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/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / electron / 21720 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-12-30  |  4.0 KB

  1. Xref: sparky sci.electronics:21720 sci.energy:6497 rec.autos.tech:17241
  2. Newsgroups: sci.electronics,sci.energy,rec.autos.tech
  3. Path: sparky!uunet!think.com!enterpoop.mit.edu!bloom-picayune.mit.edu!pierre.mit.edu!chuck
  4. From: chuck@pierre.mit.edu (Chuck Parsons)
  5. Subject: Re: Flywheel batteries as EV power source
  6. Message-ID: <30DEC199200153934@pierre.mit.edu>
  7. News-Software: VAX/VMS VNEWS 1.4-b1  
  8. Sender: news@athena.mit.edu (News system)
  9. Nntp-Posting-Host: pierre.mit.edu
  10. Organization: MIT Lab for Nuclear Science
  11. References: <1992Dec15.194558.2556@adobe.com> <1992Dec16.192456.6261@news.cs.brandeis.edu> <1goebdINNik@gap.caltech.edu> <77750@ncratl.AtlantaGA.NCR.COM>
  12. Date: Wed, 30 Dec 1992 05:15:00 GMT
  13. Lines: 81
  14.  
  15. In article <77750@ncratl.AtlantaGA.NCR.COM>, mwilson@ncratl.AtlantaGA.NCR.COM (Ma writes...
  16. >In <BzE2oz.I4H@ns1.nodak.edu> csmith@plains.NoDak.edu (Carl Smith) writes:
  17. >|I am not going to argue the above point, but consider this.  If you are
  18. >|going to measure danger by the amount of stored energy, then which is
  19. >|more dangerous when it explodes?  A flywheel that has enough energy to 
  20. >|move a car 100 miles at freeway speeds, or a tank of gasoline with enough 
  21. >|energy to move a car at greater-than-highway speeds for 300 miles?
  22. >Except that under rare circumstances, gas tanks don't explode, they burn.
  23.  
  24. >|The point I am trying to make is that flywheels may be dangerous, but driving
  25. >|around with 20 gallons of gasoline strapped to the bottom of your car in a
  26. >|thin sheet metal container is A LOT MORE dangerous.  But we consider that 
  27.  
  28. >Now if the flywheel fails, all of the energy will be dumped in a matter
  29. >of milliseconds.  While there may be more energy in the gas tank, the
  30. >time compression makes the effects of the flywheel failure much more
  31. >dramatic.
  32. >-- 
  33.  
  34.   People have been considering this problem from the standpoint of
  35. how much energy a gas powered car uses and missing a few points.
  36.  
  37.  First a car engin is only about 25% efficient under good running conditions.
  38. electric systems can be 95% efficient. 75% efficient should be redily 
  39. obtainable so divide gasoline_energy by three.
  40.  
  41.   Second mechanical strength of materials is _not_ greater than the
  42. strength of the chemical bonds forming the material. 
  43. Consider a thin hoop flywheel. Any flywheel can be thought of as being made
  44. up of many such hoops. Let the hoop have a fixed cross-sectional area A
  45. and the average mass of each atom in the material be M.
  46.  
  47.   The energy stored in each atom of the hoop is E=.5 M*V**2.
  48.  
  49.   When the hoop spins it tries to pull itself apart. It requires
  50.   on the order of .25*M*V**2/R  _per_ atom  of force to keep the loop intact.
  51.  
  52.   The number of atoms in a loop is 2*pi*R/D where D is the spacing between
  53. atoms. Thus the force required is on the order of
  54.  
  55.       .25*M*V**2/R  * 2*pi*R/D = .5*pi*M*V**2/D
  56.  
  57.  
  58.    Which is about 3*E/D! but if E is greater than about 1/3 the
  59. chemical binding energy then the molecules/material will come apart,
  60. because enrgy = force * distance
  61.  
  62.    Since for really bitchin materials the heat of vaporization
  63. is similar the the binding energy, and because real materials have
  64. defects and fall apart well before the strain (or is it stress)
  65. aproaches the atomic limit. The flywheel will at _most_ have
  66. enough energy to vaporize itself, probably much less. The flywheel
  67. and enclsoure (assuming the enclosure mass is greater thant the flywheel)
  68. only has to get hot it doesn't have to vaporize.
  69.  
  70.  
  71.   Relating this to the previous arguments I think the following
  72. numbers are plausable.
  73.  
  74.  
  75.   6 gallons of gas *50mpg =300 miles range
  76.  
  77.   6gallons *.25/.75 = 2gallons  equivalent energy (assuming 25% vs 75% eff.)
  78.  
  79.   2gallons*2.7kg/gallon=  5.4 kilograms of gas 'energy'
  80.  
  81.   5.4kg/.02 = 270kg flywheel if  
  82.  
  83.         chemical_energy_density/pratical_mechanical_energy_density=50
  84.  
  85.  
  86.    Add another 270kg of shelding and you have a mass comparable
  87. to a gasoline engine or the batteries in an electric car. Properly
  88. designed it will get damn hot but need not explode when it fails.
  89.  
  90.  
  91. Regards, Chuck@pierre.mit.edu
  92.