Стенд и оборудование для испытаний и измерений VIII

О! Сергей, притащи с помойки большой огнетушитель, покрась его не красным, приделай к нему шланг. И всё, можешь говорить, что ремонтируешь компрессор и иногда стравливаешь давление)))) А дым - от костра))).

Non-conformist> Тонкую не тонкую, но металлическую спиральную стружку можно найти всякую

Точно, надо поискать.

Non-conformist> Я бы попробовал перегородить канал несколькими (10+) ПЛОСКИМИ сетками

А чем они помогут? Металлическая сетка помогает, если её масса намного больше массы дыма/газов и у неё большая удельная поверхность, тогда она может этот дым и газы охладить и задержать на себе твёрдые частицы за то короткое время, пока газы проходят через сетку.

Качественно распылённая вода - это как раз то, чего я хотел, но пока не нашёл, чем качественно распылить. Хорошо бы поставить 10-20 форсунок, но где их взять? Есть идеи?

Serge77> А чем они помогут?
А разве скорость газов плоские сетки не понизят?

Serge77> Хорошо бы поставить 10-20 форсунок, но где их взять?
Бытовые распылители для воды. Там очень простая конструкция, наподобие мотора со свистулькой, который здесь обсуждался не так давно. Тонкое отверстие, через которое продавливается вода, и через какой-то промежуток - еще одно почти такое же отверстие. Второе отверстие сделано в стенке накидной заглушки, которая накручивается на первое отверстие. Я сильно не смотрел, но могу, если надо. На выходе получается очень мелкая, медленно оседающая морось. Т.е. распыление получается именно давлением воды, а не эжекцией воды воздухом.

Serge77> Хорошо бы поставить 10-20 форсунок, но где их взять? Есть идеи?

Центробежные форсунки. Это ж классика у ракетчиков!!!
Если вода с давлением несколько атмосфер, капли получатся очень мелкие.

Non-conformist> А разве скорость газов плоские сетки не понизят?

Скорость понижать не надо, иначе дым попрёт в обратную сторону, ему же надо куда-то деваться. Если его что-то будет тормозить спереди, он пойдёт назад.
Нужно, не тормозя, успеть охладить и поглотить твёрдые частицы. Т.е. нужно или очень много сетки из тонкой проволоки с относительно крупными ячейками или много тонкораспылённой воды. Второе мне кажется лучше.

Non-conformist> Бытовые распылители для воды.

Это ручные на поллитра типа пшик-пшик? Думал о таких, оставил на потом, если душа не хватит. Таких нужно штук 20.

Конструкция там такая, как ты пишешь, только между двумя отверстиями есть пластинка с косыми насечками.

Xan> Центробежные форсунки. Это ж классика у ракетчиков!!!

Я в курсе, но где их взять много и дёшево?

Serge77> Я в курсе, но где их взять много и дёшево?
Таки сделать. Дырочки выточить-насверлить, а вкладыши с насечками отлить из экосидки. Имхо нужна именно водяная ПЫЛЬ, душ - это профанация. Но я не уверен, что твоего давления воды хватит для мелкого распыла.

Serge77> Я в курсе, но где их взять много и дёшево?

Делали самоделки.
В болванке сверлится тонким сверлом дырка, потом толстым рассверливается так, чтоб от тонкой дырки осталось как можно меньше (меньше будут потери).
В дырку вставляется пластмассовая "таблетка" с косыми прорезями. Диаметр подбирается, чтоб плотно вставлялась и не болталась.
Отношение сечения прорезей к сечению выходной дырки задаёт степень закрученности струи.
Можно (для фанатиков) прорези делать гидродинамически гладкими - широкий закруглённый вход, узкий острый выход.

Можно сделать одну "таблетку", залить силиконом, а когда высохнет, организовать серийное производство из эпоксидки.

Прорезей можно делать мало: 1, 2, 3.
И чем косее, тем лучше.

Xan> Делали самоделки.

Действительно просто, можно сделать из короткого болта и поввинчивать вдоль трубки.

Сергей, что-то ты слишком мудришь только чтобы отбрехаться от соседей. В месте выходя дыма поставь железную бочку с дырой в дне, накидай туда железного хлама. Ну, дымит бочка, ну, и что? Мусор жгу!

Отбрехаться можно конечно, но хочется не только движки по 10г жечь, но всё-таки до 50-100 дойти. А тут дыма будет столько, что на мусор не похоже ;^))

Да и на даче я же не один, на жену и дочку тоже не хочется дыметь.

Все правильно он делает имхо. Дым - основной демаскирующий фактор. У меня та же проблема. Не спрашивают, правда, но и явно не в восторге. У меня яма сливная (канализация) - цилиндр диаметром два и глубиной три метра. Только вырыли, так что пока совершенно пустая. Выложена из кирпича, с плавным сужением к люку диам. около 60 см; сужение начинается примерно от двух третей высоты цилиндра. Ежели этот люк "запереть" водяной пылью, то думаю, что ничего не будет заметно даже при моторе на полкило карамели. Ни по звуку, ни по дыму...

Если взять большой теплоизолированный мешок с воздухом и сжечь в нём двигатель:
При сжигании 100 граммов карамельки получится около 28 литров газов (азот и углегаз при нормальных условиях).
Плюс, выделившееся тепло (464 килоджоулей) нагреет воздух в мешке, который расширится на 1360 литров.
Итого, объём возрастёт почти на полтора кубометра.
Это минимальное количество дыма (размер облака), которое получается при сжигании движка "на свободе".

Если в эту смесь испарить 180 граммов воды, то получится 310 литров водяного пара (при 100 градусах). Это вместо 1360 литров воздуха, у которых вода заберёт тепло.
Ну а если воды вылить очень много, то получится всего 28 литров выхлопа.

Поэтому я и думаю, что надо сделать колодец, и заранее включать воду, чтоб воздух в нём наполнился капельками воды.
При работе двигателя струя будет перемешивать воздух, который "реагируя" с капельками будет отдавать им тепло.
Чем больше объём колодца, тем дольше воздух будет в нём мотыляться, больше охладится, и меньше получится выхлопа, который надо выпускать на улицу.

PS
Если выхлоп из колодца будет достаточно холодный, то его можно в полиэтиленовый мешок пустить. Купить метров пять полиэтиленовой плёнки, которая в виде трубы и - щястие!

Xan> Ну а если воды вылить очень много, то получится всего 28 литров выхлопа.

Вот именно на это я в идеале и надеюсь. Плюс вода поглотит дым. Конечно, для этого нужно максимально тонкое распыление воды.

Если кто теорию знает и справочник имеет, проверьте на предмет ошибок.
Чёго это я здесь насчитал.
Все единицы в СИ.

Скорость падения капли в воздухе:

v = rho * g * (2 * R² / 9 / n)

R = 0.000005 — радиус капли 5 микрон
R² = 0.000000000025
n = 0.0000172 — вязкость воздуха при 20 градусах
rho = 1000 — плотность воды

1000 * 9.81 * (2 * 0.000000000025 / 9 / 0.0000172) = 0.00317 м/с = 3.17 мм/с


Время температурной релаксации капли:

t = (теплоёмкость_воды / теплопроводность_воздуха ) * R² / 3

t = (4185000 / 0.026) * 0.000000000025 / 3 = 1.34 мс


Конец теории.


А теперь практическая табличка для капель разных диаметров:

Диаметр капли (мм);
скорость падения (мм/с);
время тепловой релаксации (мс);
путь, который проходит капля за время тепловой релаксации (мм).

_d_ __v__ _t_ __x__
0.01 3.17 1.34 0.004
0.02 12.7 5.37 0.068
0.05 50.7 21.5 1.087
0.10 203. 85.8 17.40
0.20 812. 343. 278.4

Ну, похоже, что мельчить до 10 микрон особого смысла нет, разве что пытаться заранее заполнить плотным туманом всю установку. К тому же, хотя в идеале для 10 микрон достаточно всего одной атмосферы (диаметр_капли * давление = константа), я не помню, чтоб удавалось получить капли, оседающие со скоростью всего 3 мм/с.

0.2 мм - слишком быстро падает и слишком медленно охлаждает. Будет бестолку оседать на стенки и дно.

А вот около 0.05 мм — в самый раз. Можно сделать густой туман, который держится несколько секунд и охлаждать будет быстро.

Ну, всё равно лучше стараться измельчать тоньше!

Очень интересные расчёты. Но они не совсем правильны по поставленным условиям.
Такая модель предполагает, что капли свободно падают в неподвижном воздухе. А на самом деле воздух(выхлоп) весьма быстро движется, а значит очень мелкие капли просто сдует, они улетят с фронтом выхлопа и основная часть выхлопа ничем не охладится.

Картина такая: вдоль оси Х идёт выхлоп, на некотором расстоянии от оси установлены форсунки, дающие струю капель в направлении выхлопа перпендикулярно оси Х. Вопрос - капли какого размера долетят до оси выхлопа? Очень мелкие капли будет сдувать сразу при выходе из форсунки. Слишком крупные капли пролетят сквозь выхлоп, отняв мало тепла. Значит где-то есть оптимум. Какой?

Serge77> Картина такая: вдоль оси Х идёт выхлоп, на некотором расстоянии от оси установлены форсунки, дающие струю капель в направлении выхлопа перпендикулярно оси Х. Вопрос - капли какого размера долетят до оси выхлопа? Очень мелкие капли будет сдувать сразу при выходе из форсунки. Слишком крупные капли пролетят сквозь выхлоп, отняв мало тепла. Значит где-то есть оптимум. Какой?
Не вдаваясь в ваши расчёты, только замечу из опыта. Мне часто доводится делать испытания движков в мокрую и туманную погоду (горы вокруг и озеро в 100 м). Так вот вот дым стоит в воздухе и не расходится именно при повышенной влажности. То есть влага абсорбирует частицы дыма и не даёт ему расширяться. Дело за малым: собрать в "мешок" этот кусок вонючего дымного тумана. В тоннеле, который ты собираешься делать, главным фактором, определяющим всю "погоду" внутри, будет скачок давления, уплотнение, ударная волна от реактивной струи. Она как поршень пройдёт по тоннелю и оставит разряжение внутри... В этот момент важно дать нужное направление остаткам выхлопа, оставшимся в виде дыма и горячих газов. Кроме того, добиться, чтобы волна уплотнения не отразилась от препятствия и не вернулась бы обратно. Должна быть предусмотрена, как система принудительной инжекции свежего воздуха из атмосферы со стороны стенда, чтобы подпихнуть дым дальше по тоннелю так и резервуар с расширителем-поглотителем, куда этот дым должен уйти. Таким образом, водяные форсунки должны ещё создавать тягу, находясь не внутри, а чуть снаружи. Как инжекционная горелка. А скачок давления или ударную волну нужно разбивать сначала в лабиринте, затем в поглотителе. См. схему выше. По сути у тебя получится некая камера с форсунками и горелкой-воспламенителем. Как большой ГРД. Я думаю, что у тебя многое прояснится, когда испытаешь в простейшем варианте первый мелкий движок.

a_centaurus> дым стоит в воздухе и не расходится именно при повышенной влажности. То есть влага абсорбирует частицы дыма

Наоборот, частицы дыма (карбонат калия очень гигроскопичен) поглощают влагу из воздуха при высокой влажности, становятся тяжелее и холоднее, поэтому не поднимаются вверх.

Serge77> Плюс вода поглотит дым. Конечно, для этого нужно максимально тонкое распыление воды.

М-да. А на практике всё совсем наоборот. Шли мы после испытания Р-40-4 и по пути как торцевик сожгли шашку от Р-40-3, в которой секторная оправка застряла. Так вот тогда была влажность очень высокая в воздухе. За почти 10мин горения мы прошли метров 300 и весь лес был в дыму. Причем дым не только не развеивался, а казалось становился всё больше. В итоге вышли мы на дорогу и она вся была в дыму со стороны леса, а со стороны города нет. Примерно площадь 500м на 500м была задымлена где-то на полчаса какими-то 150г моего топлива.

По мне так частицы дыма в выхлопе, растворяясь в мелких каплях воды или набирая влагу из влажного воздуха, становяться только больше в размере.

Serge77> Наоборот, частицы дыма (карбонат калия очень гигроскопичен) поглощают влагу из воздуха при высокой влажности, становятся тяжелее и холоднее, поэтому не поднимаются вверх.

Да, конечно, наоборот. Твёрдое вещество, рассеянное в воздухе, поглощает влагу. Оговорился. Хотя... Абсорбировавшие воду частички дыма должны либо упасть на землю (то есть их размер и вес должен быть сравнительно большим) либо принудительно собраны с помощью какого-то поглотителя. В случае тумана и безветренной погоды они висят в воздухе. Причём слишком крупные капли абсорбироваться не будут (поэтому сильный дождь дым не прибивает). А сами растворять твёрдые частицы не смогут из-за поверхностного натяжения. Поэтому надо искать середину. Почему бы нам не посмотреть устройство систем автоматического пожаротушения и дымопоглотителей? Всё давно изобретено.
Вот, на скорую руку нашёл в поисковике (USA). Посмотри. Только надо зарегистрироваться.
http://www.freepatentsonline.com/3665681.pdf

В прошлые выходные испытал стенд. Приготовил 4 бессопловика, сделанных из гильз 12 калибра. Залил капсюльное отверстие эпоксидкой, залил топливо и вставил стержень. Двигатели с разным количеством топлива (20-30г), чтобы было разное количество дыма ну и для науки какой-то материал ;^))
Запись сигнала с генератора вёл на цифровой диктофон, на фото он спрятан в круглую чёрную бакелитовую баночку слева. Гораздо удобнее, чем с ноутбуком.

Результаты. Дыма и звука заметно меньше, чем без бункера. Движки такого размера можно спокойно испытывать. Но для 100г топлива не годится, нужно совершенствовать. В эти выходные сделал расширение в 2 раза и начал копать траншею, в ней сделаю какой-то лабиринт. Сверху вместо жести положу волнистый шифер, а над самым двигателем - жесть со звукоизоляцией (поищу фанеру, коврики и т.д.). По бокам кирпичи присыплю землёй, а то между ними довольно много щелей, звук выходит. Можно будет и на шифер земли насыпать. В общем, возможностей много.

Ещё наблюдение: после испытаний снял жестяные крышки с бункера и увидел, что много воды долетало до самого конца бункера, а сам распылитель добивает только до середины. Значит реактивная струя уносит много воды, при этом, надеюсь, капли разбиваются и как-то взаимодействуют с потоком.

Испытал распылитель из бытовой пшикалки. Подключил к насосу - не хватает давления. Расход очень маленький, распыления никакого. А от руки распыляет почти в туман, капли медленно оседают.

Serge77> В прошлые выходные испытал стенд.

Аналогично в прошлые выходные тоже испытал стенд:

На первом же испытании!!! ну что за ...!!!

У тебя на датчике электроника, значит нужно защищать. У меня пару раз были аварии движков, только скотч на датчике обгорел. После этого промыл, перекалибровал и всё.