Eu estou trabalhando em um sistema de armazenamento de energia de ar comprimido. O tamanho e o peso do sistema são altamente restritos; nada deve (idealmente) exceder alguns quilos. Por esta razão, eu gostaria de armazenar a energia (comprimir o gás) e extrair a energia (fazer o gás funcionar) com o mesmo mecanismo de forma rotativa .
Essencialmente, o que eu preciso é de um compressor de ar rotativo que, quando o ar é forçado na direção oposta, também funciona como um motor pneumático. Estou trabalhando com pressões razoavelmente altas (estou estimando algumas centenas de psi), mas baixo volume. Na minha pesquisa, encontrei uma infinidade de compressores compactos de ar e motores pneumáticos rotativos, mas não há comentários sobre quais sistemas funcionariam como ambos.
Para mim, parece muito intuitivo que um compressor de ar possa ter essas propriedades, mas não quero tirar conclusões precipitadas. Eu olhei vários compressores, e os mais aplicáveis à minha situação parecem ser:
- Compressor centrífugo
- Compressor de fluxo axial
- Compressor de parafuso rotativo
- Compressor de palhetas rotativas
O compressor centrífugo é ideal, mas parece ser o menos provável em meus olhos para ser reversível, pelo menos com alguma eficiência. Eu também olhei para motores pneumáticos, dos quais havia menos disponíveis. Mais aplicável parecia ser o:
- Motor de palhetas rotativas
Outros sistemas, como o motor pietro, obviamente não eram aplicáveis em minha aplicação leve e compacta. A correlação entre o compressor de palhetas rotativas e o motor de palhetas rotativas é promissora, mas gostaria de saber sobre quaisquer opções que eu tenha.
Quais sistemas de compressão de gás rotativo podem funcionar como motores movidos pelo gás que eles comprimem?
EDIT A resposta provavelmente está na semelhança entre uma turbina radial (centrípeta) e um compressor centrífugo.
Respostas:
Eu recomendaria um sistema centrífugo inclinado para a frente , como um ventilador curvado para a frente .
A entrada / saída de energia de qualquer dispositivo, onde o fluido entra / sai com a taxa de fluido em e entra / sai em um ângulo na velocidade , seria:V θ UQ V θ U
Se você tiver esse dispositivo para comprimir o gás, a entrada de energia será executada ao contrário. Em ambos os casos, o ângulo ajuda. Veja o triângulo de velocidade .
O verdadeiro coração desta vontade se resume a colocar algumas boas válvulas nas aberturas. é uma espada de dois gumes - enquanto aumenta o seu poder, se não for muito alto comparado a nada está realmente acontecendo. Não se esqueça depende de ou , dependendo de como você olha para ele. A chave para modificar isso é diminuir sua abertura de entrada (qualquer que seja o caminho) para uma abertura muito pequena para ter o maior possível, mantendo a tomada cuidadosamente controlada para não restringir ou além do necessário para manter decente.V L Q V L V Q L V / LU V U Q V U V Q U V/U
Talvez usar isso como um primeiro estágio em um compressor rotativo de dois estágios também poderia ajudar - o segundo estágio é um verdadeiro compressor rotativo para realmente aumentar a pressão, mas isso ajuda o segundo estágio a aumentar a pressão além da pressão atmosférica.
Em última análise, nenhum dispositivo no mercado será construído para este serviço estranho - mas por ter um sistema rotativo bastante simétrico com entradas cuidadosamente controladas deve produzir alguns resultados decentes. Eu definitivamente consultaria um fabricante de ventiladores personalizados.
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Eu não sou um especialista em compressores de ar ou motores, mas pelo meu conhecimento limitado, eu acho que, como você diz, o compressor centrífugo seria o melhor para a compressão e uma Turbina Tesla seria ideal como o motor. Eu acho que deveria ser possível montá-los no mesmo eixo, mas em câmaras herméticas separadas, com algumas válvulas tais que quando a turbina está em operação o ar é bombeado para fora da câmara do compressor, e vice-versa, para não causar resistência do outro impulsor. Alternativamente, um mecanismo de embreagem / pegada que seleciona qual deles gira com o eixo.
Tal dispositivo poderia ser considerado um compressor / motor de duas vias. Tentar fazer as duas coisas com um impulsor otimizado para um desses cenários parece ser sempre ineficiente no outro.
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