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/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / electron / 21767 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-12-30  |  3.2 KB

  1. Xref: sparky sci.electronics:21767 sci.energy:6515 rec.autos.tech:17284
  2. Path: sparky!uunet!cis.ohio-state.edu!zaphod.mps.ohio-state.edu!saimiri.primate.wisc.edu!usenet.coe.montana.edu!news.u.washington.edu!carson.u.washington.edu!whit
  3. From: whit@carson.u.washington.edu (John Whitmore)
  4. Newsgroups: sci.electronics,sci.energy,rec.autos.tech
  5. Subject: Re: Flywheel batteries as EV power source
  6. Date: 30 Dec 1992 23:41:30 GMT
  7. Organization: University of Washington, Seattle
  8. Lines: 61
  9. Message-ID: <1htc3aINNek1@shelley.u.washington.edu>
  10. References: <1goebdINNik@gap.caltech.edu> <77750@ncratl.AtlantaGA.NCR.COM> <30DEC199200153934@pierre.mit.edu>
  11. NNTP-Posting-Host: carson.u.washington.edu
  12.  
  13. In article <30DEC199200153934@pierre.mit.edu> chuck@pierre.mit.edu (Chuck Parsons) writes:
  14.  
  15.     {first point: hypothetical flywheel is more efficient than
  16. a heat engine, approximately three times less energy required}
  17.  
  18.     Good point.  Not quite enough orders of magnitude
  19. to please me (0.5 versus 2), but good point.
  20.  
  21. >  Second mechanical strength of materials is _not_ greater than the
  22. >strength of the chemical bonds forming the material. 
  23. >Consider a thin hoop flywheel. Any flywheel can be thought of as being made
  24. >up of many such hoops. Let the hoop have a fixed cross-sectional area A
  25. >and the average mass of each atom in the material be M.
  26. >
  27. >  The energy stored in each atom of the hoop is E=.5 M*V**2.
  28. >
  29. >  When the hoop spins it tries to pull itself apart. It requires
  30. >  on the order of .25*M*V**2/R  _per_ atom  of force to keep the loop intact.
  31. >
  32. >  The number of atoms in a loop is 2*pi*R/D where D is the spacing between
  33. >atoms. Thus the force required is on the order of
  34. >
  35. >      .25*M*V**2/R  * 2*pi*R/D = .5*pi*M*V**2/D
  36. >
  37. >
  38. >   Which is about 3*E/D! but if E is greater than about 1/3 the
  39. >chemical binding energy then the molecules/material will come apart,
  40. >because enrgy = force * distance
  41. >
  42. >   Since for really bitchin materials the heat of vaporization
  43. >is similar the the binding energy, and because real materials have
  44. >defects and fall apart well before the strain (or is it stress)
  45. >aproaches the atomic limit. The flywheel will at _most_ have
  46. >enough energy to vaporize itself
  47.  
  48.     Not a reasonable expectation, though, that in a FAULT
  49. the failure will always deliver exactly equal strain energy
  50. to all molecules in the whole danged flywheel.  A sensible 
  51. scenario is NOT going to be so obliging: a crack will
  52. develop, a fragment will whizz off (and through the 
  53. containment), then the remainder of the rotor will shake
  54. itself apart.  Not in molecule-sized pieces, but in large
  55. ballistic chunks.  Maybe large enough to have a THOUSAND
  56. molecules in a single fragment.
  57.  
  58.     That means that the energy absorption in bond 
  59. breaking will be roughly in the ratio of volume/area of 
  60. the one-atom and thousand-atom fragments.  This makes
  61. 90% of the energy of the rotor available to do damage.
  62.  
  63.     If you want to get back the energy in the rotor,
  64. you'll have to argue why no chunks come off it, only
  65. individual molecules.  And, if the chunks that come off
  66. are LARGE, like bits of visible fluff, it's gonna
  67. be multibillion atom fragments that one must figure on.
  68. With a billion atoms in the chunk, the bond energy can
  69. only take 0.1% of the energy you need to absorb.
  70.  
  71.     John Whitmore
  72.  
  73.  
  74.