alpha=$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial T$
Ecuaciones Teorema de Carnot Teorema de Clausius Relación fundamental Ley del gas ideal Relaciones de Maxwell Relaciones recíprocas de Onsager Ecuaciones de Bridgman Tabla de ecuaciones termodinámicas
Potenciales Energía libre Entropía gratis Energía interna $U(S,V)$ Entalpía $H(S,p)=U+pV$ Energía libre de Helmholtz $A(T,V)=U-TS$ Energía libre de Gibbs $G(T,p)=H-TS$
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Científicos Bernoulli Carnot Clapeyron Clausius Carathéodory Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Maxwell von Mayer Onsager Rankine Smeaton Stahl Thompson Thomson Waterston
Libro: Termodinámica

El Barton evaporación motor (Abeja) es un motor térmico inventado en 2004 por el Dr. Noel Barton de Sunoba Pty Ltd. El concepto está patentado en Australia (Australian patente 2007240126).

Principio

El motor de evaporación trabaja por enfriamiento evaporativo de aire seco a una presión reducida. Pasos claves son: (1) expansión adiabática de aire no saturado; (2) el enfriamiento evaporativo en el reducido presión; y (3) hacia la compresión presión atmosférica con mayor evaporación. Trabajo neto está disponible en el ciclo, lo que produce el motor potencia y refrigerado por aire húmedo del agua y el aire seco caliente:

caliente aire seco + agua → power + refrigerado por aire húmedo

La característica notable del motor de evaporación es que la temperatura de una corriente de aire se reduce al mismo tiempo que se produce energía. Esto ocurre sin violación de la segunda ley de la termodinámica porque el aumento de la entropía como el agua se evapora compensa la disminución de la entropía como el aire se enfría.

Con una cantidad modesta de solar pasiva pre-calentar, el motor es teóricamente capaz de producir energía en climas áridos. Además de ser un motor térmico, el motor de evaporación también puede utilizarse como un enfriador evaporativo.

El motor de evaporación tiene eficacia teórica ampliamente comparable a simple Rankine turbinas de vapor, sin necesidad de caldera de alta presión o condensador. El motor de evaporación puede funcionar bien en industrial calor residual, particularmente el gas de escape de ciclo abierto turbinas de gas.

El ciclo termodinámico puede lograrse por al menos tres mecanismos separados. El mecanismo más sencillo es un dispositivo de pistón-cilindro, para que un análisis termodinámico completo fue publicado en 2008. Barton también construyó un motor de pistón-cilindro experimental. siempre que la confirmación de la teoría.

Como segunda opción, el motor de evaporación también se puede configurar en forma de flujo continuo, para lo cual se publicó un análisis completo en 2012.

Hay una tercera manifestación posible basada en el efecto de Bernoulli para gases compresibles. Como un gas compresible fluye a través de una disminución estrecha orificio, la presión y temperatura, permitiendo así la posibilidad de enfriamiento evaporativo en redujo la presión en la sección de alta velocidad. En la recuperación a velocidades lentas, habrá presión sobrante que puede accionar una turbina. Barton también ha analizado este mecanismo. El análisis no ha sido publicado pero está disponible a petición a Sunoba Pty Ltd. La turbina de Bernoulli enfrentaría dificultades extremas (tal vez insuperables) en la construcción, mucho más que con las otras dos versiones.

Rendimiento

En general, la eficiencia del motor de evaporación aumenta con la temperatura de entrada y la relación de expansión. Como un ejemplo de la salida de un motor de pistón-cilindro, aire a 30° C y el 47% de humedad relativa precalentada a 85 ° C puede entregar teóricamente 4.9 salida de trabajo kJ / kg de aire seco por la evaporación de 19 ml de agua por kg de aire a un ratio de expansión de 1.64. Si el tiempo de ciclo es 1 segundo, la potencia teórica sería 4,9 kW/kg de aire.

Barton (www.sunoba.com.au/ anterior) da un ejemplo del motor de evaporación como un enfriador evaporativo, que está operando en el aire ambiente sin calentamiento antes de la entrada. Las condiciones de entrada fueron: temperatura de 45° C, presiones parciales 99.3 kPa (aire) y 2 kPa (vapor). La relación de expansión de volumen 1.2 y las condiciones de salida: 25,5 ° C de temperatura, presiones parciales 98.1 kPa (aire) y 3,2 kPa (vapor). En estas condiciones, el trabajo de la red disponible en el ciclo es 788 J/kg de aire seco.

Si la entrada de aire es originario de un escape de la turbina de gas de ciclo abierto alrededor de 500° c, Barton ha demostrado que puede proporcionar el motor de evaporación sobre un alza de 20% a la salida de potencia de la turbina de gas. Cabe señalar, sin embargo, que el impulso sensible depende de la eficiencia de expansión y compresión adiabática.

Una cuestión clave con este motor es el consumo de agua, que puede ser prohibitivo para los ratios de baja expansión y temperaturas de entrada baja. El motor funciona mejor en climas secos, pero típicamente son los lugares donde el agua es más escasa.

Otros estudios por Barton que implican el motor evaporación incluyen:

• Pre-calentar el aire antes de la entrada del motor usando un Quitasol horizontal con doble acristalamiento.
• Pre-calentar el aire antes de la entrada del motor usando un toldo con doble acristalamiento inclinado.
• Integración del motor de evaporación con almacenamiento térmico en una cama de guijarro.

Los resúmenes y comentarios sobre todos los artículos citados están disponibles en www.sunoba.com.au/ referencias.

Véase también

• Beber Ave -un juguete que trabaja en principios similares.
• Torre de energía (descendente) -otra encarnación del mismo termodinámica del ciclo para planta de energía multi-MW

Enlaces externos

• Sunoba Pty Ltd
• Puskás agua motor similares

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