A gőzgépekben víz helyett miért nem olyan dolgot használnak, ami jobban párolog?

A tisztaszesz is tök jó lenne, de szerinted mennyi idő alatt fogyna el a gépből?

Milyen anyagra gondoltál?

300 Celsius körül stabilan gőzneműnek kell lenni. Szobahőmérsékleten stabilan folyékonynak.

Sok kell belőle (még úgy, is, hogy zárt rendszerű hőerőgépet használunk), ezért olcsónak kell lennie.

Előny. ha a minél nagyobb a gőz és a folyadék halmazállapot közötti térfogatváltozás.

Szerintem nagyon leszűkült a használható anyagok köre.

Azért, mert arra a víz a legtökéletesebb választás.

Nem párologtatni kell, hanem felforralni, a meghajtáshoz a gőz energiáját használták, használják. A tartályokban a nyomást határértékek között kell tartani, ha arra van szükség kiengedni a gőzt, ami energia veszteség, de a biztonság miatt fontos. A vizet időnként pótolni kellett, ami viszont nem jelentett gondot.

A víz semleges folyadék, nem szennyez, nem robban (persze, túlnyomással fel lehet robbantani a gőzkazánt, de az emberi mulasztás), olcsón, könnyen beszerezhető.

Mi lenne jobb helyette?

A víz nagyon sok szempontból remekül használható a hő-erő gépekben:

- Bőségesen rendelkezésre áll

- Kitűnően ismertek a tulajdonságai

- Olcsón előállítható

- Nem egészség- vagy környezetkárosító hatású

- Kiugróan magas a faj- és látens hője

- Etc.

Ez utóbbi pedig nagyon fontos. Ez ugyanis azt jelenti, hogy kis mennyiségű munkaközegben rengeteg energiát tudsz eltárolni, transzportálni. Erőművek, vegyipari létesítmények a mai napig a gőzt használják azon esetekben, mikor nagyon nagy energiát kell továbbítani.

Vegyipari komplexumokban és egyéb alkalmazásokban nem ritkák a 20-30 MW teljesítményigényű kompresszorok amiket néhány dekáddal ezelőtt még nem tudtak mással meghajtani, mint gőzturbinával esetleg gázturbinával. A hasonló méretű villanymotorok mostanában kezdenek elterjedni, a dekarbonizációs törekvések erősödése és az infrastruktúra fejlődése révén.

Visszatérve a vízre mint munkaközegre, egy kis összehasonlítás az ammóniával, mint másik népszerű munkaközeg (pl. nagyméretű hűtőkörökben) 100 bar nyomáson:

- Fajhő 100°C-on: a víz izobár fajhője 4,19 kJ/kg, az ammóniáé 6,22kJ/kg. Itt az ammónia győz, mert ugyanakkora energia eltárolásához kevesebb ammónia kell

- Látens hő: a víz párolgáshője 1281 kJ/kg, az ammóniáé 384 kJ/kg

Ez utóbbi pedig igen döntő különbség, ugyanis a legtöbb energia fázisváltozás során adható át ahol egységnyi tömegű vízből több energiát lehet kisajtolni. Ebből következően kevesebb anyagot kell mozgatni a rendszerben, és kisebb berendezésekkel lehet ugyanazt a kapacitást elérni.

Természetesen vannak területek ahol a víz használható, máshol az ammónia - ennek oka a forráspontgörbe. Ha te hűtőgépet akarsz csinálni akkor hiába vannak kitűnő hőtani tulajdonságai a víznek, ha nem tudod rávenni arra hogy jelentős mértékben párologjon -30°C-on a fagyasztó üzemeltetéséhez.

Érdekességképp: anno próbálkoztak higany munkaközegű rendszerekkel, melynek igen nagy előnye a rendkívül alacsony gőznyomás annak kondenzációja során amivel magas hatásfokot lehetett elérni. A hátrányait talán nem kell ecsetelnem.