Я читал о мелкомасштабной ионной обработке, которая использует нагревание до высоких температур, будет ли это масштабируемо, и если да, то будут ли какие-либо более эффективные методы.
Таким образом, если бы вы хотели нагреть большие объемы воздуха до 1000 градусов по Цельсию, используя только электричество, какой метод был бы наиболее эффективным? Будет ли это лазер, и если да, то какая частота или перегретая катушка будет лучше и т. Д. Воздух находится на высоте от 25 000 до 35 000 футов над уровнем моря, что будет более эффективным.
Как отмечалось в комментариях, любой ответ зависит от множества недостающих деталей о том, чего вы пытаетесь достичь, и любых ограничений на то, что вы можете сделать или позволить себе. «Большой объем» — это 1 кубический сантиметр или 10000 кубических метров? Это статический объем воздуха или он постоянно заменяется новым воздухом? Каковы характеристики доступной электроэнергии? Должен ли объем воздуха быть пустым или через него могут проходить конструкции (например, нагревательные элементы)? Заключен ли воздух в сосуде? Контейнер утеплен? Сколько времени вам нужно, чтобы воздух был при температуре 1000°C? …
Эффективность преобразования энергии не является проблемой. Простая нагревательная спираль, подключенная к батарее постоянного тока, может иметь почти 100% эффективность преобразования энергии батареи в тепло. Максимальная средняя температура, достигаемая воздухом, будет зависеть от баланса между скоростью, с которой электрическая катушка нагревает воздух, и скоростью, с которой воздух охлаждается на ее границе за счет теплопроводности, воздухообмена или излучения. Вы хотите максимально увеличить площадь поверхности, на которой воздух находится в контакте с нагревателем, например, используя металлические ребра или сетки.
Почему вы указываете электрическое отопление? Должен ли «воздух» быть стандартной смесью атмосферных газов? Самый простой способ получить кучу очень горячего газа — это сжечь топливо, и именно поэтому в воздушных шарах используются горелки. Баллон с пропаном будет производить гораздо больше тепла, чем аккумуляторы того же веса. (Вы можете посмотреть https://electronics.stackexchange.com/questions/112312 .) Однако я предполагаю, что ваш воздух не содержится в воздушном шаре, поскольку 1000 ° C выше температуры воспламенения или плавления воздушного шара. ткани или пленки, которые я могу придумать.
Использование лазера проблематично. См., например, Оптимальная длина волны лазера для нагрева воздуха . Даже с самым эффективным лазерным диодом около половины вашей электрической энергии пойдет на нагрев диода, а не на производство света, который мог бы — при правильной длине волны — проникнуть в воздух. Лазерный или микроволновый луч, запущенный с земли, может работать в некоторых случаях, поскольку тогда вы можете быть неэффективны на земле, но направленный / сфокусированный луч может эффективно соединяться с большим правильно спроектированным воздушным контейнером на высоте.
Без более подробной информации или ссылки нелегко понять, о какой «мелкомасштабной ионной обработке» вы говорите. Электрические дуги уже давно используются для нагрева воздуха, например, http://www.jhuapl.edu/techdigest/views/pdfs/V01_N1_1961/V1_N1_1961_Olsen.pdf .
Если вы пытаетесь спроектировать электрический реактивный двигатель, я предлагаю просмотреть вопросы 26910 и 15163 обмена стеками авиации . Нагрев воздуха — плохой способ использовать электричество для движения. Пропеллеры с электрическим приводом или прямое ускорение ионов лучше, см., например, эти статьи в журналах The Economist , Popular Mechanics и MIT .
документальная наука
SRawes
документальная наука
SRawes
SRawes
Анна В