Энергетический баланс в плавучем потоке

введите описание изображения здесь

Полость, находящаяся под действием силы тяжести, изначально заполнена жидкостью однородной температуры. Первоначально все границы являются адиабатическими поверхностями; вовремя т "=" 0 две противоположные границы (показаны красным и синим) начинают подавать/извлекать тепловую энергию в/из системы с одинаковой скоростью ( Вопрос источник "=" – Вопрос раковина ). Турбина извлекает энергию из системы, преобразовывая в электричество кинетическую энергию плавучего потока, создаваемого за счет впрыска и отвода тепла.

Первоначальный вопрос заключался в следующем: как будет меняться средняя температура этой системы с течением времени?

ПОКА ОТВЕТЫ (поступают из других источников): Упрощенный анализ предполагает, что средняя температура остается неизменной, поскольку подача тепла и отвод идентичны. Это (ошибочно) означало бы, что энергия, извлекаемая турбиной, волшебным образом появляется в системах в результате плавучего потока.

Правильный ответ, основанный на втором законе термодинамики, указывает на то, что в таком случае энергия должна исходить из внутренней энергии жидкости. Любопытно, что жидкость внутри этой системы увидит падение средней температуры, пропорциональное извлекаемой электрической энергии, несмотря на одинаковый ввод/вывод тепла. Фактически, когда холодная жидкость падает на дно системы, увлекаемая силой тяжести, она преобразует свою потенциальную энергию в кинетическую, которая затем рассеивается в тепло (т. е. увеличение внутренней энергии в виде температуры и давления), демонстрируя надлежащее сохранение энергии в потоке. Когда турбина преобразует часть кинетической энергии в электричество и извлекает ее из системы, она фактически уменьшает внутреннюю энергию жидкости и, следовательно, снижает среднюю температуру.

Есть дополнительные мысли?

Есть ли у вас какие-либо идеи, как решить эту проблему, сначала без турбины (чтобы получить профили температуры и скорости жидкости в камере в зависимости от времени).
BowlOfRed, спасибо, что указали на это. Да, это будет температурное поле. Я имел в виду среднюю температуру системы (вопрос был отредактирован, чтобы исправить это).

Ответы (1)

Несколько мыслей:

  • Ситуация, когда Вопрос с о ты р с е "=" − Вопрос с я н к когда в смеси есть турбина, вырабатывающая энергию, это удивительно особая ситуация, которая не возникает в большинстве реальных жизненных ситуаций. Таким образом, неудивительно, что ситуация противоречит здравому смыслу.
  • В то время как ясно, что что-то с энергией (например, тепловая температура жидкости) должно отдавать эту энергию турбине, ответы, выходящие за рамки самого высокого уровня, должны будут касаться точных особенностей этой конкретной турбины и физической формы. эту конкретную ячейку, потому что она быстро станет математически сложной!
  • Энергия, теряемая турбиной, неотличима от тепловых потерь через стены, кроме стока. Единственный способ, которым вы могли бы заметить разницу, заключается в том, что если бы не было температурного градиента, очевидно, что турбина не будет вращаться.
  • Вам было бы трудно сделать такое хитроумное устройство, которое было бы в любом случае эффективным, поэтому в первом случае мы, вероятно, могли бы отказаться от эффектов турбины, дав «простой» ответ.

В конце концов, я думаю, что ключ к проблеме заключается в том, что источники Q и приемники Q вообще не заботятся о температуре, поэтому не имеет большого значения, что результат их работы снижает температуру. Практический источник и поглотитель, вероятно, будут иметь более реалистичное поведение, поэтому, вероятно, не будут такими нелогичными, как это.

Энергетический баланс в плавучем потоке
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v