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Wärmekraftmaschine? (Energieumwandlung am Curiepunkt)

 
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ov3runity



Anmeldedatum: 05.11.2005
Beiträge: 52
Wohnort: Neuschwabenland, Österreich

BeitragVerfasst am: Sa Nov 11, 2006 6:14 pm    Titel: Wärmekraftmaschine? (Energieumwandlung am Curiepunkt) Antworten mit Zitat

Hallo Leute,

wiedereinmal geistert etwas in meinem Kopf herum:
Man stelle sich einen magnetischen Kreis bestehend aus einer Arbeitsspule, einem "Magnetflußventil" aus einem Material niedriger Curie-Temperatur und einem Permanentmagneten als Verursacher eines magnetischen Flußes vor. Hat man ein entsprechend kleines Flußventil (=kleine Wärmekapazität) verändert man nun periodisch die Temperatur zwischen Werte über und unter der Curie-Temperatur seines Werkstoffes. An der Arbeitsspule kann man nun einen Wechselstrom entnehmen.

Lohnt es sich sowas zu bauen?
Hat jemand Tipps zum Werkstoff des Ventils? (denke derzeit an Chromdioxid, Magnetit oder Fe/Ni-Legierungen).
Ich sehe keine Abhängigkeiten zwischen der "erzeugten" elektrischen Energie und der für den Schaltvorgang notwendigen thermischen Energie.

Freue mich über weitere Blickpunkte im Rahmen dieser Forumsdiskussion.

Am Tag des Heiligen Martins MMVI A.D.,
ov3runity
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Andi



Anmeldedatum: 05.04.2004
Beiträge: 1925

BeitragVerfasst am: Sa Nov 11, 2006 8:15 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Materialien mit Temperaturen oberhalb ihres Curie-Punktes haben weiterhin paramagnetische Eigenschaften, soll heissen werden weiterhin von äusseren Feldern magnetisiert, behalten dieses Magnetfeld aber nicht.
Theoretisch könnte man damit also nicht wie vorgesehen Magnetfelder ein- und ausschalten...
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ov3runity



Anmeldedatum: 05.11.2005
Beiträge: 52
Wohnort: Neuschwabenland, Österreich

BeitragVerfasst am: Mo Nov 13, 2006 2:29 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Andi, soweit mir bekannt ist ist der paramagnetische Anteil vernachlässigbar klein im Gegensatz zum Ferromagnetismus. Beträgt die Permeabilitätszahl für ferromagnetische Materialien einige 1000 so ist μ_r in der paramagnetischen Konfiguration ungefähr eins. Ganz ausschalten kann man den magnetischen Fluß damit wohl nicht, aber ein (pessimistischer) Faktor von 1:1000 dürfte wohl reichen.

Gruß ov3runity
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Andi



Anmeldedatum: 05.04.2004
Beiträge: 1925

BeitragVerfasst am: Mo Nov 13, 2006 8:39 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Auch wieder richtig. Aber dann kommt das nächste Problem, die Arbeitsgeschwindigkeit des Schalters.
Die dürfte recht träge ausfallen, bei einer so niedrigen Frequenz braucht man aber wieder viel Eisen (siehe Bahntrafos, riesen Oschis für wenig Leistung).
Das führt zu größeren "Schaltern" die warscheinlich noch träger Schalten usw.
Ganz davon abgesehen gäbe es da ein Material das bei handlichen Temperaturen den Curie-Punkt überschreitet: Gadolinium. 17°C reichen schon.
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ov3runity



Anmeldedatum: 05.11.2005
Beiträge: 52
Wohnort: Neuschwabenland, Österreich

BeitragVerfasst am: Fr Nov 17, 2006 1:47 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Andi, Gadolinium wolle ich ursprünglich außen vor lassen, da ich meinen "Magnetflußschalter" zum Durchfluß der Magnetkraft kühlen müsste, ursprünglich wollte ich (etwas zum) heizen. Inzwischen denk ich wieder drüber nach, die Idee gefällt mir (auch Mangels alternativen) wieder besser :)
Die Arbeitsgeschwindigkeit des Schalters möchte ich über ein kleines Volumen (=Wärmekapazität) optimieren, mir ist klar daß daran der Betrag des magnetischen Flußes leidet. Um das Eisen mach ich mir weniger Gedanken, hier gibts keine Probleme. Möglichst viel Eisen, möglichst starke Magnete. Kritisch ist eigentlich nur der Schalter. Probleme bereitet mir auch der Temperaturaustausch. Kühlen könnte man mit einem sich entspannenden Gas. Eventuell auch mit Wasser. Heizen eventuell mit Warmwasser. Umgebungstemperatur ~20° C.

Trafoblech und NdFeB für die Peripherie, Wismutummantelten Schalter mit 2 Kanälen für warm und kalt - so stellich mir das vor :)[/list]
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Andi



Anmeldedatum: 05.04.2004
Beiträge: 1925

BeitragVerfasst am: Fr Nov 17, 2006 5:45 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Das Problem dürfte wohl eher sein die Wärme schnell aus dem Schalter und wieder rauszukriegen, Wärmekapazität hin oder her, je größer die Temperaturdifferenz desto mehr Wärme wird übertragen. Vergleich Kühlkörper, je wärmer er wird desto mehr Wärme kann er an die Umgebung abführen, so reguliert sich das dann auf eine bestimmte Betriebstemperatur.
Ich denke eben deswegen dürfte von mir vorgeschlagenes Gadolinium etwas ungeeignet sein, es sei denn du hast zugang zu Trockeneis.
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Robert-Diart



Anmeldedatum: 12.11.2003
Beiträge: 372
Wohnort: Dremmen (Aachen)

BeitragVerfasst am: Di Jan 22, 2008 4:19 pm    Titel: Antworten mit Zitat

hallo ov3runity!
ich habe sowas ähnliches mal aus'm netz gestöbert, da wurd der magnetische fluss allerdings mechanisch (zb durch ein drehbares joch) "geschaltet" .
siehe auch: http://www.rafoeg.de/10,Forschungsprojekte/20,Generatoren/Images/fluxgate_schema.jpg
wenn ich dich richtig verstanden habe, müsste
das ding ähnlich wirken, eben mechanisch! jedoch kann es deswegen deutlich schneller schalten!
was du vielleicht machen könntest: das "joch" als lamellenpacket -die lammellen natürlich in magnet-flussrichtung angeordnet!
das ganze dann ähnlich einem wärmetauscher , mit 2!! kreisläufen ausbilden, so kannst du den einen kreislauf mit heissem wasser, und den anderen kreislauf mit kaltem wasser abwechselnd "ansteuern" mit geeigneten ventilen und je nach auslegung sind vielleicht schaltfrequenzen im einstelligen hertz - bereich schaffbar?
wenn du dann 'ne fette spule mit vielen windungen und 'n schweren eisenkern nimmst, wer weiss?.........
bei gadolinium musst du dann öl statt wasser nehmen, wegen der korrosionsanfälligkeit.
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challenger159



Anmeldedatum: 14.08.2007
Beiträge: 135
Wohnort: Schweiz

BeitragVerfasst am: Di Feb 05, 2008 10:13 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ahh, Gadolinium... Also (siehe auch im Bereich Magnetismus), es kühlt an der Luft nur sehr schlecht ab. Ein Verbundsstoff muss her, z.B. abwechselnde Blechschichten von Gd und Al, zwecks besserem Wärmetransport.

Empfehlen würde ich eine Wasser-Verdunstungskühlung, die erreicht in einem Raum bei 26 Grad leicht etwa 10 Grad Oberflächentemperatur. Natürlich sollte nur soviel Wasser anhaften, wie in einer sinnvollen Zeit verdunstet. Das Gd sollte wasserfest versiegelt sein, wobei diverse Materialen mit hoher Wärmeleitfähigkeit als Überzug in Betracht kommen.

50 Hz wird man aber damit nicht erreichen Smile
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