Нихром против фарфоровых шариков. Что лучше???

В наших краях на дальнем востоке - поиски фарфоровых шариков не дали успеха.
мочалки из купленных для тестов на оржавление - не дали положительного результата.
Остановился на нихромовой проволоке.

Купил 100 спиралей.  наружный размер витка 4,5 мм,  внутренний 3,5 мм.  провод диаметром 0,5 мм.
длина спирали 400 мм.

перемотал их на меньший диаметр - на стальной спице - получил наружный диаметр 3.0 мм.
длину 580 мм.

стало интересно ести сравнить их по объему и площади поверхности - с фарфоровыми шариками.

в процессе перемотки размотал одну спираль по длине - получилась 9,8 метра.

площадь такого цилиндра из нихрома - около 15 см2.

представил спираль в виде цилиндра.
т.е. цилиндр диаметром 4,5 мм - длиной 400мм
и цилиндра диаметром 3 мм - длиной 580мм.

наполнил условно такой цилиндр - фарфоровыми шариками такого же диаметра.
получилось соответственно 88 и 190 шариков.

площади поверхностей этих эквивалентов - составила соответственно  около 56 и 53 см2.

Но шарики по своей физике - насыпаные слоем - перекрывают по проходному сечению около 4\5.
т.е. получается очень чувствительной к захлебыванию - по сравнению с проволочными насадками.

я свой нихром 3мм разрезал на кусочки - длиной 5-6 мм. набралось 850 граммовая банка.
насыпал их в железную трубу - внутренним диаметром 50 мм  насыпалось по высоте - около 180 см.
Пытался продуть. Дуется практически без напряга. можно безпрепятственно дышать.
вода наскозь протекает хорошим объемом - стакан примерно за 5 секунд. 

Вот теперь нахожусь в мучительных раздумьях - что лучше.
нихром или фарфор.

шарики имеют в три раза большую объемную поверхность - но сильно перекрывают сечение.
но кругом очень часто применяют разнокалиберные проволочные насадки.

планирую сделать колонну диаметром 50 мм - высотой 1,6 - 1,8 метра.

Все дело в том что витки проволочной насадки накмотаны  на оправку граненую, трех или четырехгранную в результате чего получается  сдвиг граней в соседних витках насадки.
примерно так.ежели с торца смотреть.
Нашел вот на абсентклабтру картинку

Zapal - интересный расчет... а почему ты не закажешь шарики наложенным платежем по почте?

Все дело в том что витки проволочной насадки накмотаны  на оправку граненую, трех или четырехгранную в результате чего получается  сдвиг граней в соседних витках насадки.
alekslug, 10 Дек. 08, 18:43

если посчитать, то длина одного витка спирали трехгранной (вписанной в окружность) больше, чем длина витка круглой спирали в 1.2 раза... если считать, что отдельные спиральки друг в друга не проваливаются, то думаю и вправду их можно выстроить в длину... если выстроить в длину цилиндрические спирали их общая длина получится в 1.2 раза больше, чем длина треугольныйх спиралей... то есть треугольные по идее должны в меньшем объеме иметь большую поверхность


считаю в Акаде:
наружняя площадь провода диаметром 0.5 и длиной 9800 мм равняется 15394.1967 кв.мм, плюс надо еще прибавить площади сечений... мы же будем резать нихром на спиральки... и объем 1924.2255 куб.мм... свитая треугольная спираль (6 мм в диаметре описанная окружность) будет иметь длину витка 15.5885 мм, то есть будет иметь примерно 628 витков и высоту всей спирали 314мм... причем эта спираль займет габаритное место (поскольку посчитаем как цилиндр с диаметром описаной окружности) 8878.1408 куб.мм, то есть свободно для прохода пара примерно 79 процента объема

теперь возьмем мою насадку в виде шариков диаметром 6мм... один шарик имеет площадь поверхности 113.0973 кв.мм... его объем 113.0973 куб.мм (странно... но влом искать формулы... поверим АКаду)

в высоте спирали уместятся 52 шарика, которые будут иметь общую площадь 5881,0596 кв.мм и общий объем 5881,0596 куб.мм... свободного объема будет (для того же габаритного размера) примерно 33 процента

имеем для шариков примерно в 2 раза меньшую поверхность плюс меньший процент свободного пространства

alekslug
имеем для шариков примерно в 2 раза меньшую поверхность плюс меньший процент свободного пространства

Задумчиво, - Это радует.
Неужели я что то упустил. На выходных еще раз перепроверю,
заполню калиброванные емкости насадкой из нихрома - заполню водой.
результат обсудим.
тут реально расставятся все точки - и по площади и по объему.

Пусть Архимед рассудит.  мозги кипят.

P-Alex
Zapal - интересный расчет... а почему ты не закажешь шарики наложенным платежем по почте?

Да как то не подумал.  был свято уверен что проволока эффективнее.  хотя пока - еще так и думаю.
Ведь очень много народу получает превосходнейшие результаты - с мочалками.

Я спирали перед нарезкой - растягиваю. получается между витками пространство 1\2 толщины провода. примерно.
так что нет необходимости делать трехгранными - со сдвигом.

Задумчиво, - Это радует.
Неужели я что то упустил. На выходных еще раз перепроверю,
заполню калиброванные емкости насадкой из нихрома - заполню водой.
результат обсудим.
тут реально расставятся все точки - и по площади и по объему.
Пусть Архимед рассудит.  мозги кипят.

Да как то не подумал.  был свято уверен что проволока эффективнее.  хотя пока - еще так и думаю.
Ведь очень много народу получает превосходнейшие результаты - с мочалками.

Я спирали перед нарезкой - растягиваю. получается между витками пространство 1\2 толщины провода. примерно.
так что нет необходимости делать трехгранными - со сдвигом.

Zapal, 11 Дек. 08, 07:54

Мне кажется что ты потерял нолик когда считал площадь наружней поверхности одной нихромовой проволочины... она у меня получилась 150 кв.см. ... а про наложенный платеж: я совсем не уверен что шарики лучше, просто уже заказал и получил не особо задорого... теперь придется пробовать

Шарики наихудшая насадка из всех возможных.При определённом обьёме у них наименьшая площадь поверхности из всех геометрических тел. У мня колонна на шариках но только потому что другого пока нет. Подвернулась труба 32мм из неё с учётом накопленного опыта буду делть колонну, насадку только проволочную.

У шариков есть плюсы и минусы. Никакая насадка не имеет такой равномерности укладки как шарики.

про укладку шариков в трехмерном пространстве немного инфы: http://www.etudes.ru/ru/mov/mov004/index.php 

Шарики наихудшая насадка из всех возможных.При определённом обьёме у них наименьшая площадь поверхности из всех геометрических тел. Селянин, 11 Дек. 08, 09:12

Ты оказался прав.  !!!

Итак. последние итоги.
нарезал я нихромовой насадки из 3 мм спирали.
получилась стекляная банка - по самую горловину.
объем - 780 куб\см.
вес - 1732 грамма. (чистого металла)

налил в банку с насадкой воды.
влилось 573 куб\см

итого - получилось около 207 куб\см нихрома.

удельный вес получился - 8,367 грамм на куб\см.  приемлемо.

нихром диаметром 0,5 мм.  площадь круга - 0,19625 мм.

из 207 куб\см = 207 000 куб\мм.
итого выходит общая длина провода - 1044585,987 мм.
или 1044,58 метра.
площадь поверхности провода - 16400 см\2.

таким образом если в аналогичную емкость 780 куб\см -
насыпать  шариков одинаковой со спиралью ( 3 мм) диаметром
и учитываю плотность заполнения 0,8 объема
мы получим что телом шариков будет занято 624 куб\см.

шарик диаметром 3 мм - имеет объем 21,195 мм\куб
площадь - 28,26 мм

итого шариков получается - 2944 штуки.
суммарная площадь - 832 квадратных сантиметра.

Итого. Площадь нихромовой насадки - 16400 см\2.
фарфоровых шарика  - 832 квадратных сантиметра.

разница в 19,7 раза - в пользу проволочной насадки.

разница что то огромная???  проверьте мои расчеты.

По проволоке ты посчитал правильно. С шариками просчитался.

Давай, чтобы не путаться, всё считать в сантиметрах.
Объем одного шарика V= 4/3 Пи R3, при радиусе 0,15 см,
4 : 3 х 3,14 х 0,15х0,15х0,15 = 0.01414 см3
Общее количество шариков - 640 : 0.014= 45260 штук
Площадь поверхности одного шарика - 4 Пи R2, при радиусе шарика 0,15 см, его площадь составит
4 х 3,14 х 0,15х0,15 = 0,2826 см2
Площадь поверхности всех 39000 шаров составит 45260 * 0,2826 = 12790 см2

Значит площадь поверхности тепломассообмена у спиралей будет в 1,28 раз больше, чем у шариков.

Эффективней, но не в 20 раз, а на 28%.

точно. с шариками пролет.  уже ночь была - когда окончательно дорезал насадку.  устал малость.

но еще большим достоинством будет - намного меньшее перекрытие проволокой проходного сечения.
большая устойчивость в работе.

здесь уже процентами не измерить. степень кайфа - от хорошей работы пока в процентах не научились мерять.

 Вопрос для опытных. А никто не пробовал вместо стеклянных и иных шариков использовать отсеянные до нужной фракции  мелкие обкатанные (и не обкатанные) речные камешки. Экология в плюсе, материала хоть завались, возможность выбора размера, формы. Как считаете?

По непроверенным слухам можно использовать битые фарфоровые изоляторы.

Мелкие камешки можно использовать, но очень желательно отобрать одинаковый "калибр" просеиванием через два сита. Калибр нужен примерно 1/10 от диаметра трубы колонны.

По непроверенным слухам можно использовать битые фарфоровые изоляторы.
[/quote]
А как насчет фарфоровых изоляторов размер высота 10мм диаметр 3мм внутреннее отверстие 1мм

Будет работать. Но будет достаточно плотная укладка и как следствие - низкая производительность. Надо пробовать.

Игорь, а вот фторопласт размером внутренний диаметр 8мм наружний 10мм высоту можно нарезать любую от 3мм до 5см, на работе отработанные втулки остаются

Serga
Из фторопласта не получится, уже обсуждали варианта с фторопластовой стружкой. Плохая смачиваемость, следовательно плохая удерживающая способность. Ну и значит тепломассовый обмен будет проходить очень неэффективно.

Но попробовать с фторопластом стоит. Не исключено, что сработает какой-то фактор, коорый мы в наших рассуждениях не видим. Но Не известно в какую сторону он сработает.
Это будут кольца Рашига, правда диаметр 10 мм великоват для наших условий.