Was ist effizienter pumpbar? Luft oder Wasser?

Wissenschaft Physik
#1

Guten Abend!

Wie die Kurzbeschreibung schon recht eindeutig vorwegnimmt, grüble ich darüber, welches Medium mit dem höheren Wirkungsgrad gepumpt werden kann. Hauptsächlich geht es mir hierbei um Pumpen, die im Vergleich zur Durchflussmenge eine nennenswerte Druckerhöhung bewerkstelligen, also keine Volumenpumpen.

Im ersten Moment würde ich beim Wasser durch die viel höhere Viskosität eine geringere maximale Effizienz vermuten, dem gegenüber steht sicherlich die Komprimierbarkeit der Luft, aber da gibt es bestimmt noch haufenweise andere Einflüsse… Kurzum kann ich nicht überblicken und abschätzen was am Ende mehr Verluste bringt.

Danke für eure Beiträge! =)

Gruß und schönen Abend!

Marius

#2

Du meinst also eine Pumpe, die den Druck konstant hält.
Um die Luft zu kompriemieren verbraucht man schon Energie.
Das ist schon mal schlecht für den Wirkungsgrad.
Allerdings ist das Wasser auch schwehrer als Luft.
Bei der Masse ist dann die Frage, in welche Richtung bezüglich der Gravitation pumpst du.
Meinst du den Wirkungsgrad bezüglich einer gepumpten (befördeten)Masse oder des Volumens. Das ist bei Wasser zwar kein Unterschied, aber bei der Luft in Abhängigkeit vom Druck.
Bei gleicher Masse würde ich Wasser sagen, da man erst mal Energie verbraucht um die Luft zu komprimieren.
Beim Volumen würde ich wegen der geringeren Masse Luft sage.
Das ist aber nur PI*Daumen. Vor allem weil es um den Wirkungsgrad geht.

#3

Hallo,

Wie die Kurzbeschreibung schon recht eindeutig vorwegnimmt,
grüble ich darüber, welches Medium mit dem höheren
Wirkungsgrad gepumpt werden kann.

mit Wirkungsgrad meinst Du hier „Speicherung“ von (potentieller)
Energie.Einen anderen Vergleich kann ich mir hierzu nicht
vorstellen - also Luft komprimieren zu Wasser auf höheres Niveau
heben.
Da ist Wasser wohl von Vorteil.
Die Maschinen müssen ja auch bewegt werden und da ist das bewegte
Gewichtsverhältnis von Wasser zu Pumpe wahrscheinlich günstiger als
Luft-(Druck) zu Pumpe.
Außerdem ergeben sich thermische Energieverluste, welche sich
auf den Druck auswirken.
Wasserpumpen können auf eine konstante Leistung ausgelegt werden,
Luftverdichter müssen steigende Leistung erbringen.
Auch die „Realisierung“ der gespeicherten potentiellen Energie
ist bei Wasser effizienter.
Rohrreibungsverluste sind bei Wasserohren größer.
Alle Angaben unter der Bedingung, daß Du tatsächlich mit effizienter
Pumpleistung Energie speichern willst.
Gruß VIKTOR

#4

Hallo Viktor,

mit Wirkungsgrad meinst Du hier „Speicherung“ von
(potentieller) Energie. Einen anderen Vergleich kann ich mir :hierzu nicht vorstellen - also Luft komprimieren zu Wasser auf höheres :Niveau heben.

Also um es etwas konkreter zu formulieren, war meine Überlegung hauptsächlich auf folgenden Unterschied bezogen: Zur Energiespeicherung möchte man ein gegebenes Volumen mittels Erhöhung des Luftdruckes nutzen. Entweder man presst die Luft direkt mit einem entsprechenden Kompressor hinein oder man erzeugt den Luftdruck indirekt, indem man unter Druck Wasser einströmen lässt, welches das Luftvolumen einengt. Die durch (adiabatische?) Erwärmung der Luft verloren gehende Energie ist ja bei beiden Methoden gleich, aber sicherlich hat eben eines der beiden Druckpumpsysteme eine bessere Effizienz als das andere, bezogen auf das Verhältnis zwischen geleisteter primärer Pump-Arbeit und potentieller Energie in Form des unter Überdruck stehenden Luftvolumens.

MfG Marius

#5

Hallo,

mit Wirkungsgrad meinst Du hier „Speicherung“ von
(potentieller) Energie. Einen anderen Vergleich kann ich mir
hierzu nicht vorstellen - also Luft komprimieren zu Wasser auf höheres
Niveau heben.

Also um es etwas konkreter zu formulieren, war meine
Überlegung hauptsächlich auf folgenden Unterschied bezogen:
Zur Energiespeicherung möchte man ein gegebenes Volumen
mittels Erhöhung des Luftdruckes nutzen. Entweder man presst
die Luft direkt mit einem entsprechenden Kompressor hinein
oder man erzeugt den Luftdruck indirekt, indem man unter Druck
Wasser einströmen lässt, welches das Luftvolumen einengt.

das ist ja noch ineffizienter.
Du mußt das Wasser mit bewegen.Wenn es dabei keine „Lageenergie“
speichert ist diese Bewegungarbeit für die Katz.
Außerdem wird der Nachteil des ungleichmäßigen Druckaufbaues, wie
bei einem Luftverdichtere, der Wasserpumpe zugemutet, dh., sie
arbeitet von vorn herein ineffizient.
Gruß VIKTOR

#6

Also ich beschränk mich da mal ohne es zu genau zu Wissen auf das Wasser!
Grund: du hast von Druck gesprochen und ausdrücklich keine Volumenpumpe gemeint.
Wenn du Luft komprimierst wird sie warm und Dehnt sich aus … das erschwert die Arbeit des weitern Komprimierens. Die Volumen arbeit wird Größer … du kannst warten bis die Luft Kalt ist aber unterm strich wird immer was übrig bleiben.
Wasser hingegen ist halt nicht komprimierbar (Ansatzweise). Daraus folgt das du keine Volumenarbeit verrichten musst. Wenn du einfach nur Druck erzeugen magst ist das Wasser als Übertragendes Medium zu sehen … du verdängst es an der einen Stelle und es rutscht zu einer Andern.
Bei einem Gas hast du bei hohen Drücken außerdem eine Verflüssigung die du dem Gas auferlegst diese Zustandsänderung wird bei gleich bleibendem Druck passieren, so das du weiter Pumpen kannst aber nichts geschieht. Dieser Effekt wir nicht Absolutsprunghaft geschehen sondern zu einem geringen statischen Anteil immer dabei sein.

Alle Reibungseffekte kannst du vergessen. Auch die Höhenformel oder Potenzielle Energie auf Grund von Höhenlage. Da du kein Volumen fördern wolltest und auch sonnst glaub ich das der unterschied nicht vorhanden nennwert ist sondern nur auf Nebeneffekte beruht.

Gruß
Liloba

#7

Hi

Vorerst ist es ganz egal mit was und wie du das Gas komprimierst.
Ob du das in einen separaten Kompressor machst oder durch das Wasser ist Wurst die gleiche Menge Wärme entsteht.
Technisch gesehen ist aber am besten wenn du du das selbst in den Behälter erreichst und das ist wichtig nicht abkühlen lässt sondern isolierst, dann hast du erst die Arbeit voll gespeichert.
Adiabatische und isotherme Kompression sind hier die Stichwörter.

Gruß.

Balázs