Sprawność energetyczna silnika turbospalinowego - czy da się poprawić?

[AMC]

Witam Panów,

 

moja wiedza na temat silników turbospalinowych nikłą jest... Za to łaknienie - przemożnym !

 

Z deklarowanych przez niektórych producentów parametrów konkretnych jednostek małogabarytowych silników można z grubsza obliczyć ich sprawność,

która nie jest wymieniana na liście, jako że jest to parametr jako taki zazwyczaj dla modelarza nieistotny.

 

W oparciu o w/w listę dla śmigłowcowego, dwuwałowego WrenPower 44i obliczona z grubsza sprawność dla mocy max. wynosi... 4,7% (cztery i siedem

dziesiątych). Na pierwsze wrażenie to mizeria rozpaczliwa, ale zważywszy znane mi okoliczności dla tak małej maszyny, to i tak chyba nie jest żle.

 

A czy mogłoby być lepiej? Czy są znane środki, czy też rozwiązania konstrukcyjne bądź też modyfikacje mogące poprawić ten wynik? Wiadomo, że

coś za coś.

 

Czy ktoś ze specjalistów obecnych na Forum mógłby mi coś w tej materii podpowiedzieć?

 

Z góry dziękuję za wszelkie wskazówki

[bjacek]

Jestem ciekawy, w jaki sposób Kolega obliczył tę sprawność, ponieważ jej wyznaczenie jest niełatwe i zależy od przepływu powietrza przez silnik. Producent nie podaje parametrów silnika, które są niezbędne do jej wyznaczenia. To nie jest tylko energia spalania vs. ciąg lub jego zmiana. Oto cytat z referatu panów Orkisza i Jakubowskiego z Politechniki Rzeszowskiej: "stosowanie definicji sprawności cieplnej, wyrażającej stosunek zmiany jednostkowej energii kinetycznej strumienia (...) do ilości ciepła doprowadzonego w paliwie do komory spalania, wykazuje nieracjonalność jej stosowania (...). Wyrażona w ten sposób sprawność przyjmuje wartości ujemne, podczas gdy silnik jeszcze pracuje efektywnie z termodynamicznego punktu widzenia. Zastosowanie prędkości wypływu spalin, powstałej w wyniku zupełnego ich rozprężenia do ciśnienia otoczenia, powoduje, że sprawność cieplna przybiera fizycznie interpretowalne wartości i przebieg ich zmian." Proponuję lekturę -> http://www.ilot.edu.pl/KONES/2000/01/22_JOK2000.pdf. Gdyby sprawność silnika odrzutowego rzeczywiście była na poziomie 4,7%, to jego stosowanie mijałoby się z celem

[AMC]

 Bjacek , a zerknąłeś sobie chociaż na ten silnik? Jest na WrenPower, parametry też tam.

 

 To nie jest silnik odrzutowy, lecz dwuwałowy turbospalinowy śmigłowcowy. Producent podał moc górną i jednostkowe zużycie paliwa, wobec czego wyliczenie

sprawności w oparciu o te dane jest zadaniem nietrudnym. Przyjąłem realne 36 MJ/dm^3 przy 0,87kg/dm^3 dla JET A1. Jeżeli interesuje Cię kompletne obliczenie,

to chętnie zamieszczę, tylko mam pewne obawy... Nie wszyscy to lubią...

 

Przedstawione przez Ciebie powyżej okoliczności są jak najbardziej słuszne i połknąłem to jednym tchem. Bardzo dziękuję za link, są to pyszne kąski...mniaaamm !

Gdybyś znał coś jeszcze, zwłaszcza nt. śmigłowcowych, to postaram się jakoś odwzajemnić .

 

Dawno nie update'owałem nomenklatury, jakby co to wyprostuj. Ale sądzę, że i tak zrozumiemy się bez trudu ...

[bjacek]

Pomyliłem silniki, ale cieszę się, że chociaż przydał się referat . Nie jestem specjalistą, Ot po prostu lubię fizykę. Ale wracając do tematu. Podniesienie sprawności silnika cieplnego polega na obniżeniu temperatury źródła dolnego i podwyższeniu temperatury źródła górnego. W "dużych" silnikach stosuje się w tym celu chłodzenie międzystopniowe. Ma to swoje wady i zalety. Sprawność poprawia też stosowanie wielu wałów i połączonych z nimi sprężarek, dlatego te Twoje obliczenia wydają mi się bardzo ciekawe, ponieważ moim zdaniem powinno wyjść co najmniej 40-kilka procent, a u Ciebie jest o rząd mniej. Niestety, dziś nie jestem w stanie tego sprawdzić - wczorajsze loty zaowocowały dzisiejszym przeziębieniem, głowa pęka w szwach

[AMC]

Jak to dobrze, inaczej nie poznałbym tego referatu !

Też lubię fizykę, na tyle ile ją znam, czyli szczęśliwie wiele jeszcze przede mną .

 

Pamiętam jeszcze, że sprawność obiegu silnika tłokowego zależy też wprost od stopnia sprężania czynnika. Przypuszczam, że dotyczy to także silników

przepływowych, bo czemu miałoby nie? Proces podobny, tyle że nie cykliczny, a ciągły.

 

Nie wiedziałem, że w tych silnikach praktykuje się intercooling. Jak konstruktorzy sobie z tym poradzili?

 

Czytałem chyba u p.Witkowskiego, że duże silniki śmigłowcowe, takie po kilka tysięcy kilowatów, są sprawnościowo zbliżone do nienajgorszych tłokowych ZI

(z zapłonem iskrowym), czyli ok.20%. Z rozpoznania zamieszczonych tam danych wynika, że im większy silnik, tym wyższa sprawność. Podobnie jak odnośnie

tłokowych. Ciekawe, że elektrycznych też.

 

Jak troszkę wydobrzejesz, czego Ci życzę - oby choćby zaraz, to wrócimy do tych rachunków .

 

40-kilka procent... ba, chciałbym... Byłoby ponad godzinę latania ciężkim sprzętem na literku paliwka... Aaaach...

[bjacek]

Temat turbiny gazowej jest dosyć dobrze, skrótowo, zaprezentowany w Wikipedii https://pl.wikipedia.org/wiki/Turbina_gazowa. Tam też możesz przeczytać wzmianki o sposobach podnoszenia jej sprawności. No i meritum - czymś innym jest sprawność wewnętrzna turbiny i jej komponentów, a czymś innym sprawność zewnętrzna. Wydaje mi się jednak, że ta nasza dyskusja niewiele Ci pomogła (?). Oprócz PDFa nt. silników lotniczych to nie było w niej - przynajmniej z mojej strony - żadnych konkretów. Ot takie teoretyzowanie . Nie podpowiedziałem Ci jak podnieść sprawność i przyznam się, że w takich warunkach eksploatacji, jakie musi znieść turbina, bałbym się jej dotykać. Z drugiej strony trzeba też zadać sobie pytania związana z niezawodnością i ciężarem (w sensie - w kg) tego rozwiązania i czy osiągnięta poprawa sprawności to rekompensuje? Patrząc na liczbę problemów do przezwyciężania chyba lepiej skupić się na konstrukcji śmigłowca. Wykonać go lekko i z nowoczesnych materiałów.

[AMC]

Otóż bardzo pomogła, choćby przez samo zaistnienie. Ten referat z PDF-a pożarłem na raz, cenny. Skutkiem tej lektury był proces myślowy (hmmm... tak to

umownie nazwijmy...), zasadzony na pytaniu : jakiej mocy potrzeba, aby utrzymać w powietrzu dany ciężar? Wymyśliłem sposób (wzór) na obliczenie, ale

ciekawy jestem Twojego zdania. Sprawność urządzenia sprawczego pomijamy, zakładamy czysty przypadek.

 Co Ty na to?

 

Do cioci Wiki zaraz sobie zajrzę, dzięki .