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Wärmerohr und Schallgeschwindigkeit
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Steve



Anmeldedatum: 20.12.2004
Beiträge: 539

BeitragVerfasst am: Mi Jun 30, 2010 10:14 pm    Titel: Wärmerohr und Schallgeschwindigkeit Antworten mit Zitat

Hi,

in der Wikipedia steht bei Wärmerohr, daß ein die Wärmeleitfähigkeit begrenzender Faktor ist, wenn der Gasstrom die Schallgeschwindigkeit erreicht.
Ich halte diese Aussage für fragwürdig. Wie kommen die da drauf?
Die Schallgeschwindigkeit im Rohr ist vermutlich je nach Druckverhältnissen recht unterschiedlich, sodaß solche Sätze eher was von Augenwischerei haben als von Aussagenutzen.
_________________
Grüße, Stefan
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Frank



Anmeldedatum: 22.01.2009
Beiträge: 401

BeitragVerfasst am: Do Jul 01, 2010 7:16 am    Titel: Antworten mit Zitat

So wie ich das verstanden habe gibt es für die Wärmerohre jeweils eine relativ feste Arbeitstemperatur. Dabei stellt sich auf Grund der physikal. Eigenschaften des Betriebsmittels ein gewisser max. Innendruck ein.

Nun wird die übertragbare Wärmeleistung des Rohres nach oben durch das max. mit Schallgeschwindigkeit bewegte Betriebsmittel begrenzt.

Diese Aussage benötigt man zum einen um solche Rohre für einen bestimmten Zweck auslegen zu können, zum anderen sollte der Anwender wissen, dass eben mit einem gegebenem Rohr nicht unbegrenzt Wärmeleistung übertragen werden kann. Die Grenze ist dabei durch die Parameter der Konstruktion relativ scharf definiert.
_________________
MfG Frank
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Dodes



Anmeldedatum: 05.04.2008
Beiträge: 761
Wohnort: Dortmund Technologiezentrum

BeitragVerfasst am: Do Jul 01, 2010 8:51 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

ich habe was zu der Schallgeschwindigkeit und Wärmeleitung im
Bereich Technische Fluidmechanik gefunden.

Ab Schallgeschwindigkeit eines Gases, oder Fluids kann mit der
Umgebung keinen Wärme mehr ausgetauscht werden, da die
verweildauer der Teilchen kleiner als die nötige Übergangszeit
der Wärme zwischen den Teilchen wird.

Gruß Dodes
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Stebinski



Anmeldedatum: 01.10.2005
Beiträge: 290

BeitragVerfasst am: Mo Jul 05, 2010 9:24 pm    Titel: Antworten mit Zitat

hm... ich habe mir mal das Wärmerohr angeschaut und denke , man konnte es auch gut mit einem Teslaventiel konstruieren.
http://www.reinertrimborn.de/htm/motorprinzip2.htm
_________________
Für das Perpetuum Mobile, ist scheinbar Paradox, der Energieerhaltungssatz nötig.
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Dodes



Anmeldedatum: 05.04.2008
Beiträge: 761
Wohnort: Dortmund Technologiezentrum

BeitragVerfasst am: Di Jul 06, 2010 6:36 pm    Titel: Antworten mit Zitat

@Stebinski

was um alles in der Welt, willste bei einem Wärmerohr mit einem Teslaventiel verbessern Question

Dank der kapillaren Rückführung des Arbeitsmediums, funktionieren die Teile doch bestens und das sogar lageunabhängig.

Gruß Dodes
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Steve



Anmeldedatum: 20.12.2004
Beiträge: 539

BeitragVerfasst am: Di Feb 08, 2011 12:04 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

ich habe gerade ein interessantes Video von Dan Rojas gesehen, in dem er nicht nur ein Wärmerohr vorstellt, sondern auch noch sein Thermometer darin kreiseln läßt.

http://www.youtube.com/user/GREENPOWERSCIENCE?feature=chclk#p/u/24/0i2PoO1JaJc

Dan ist ein amerikanischer Bastler, der sich mit einer Menge Dinge beschäftigt, die mich auch faszinieren. Vor allem baut er Apparaturen zur Nutzung von Solar- und Windenergie.

Have fun!



EDIT: ´tschuldigung, das hier ist ja gar kein Wärmerohr, sondern so ein Vortex Wirbelrohr mit heiß und kalt... trotzdem interessant!
_________________
Grüße, Stefan
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Artur_X



Anmeldedatum: 18.05.2010
Beiträge: 191
Wohnort: Mannheim

BeitragVerfasst am: Di Feb 08, 2011 10:13 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Steve hat Folgendes geschrieben:
EDIT: ´tschuldigung, das hier ist ja gar kein Wärmerohr, sondern so ein Vortex Wirbelrohr mit heiß und kalt... trotzdem interessant!


Ja, nicht verwechseln. Das sind zwei ganz andere Baustellen.

Also die europäischen Wirbelrohre führen den Luftstrom tangential ein, die amerikanischen hingegen radial und die Drehung wird dann durch die Schlitze im Plastikteil bewirkt. Gehupft wie gesprungen ! Das Plastikteil wie es gezeigt wird, dreht die Luft entgegen dem Uhrzeigersinn, dann dreht er es herum und damit wird die Luft im Rohr im Uhrzeigersinn abgelenkt (immer vom dicken Ende her gesehen). Wie aber dreht das Thermometer ? Gegen den Uhrzeiger, es ist also tatsächlich so, wie in dieser Wikipedia-Zeichnnung : die warme Strömung bewegt sich außen und nach rechts, die kalte entgegengesetzt nach links.

http://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelrohr


Es ist also tatsächlich so, dass beide Luftströme am Berührungspunkt genau senkrecht aufeinander stehen und jedes Luftmolekül muss sich überlegen, bei welchem es mitschwimmt. Jedes so vereinnahmte Molekül fehlt auf der Gegenseite und somit kommt die Bewegung zustande. Ein Luftstrom, dem ich die linkdrehenden Moleküle entnehme, beginnt, rechts herum zu drehen.

Jetzt aber zur Eingangsfrage : klares Ja, das ist richtig, was da steht. Normalerweise findet der Temperaturausgleich durch elastische Stöße der Moleküle gegeneinander statt. Dass ich zum Beispiel zur Tür hereingekommen bin, spricht sich schlagartig im ganzen Zimmer herum, denn ich treibe Unmassen von flüchtenden Luftmolekülen vor mir her, die diese Information per elastischem Stoß an ihre Nachbarn weitergeben. Werde ich hingegen von einem schallschnellen Luftzug hinweggefegt, dann nützt mir die Bewegung nichts, denn hier fliegen alle Teilchen in die gleiche Richtung und es finden keine Stöße statt. Auch nützt es nichts, um Hilfe zu rufen, denn hier kann sich der Schall nicht ausbreiten. Ebenso nützt es nichts, Vereisunsspray zu sprühen, weil üblicherweise die Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur abnimmt. Aber die Temperatur kann sich hier nicht ausbreiten, es ist ergo kein Wärmetrnsport möglich. Und das limitiert die Leistung des Wärmerohrs - ja das stimmt.

Gruß Artur


Zuletzt bearbeitet von Artur_X am So Feb 20, 2011 10:23 am, insgesamt einmal bearbeitet
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mi Feb 09, 2011 10:11 am    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ab Schallgeschwindigkeit eines Gases, oder Fluids kann mit der
Umgebung keinen Wärme mehr ausgetauscht werden, da die
verweildauer der Teilchen kleiner als die nötige Übergangszeit
der Wärme zwischen den Teilchen wird.


Hmm, ich muss sagen, dass ich das irgendwie aber immernoch nicht wirklich logisch finde...
@Dodes: Aus welcher Quelle genau hast Du dieses Zitat?

Wieso sollte hier eine Übergangszeit relevant sein, wenn man doch im Modell annimmt, dass die Temperatur-Leitung ja nur durch elastische Stösse erfolgt (Mal abgesehen von der Wärmestrahlung)??? Die müsste es ja immernoch geben, auch wenn das Medium sich mit Schallgeschwindigkeit bewegt, oder???

Wie genau ist eigentlich in diesem Bezug die Schallgeschwindigeit definiert?
Denn wenn ich einen Volumenstrom habe, der sich z.B. konstant mit 500m/s in eine Richtung bewegt, dann habe ich relativ von diesem Inertialsystem aus gesehen ja eine gleiche Schallgeschwindigkeit vorwärts, wie rückwärts. Von aussen gesehen ist die Schallgeschwindigkeit vorwärts jedoch viel grösser.

Aber wenn man z.B. annimmt man hat ein Rohr. Jetzt führt man Luft dadurch mit Überschallgeschwindigkeit. Jetzt heize ich das Rohr. Dann wird doch auch die Luft wärmer die hinten raus kommt, oder? Sonst hätte ich ja den perfekten Isolator...
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Artur_X



Anmeldedatum: 18.05.2010
Beiträge: 191
Wohnort: Mannheim

BeitragVerfasst am: Mi Feb 09, 2011 10:52 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ab Schallgeschwindigkeit eines Gases, oder Fluids kann mit der
Umgebung keinen Wärme mehr ausgetauscht werden, da die
verweildauer der Teilchen kleiner als die nötige Übergangszeit
der Wärme zwischen den Teilchen wird.


Also dem möchte ich auch nachdrücklich widersprechen. Die Übertragungsleistung des Wärmerohrs wird ja keineswegs gleich Null, wenn im Inneren Schallgeschwindigkeit herrscht. Da ist nur eine Grenze der Kühlleistung, die nicht überschrittenwerden kann.

Konkret : der schallschnelle Gasstrom prallt am Ende des Rohrs gegen die Wandung und die kinetische Energie verwandelt sich in Wärme. Was sonst ? Denn kurz darauf verschwindet das Gas ja in diesem Schaumstoff und muss sich dort relativ langsam bewegen. Die kinetische Energie muss also irgendwo hin.

Nur der Energieaustausch zwischen den Molekülen durch elastische Stöße, der wird bei Schallgeschwindigkeit nicht mehr funktionieren. Ist aber, wie man sieht, auch garnicht nötig. Wir Schauberger-Fans denken jetzt natürlich, man könnte ja auf Überschall gehen, mit einer Laval-Düse. Ja, theoretisch geht das, ob es unter diesen Platzverhältnissen möglich ist, fragt sich aber.

Gruß Artur
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1148

BeitragVerfasst am: Do Feb 10, 2011 4:41 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

Zitat:
Nur der Energieaustausch zwischen den Molekülen durch elastische Stöße,
Elastische Stöße und nur elastische Stöße, da hab ich so meine Zweifel. Wenn da nicht noch mehr wäre, würden wir, so was wie den Tunnel-Effekt, nicht kennen. Ach ja, und die Freak-Waves sind immer noch Seemannsgarn...

Das Schlimme an unserer Materie ist, das sie sich auch wie eine Welle verhalten kann. Siehe: Maser.


Sich jetzt auch am Doppelspalt zerstahlt...
sswjs
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Stebinski



Anmeldedatum: 01.10.2005
Beiträge: 290

BeitragVerfasst am: Mi Feb 16, 2011 12:14 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin moin
Hat mich jetzt echt ein paar Tage gewurmt

Artur_X schrieb
Zitat:
hier fliegen alle Teilchen in die gleiche Richtung und es finden keine Stöße statt. Auch nützt es nichts, um Hilfe zu rufen, denn hier kann sich der Schall nicht ausbreiten. Ebenso nützt es nichts, Vereisunsspray zu sprühen, weil üblicherweise die Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur abnimmt. Aber die Temperatur kann sich hier nicht ausbreiten, es ist ergo kein Wärmetrnsport möglich. Und das limitiert die Leistung des Wärmerohrs - ja das stimmt.


Immer vorsichtig sein, denn es kommt darauf an, aus welchem
Bezugssystem man manche Dinge sieht! Ob man von aussen, oder von
innen aus betrachtet. ich hab das Gefühl du hast hier einiges zusammen
gehauen oder?

Es müssen trotzdem Stöße statt finden, denn sonst würde das Gas ab der
Schallgeschwindigkeit kondensieren, weil kein Druck zwischen den
Teilchen herrscht. Und sprechen müsste man in richtung
Schallgeschwindigkeit auch können. nur in die gegenrichtung, das heißt
wenn sich noch Jemand mit 0kmh bewegt, dann nicht. Wenn er sich mit
dirmitbewegt, dann müsste es doch funktionieren oder?
Ausser es gibt dabei einen Effekt den ich noch nicht kenne. Dann würde ich den gerne erfahren.


Gruß Stebinski
_________________
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1148

BeitragVerfasst am: Mi Feb 16, 2011 6:21 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

Zitat:
Immer vorsichtig sein, denn es kommt darauf an, aus welchem
Bezugssystem man manche Dinge sieht!
Oh, hier hat einer entweder einen genialen Prof oder meine Beiträge hier waren doch nicht ganz umsonst Wink


Zitat:
Es müssen trotzdem Stöße statt finden,...
Da bin ich deiner Meinung, nur wenn es nur (elastische) Stöße wären, würde das Gas sich nicht nach den Atombewegungsgeschwindigkeiten separieren können.


Der Vorgang der Trennung im Wirbelrohr steht der Zunahme der Entropie entgegen. Also muss es noch einen nicht beschriebenen Vorgang geben, der die Senkung der Entropie erklärt. Rolling Eyes


sich ebenfalls der Entropiesenkung zuwendet...
sswjs
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Stebinski



Anmeldedatum: 01.10.2005
Beiträge: 290

BeitragVerfasst am: Mi Feb 16, 2011 10:02 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hi!
Zitat:
Der Vorgang der Trennung im Wirbelrohr steht der Zunahme der Entropie entgegen. Also muss es noch einen nicht beschriebenen Vorgang geben, der die Senkung der Entropie erklärt.

In den Semesterferien werde ich ein ähnliches Experiment mit Druckluft machen, in dem ich hoffendlich genau das herrausbekomme oder es passiert wieder mal nichts, wie immer bei meinen Experimenten Embarassed .
Wenn es klappt, werde ich mich Melden und wenn nicht dann auch, weil dann kann man vielleicht der Sache auf den Grund gehen.

bis denne !
_________________
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Artur_X



Anmeldedatum: 18.05.2010
Beiträge: 191
Wohnort: Mannheim

BeitragVerfasst am: Sa Feb 19, 2011 11:31 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Stebinski hat Folgendes geschrieben:
Moin moin
Hat mich jetzt echt ein paar Tage gewurmt



Das sollte es. Meine Absicht war, zu provozieren.

Zitat:

Immer vorsichtig sein, denn es kommt darauf an, aus welchem
Bezugssystem man manche Dinge sieht! Ob man von aussen, oder von
innen aus betrachtet. ich hab das Gefühl du hast hier einiges zusammen
gehauen oder?


Absolut nicht, es ist wohlüberlegt.

Das übliche Luftmolekül ist bei 20 Grad mit ca. 500 m/s unterwegs. Die Schallgschwindigkeit ist nur 343 m/s, da ist noch ein Faktor Wurzel zwei dazwischen, weil der Schall durch Moleküle übertragen wird, deren Bewegung im Schnitt 45 Grad zur Ausbreitungsrichtung geneigt ist.

Diese 500 m/s sind natürlich nur Durchschnitt, in Wirklichkeit sind die Geschwindigkeiten gaußverteilt, versteht sich ja von selbst.

So, jetzt erzeugen wir Schallgeschwindigkeit. Ganz einfach, indem wir einen Zischlaut von uns geben. Außendruck zu Innendruck müssen dazu das Lavalverhältnis von 0,528 bei Luft unterschreiten. Mit anderen Worten, die Lunge muss etwa 1,9 bar aufbringen, was sie locker schafft.

Die Luftmoleküle brauchen also ihre ganz Geschindigkeit, um zwischen den Zähnen zu entweichen. Gibt man die schallschnelle Strömung in ein Rohr, so gleichen sich dort auch die Geschwindigkeiten an : ein schnelleres Molekül wird dauernd abgebremst, ein langsameres unablässig nach vorn getrieben. Natürlich hast Du immer noch eine Gaußverteilung, aber mit sehr geringem Sigma. Die Stöße sind wesentlich seltener zwischen den Molekülen und mit wesentlich geringerer Differenzgeschwindigkeit.

Zitat:


Es müssen trotzdem Stöße statt finden, denn sonst würde das Gas ab der
Schallgeschwindigkeit kondensieren, weil kein Druck zwischen den
Teilchen herrscht.


Wenig Druck. Hier der Druckverlauf in einer Lavaldüse, wie zu sehen, ist der Druck am engsten Durchmesser schon deutlich unter Außendruck.

http://de.academic.ru/pictures/dewiki/108/lavalduese1.png

Wohlgemerkt : der mit Venturi-Rohr gemessene Druck. Der mit einem Prandtl'schen Staurohr gemessene liegt hingegen über einem Bar. Laut Professor Ewert ist die Summe aus satischem und dynamischem Druck stets gleich.

Zitat:

Und sprechen müsste man in richtung
Schallgeschwindigkeit auch können.


Dann brauchst Du überschallschnelle Moleküle. Die haben wir eben nicht ganz ausgeschlossen, aber doch sehr dezimiert.

Zitat:

nur in die gegenrichtung, das heißt
wenn sich noch Jemand mit 0kmh bewegt, dann nicht. Wenn er sich mit
dirmitbewegt, dann müsste es doch funktionieren oder?


Dann brauchst Du "Geisterfahrer" unter den Moekülen. Bitte, gibt's ja auf Autobahnen auch.

Zitat:

Ausser es gibt dabei einen Effekt den ich noch nicht kenne. Dann würde ich den gerne erfahren.


Also um es zusammenzufassen : die Effekte beruhen darauf, dass die natürliche Fortbewegung der Teilchen in eine Richtung gebündelt und hinsichtlich der absoluten v gemittelt wird.

Gruß Artur
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Artur_X



Anmeldedatum: 18.05.2010
Beiträge: 191
Wohnort: Mannheim

BeitragVerfasst am: So Feb 20, 2011 10:28 am    Titel: Antworten mit Zitat

sswjs hat Folgendes geschrieben:
Der Vorgang der Trennung im Wirbelrohr steht der Zunahme der Entropie entgegen. Also muss es noch einen nicht beschriebenen Vorgang geben, der die Senkung der Entropie erklärt. :roll:



Da habe ich etwas für Dich :

http://frank-media.info/fr/partie-d/debit-vortex-3.html

Dort etwa 20 Prozent vorblättern. Die Geschwindigkeit der Moleküle ist nach dem Austritt aus dem Wirbelrohr nicht mehr Gauß-verteilt, sondern regelrecht U-förmig. Also wirklich das Gegenteil dessen, was der 2. HS verlangt.

Gruß Artur
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