Малые ТВД и их перспективы

s.t.>> Это я понимаю, но речь то за микротурбины. Т.е. и в микротурбинах выжимается весь потенциал, а мизерный КПД, весь на совести разного рода потерь из-за неоптимальной аэродинамики?
Monya> Ну да, как-то так

Микротурбины вообще отдельная большая тема. У нас в КуАИ/СГАУ ею завкафедрой Теории авиадвигателей Кныш Юрий Алексеевич плотно занимался. Для меня кафедра была не профильная, но те нюансы что он нам балбесам рассказывал и показывал, и связанные с огромным числом оборотов => скоростей - весьма впечатлили.

DustyFox> Микротурбины вообще отдельная большая тема. У нас в КуАИ/СГАУ ею завкафедрой Теории авиадвигателей Кныш Юрий Алексеевич плотно занимался. Для меня кафедра была не профильная, но те нюансы что он нам балбесам рассказывал и показывал, и связанные с огромным числом оборотов => скоростей - весьма впечатлили.
Да, там море тонкостей и парадоксов. Газодинамика отличается иногда весьма существенно. Я тоже всего уже не упомню. А турбины и лопаточные машины изучал в приложении к ТНА ЖРД в ХАИ. Там конечно хитожопыхмудрых конструкций поболе, чем авиадвижках применялось - видимо потому, что традиций поменьше. На ТНА ЖРД старых советских ЗРК (там как раз по весу и габаритам все ужато, требования к КПД суровые) иногда такие конструкции хитрые встречались - непонятно как работали. Но, ЧСХ, работали, и с приличными параметрами.

s.t.> И что? До 40 годов ГТД вообще не было
Может еще и средневековье вспомнишь?

Bredonosec>> угу. именно, потому что сжимать воздух против его инерции нерационально от слова вообще.
Monya> Ну так в расширяющемся канале дозвуковой поток тормозится. Ускоряется он в сужающемся.
(терпеливо) я помню, вода мокрая. Но расширение канала никак не говорит, что поток должен быть центростремительным.

Bredonosec>> стоп-стоп-стоп. Как это ускоряется, отдавая энергию? Отдавая энергию, замедляться должен.
Monya> Ну как в реактивном двигателе - поток газа ускоряется в сопле. Реактивный двигатель же дает тягу (энергию)?
Поток отдаёт энергию, передавая импульс расширяющемуся соплу.
А нам в турбине нужна передача энергии колесу турбины.
Давай всё-таки котлеты налево, мухи направо, тарелку под котлеты

Monya> Вот блин. Охлаждатся ему не с чего.
Как это не с чего? Он совершает работу. Отдаёт энергию. А температура - это интегральное обозначение средней скорости частиц или их энергии.
Думаешь, если с турбины снять нагрузку, температура на выходе останется той же? Шиш. Подскочит. При всё той же неизменной геометрии.

>В расширяющемся канале поток тормозится. Далее, по закону сохранения энергии
А у нас неприменим закон сохранения, поскольку мы эту энергию отнимаем. На вращение компрессора. Не дух же святой ему подводит энергию, которую он тратит на сжатие

Monya> Ну потому, что движется и вдоль оси и вдоль радиуса. А классическая теория рассматривает либо осевые, либо радиальные лопаточные машины. Для первых перемещением вдоль радиуса пренебрегается, для вторых - вдоль оси вращения. А тут оба присутствуют в значимых величинах.
Стоп-стоп-стоп. Откуда отличия-то? Вот есть у тебя центробежный компрессор, так? Там ты движение воспринимаешь как радиальное, пусть оно и не совсем такое - там и осевого есть. Теперь представь тот же радиальный компрессор, только лопасти крыльчатки к границам колеса не снижай, а оставь постоянной высоты. Оппа! канал расширяющийся, движение радиальное. Что тут не так? Где надо вносить трехмерность?

Monya> Еще раз. Так расширение газа возможно только в сужающемся канале для адиабатного процесса.
эээ... тебе не кажется, там некоторое противоречие в словах?

Monya> Плотность газа невелика, массовые центробежные силы, соответственно тоже. А вот течение газа через диффузор (расширяющийся, с замедлением) сопровождается еще к тому же и достаточно ощутимыми потерями.
Ну, положим, a=V²/R. V=2piR*n. R возьмем за 10 см для ровного счета, обороты - сколько там? В среднем пишут от 50 до 150, возьмем 120 тыс/мин или 2000 в секунду.
V=1256,63 м/с.
Ускорение - 15791367 м/с2
При таких ускорениях пусть он жрет всего 1 кг (чуть менее кубометра) в секунду, силы получаются чудовищными, и тратить топливо на их преодоление просто глупо.
Можно размеры подкорректировать, но тем не менее порядок величин вполне понятен. Этим пренебрегать нельзя.

Monya> Да, такая штука неподготовленного чела слегонца приводит в изумление. Но в принципе и закон Бернулли на первый взгляд кажется парадоксом
не, ты давай лучше по научному ) сусликами и призывами к вере мы далеко не улетим
с бернулли всё просто: сумма энергии потока неизменна. Увеличили кинетическую её часть - фактически упорядочили движение молекул вдоль оси потока - меньше энергии осталось на поперечные ака статическое. профит.
В твоём случае как обьяснишь?

Monya> Вообще есть достаточно книжек по теории лопаточных машин. Но там минимум - 3-4 курс ВУЗа соответствущего (то еесть предполагается основательные познания в газодинамике и теплопередаче). Так, чтоб на пальцах - сложно
не, так нечестно ) В книжку/гугл и дурак послать сумеет ))
я-то не посылаю, когда объясняю что-то.

Bredonosec> (терпеливо) я помню, вода мокрая. Но расширение канала никак не говорит, что поток должен быть центростремительным.
Так, сначала. В классической радиальной машине канал по определению расширяется от центра к периферии колеса. Геометрия, блин.
Bredonosec> Bredonosec>> стоп-стоп-стоп. Как это ускоряется, отдавая энергию? Отдавая энергию, замедляться должен.
Monya>> Ну как в реактивном двигателе - поток газа ускоряется в сопле. Реактивный двигатель же дает тягу (энергию)?
Bredonosec> Поток отдаёт энергию, передавая импульс расширяющемуся соплу.
Вот и рассматривай межлопаточные каналы как сумму сопел. Чем они в принципе и являются. У активных высокоскоростных турбин даже направляющий аппарат выполняется иногда в виде сопел Лаваля:

Bredonosec> А нам в турбине нужна передача энергии колесу турбины.
Bredonosec> Давай всё-таки котлеты налево, мухи направо, тарелку под котлеты
Ну я же рисовал картинку чисто реактивной турбины - два сопла отбрасывают поток по касательной к окружности вращения.
Опс, пардон, остальное может завтра допишу (заодно теорию может подвспомню, забыл уже порядочно ) - реально, канализация блин наглухо забилась, родные бузят пошел пробивать. Полная ванна воды - и не сходит

Monya> Так, сначала. В классической радиальной машине канал по определению расширяется от центра к периферии колеса. Геометрия, блин.
ну, геометрия вообще-то говорит, что помимо диаметра колеса есть и высота лопаток.
А по поводу радиальных машин - обеспечить дебет воздуха на расширенный канал можно только снижением его скорости. Если одна ступень - еще понятно, а если несколько, то снижать особо некуда дальше. Расход на турбине нечем будет обеспечивать. В осевых машинах, если помнишь, по мере продвижения по компрессору, канал сужается, а не расширяется.

Monya> Вот и рассматривай межлопаточные каналы как сумму сопел.
а у нас задача в чем? в реактивной тяге или в получении энергии с вала? Если первое, то всё ок, если второе, то не очень..

Существуют ли турбины, отличные от Парсонса и Лаваля, может подобные центробежным компрессорам? Цена и немасштабируемость турбины - один из основных затыков с мелкими ГТД.

Monya> Опс, пардон, остальное может завтра допишу (заодно теорию может подвспомню, забыл уже порядочно ) - реально, канализация блин наглухо забилась, родные бузят пошел пробивать. Полная ванна воды - и не сходит

Monya

Черт с ними с турбинами (центробежными в особенности) !

С канализацией-то что?

Хть в "гадостях жизни" отпишись.


Шоб не офф

Invar> Шоб не офф
Invar> http://bastion-karpenko.ru/VVT/MSB-2_04.jpg

Что странно, в статье на Педовикии про Дхрув нет ни единого слова про МС-500В. Это у них какая-то фантазия была, или это было совместное предприятие с Турбомеккой?

Invar>> Шоб не офф
Invar>> http://bastion-karpenko.ru/VVT/MSB-2_04.jpg
zaitcev> Что странно, в статье на Педовикии про Дхрув нет ни единого слова про МС-500В. Это у них какая-то фантазия была, или это было совместное предприятие с Турбомеккой?


Сомнительно, что зшло сколь либо далеко, но сам себя не предложишь похвалишь... Не зрекаюсь,впрчем

Но местный (МАКовский) сертификат во всяком случае имеется:

s.t.>> И что? До 40 годов ГТД вообще не было
yacc> Может еще и средневековье вспомнишь?
Да сколько угодно. Я к тому, что проблему с низкими давлениями на компрессоре микротурбины вполне можно решить используя объемную машину. Тем более, что это большие объемные машины тяжелые, а мелкие вполне себе легкие. Ну и плюс ко всему, если использовать "мокрый" вариант, то и проблему уплотнений решаем. Рост давления все же не настолько высок, чтобы вызывать воспламенение в тракте сжатия, а сжатый газ чистить уже не надо, мы же не колесо накачиваем, а как раз в камеру сгорания подаем. Т.е. возможно, даже смесеобразование возложить на компрессор.

s.t.> Да сколько угодно. Я к тому, что проблему с низкими давлениями на компрессоре микротурбины вполне можно решить используя объемную машину.
И проблема двигателей легковых автомобилей тоже решается объемной машиной!

Кроме давление есть еще один важный параметр - расход.
Может матчасть сначала подучишь? - при каких диапазонах какие типы используются и почему.

s.t.> Да сколько угодно. Я к тому, что проблему с низкими давлениями на компрессоре микротурбины вполне можно решить используя объемную машину.
прежде чем писать такие заявления, неплохо б подучить физику хотя бы в минимальных обьемах.
То, что на сжатие тратится энергия сжигаемого топлива, вы не забыли? То, что "лишний" сжатый воздух выкидывать == выкидывать топливо, вы не подумали?
То, что возить лишний массогабарит на себе == опять расход, вы не подумали?

Invar> Черт с ними с турбинами (центробежными в особенности) !
Ну зачем же так с турбинами
Invar> С канализацией-то что?
Invar> Хть в "гадостях жизни" отпишись.
Немного офф: Таки пробил. Ну а что - хрущоба 68 года издания. Отсюда и все прелести. А тут еще и работа навалилась - объект сдаем (Новый год жеж). Вот и сидел три недели до 10-11 вечера. Здоровья только на помыться, пожрать и упасть оставалось. Офф off
Ну а по центростремительным турбинам - смотри аттач (нашел в старых книжках. Оказывается, достаточно много уже позабывал со студенческо-КБшных времен ). Там с точки зрения теории вроде доступно объяснено.
Звучит примерно так:

В центростремительной ступени мощность, обусловленная кориолисовыми силами, передается от рабочего тела к колесу, а в центробежной, наоборот, рабочее колесо передает энергию телу

 

© Гавриленко, "Гидравлический привод"

Invar>> Черт с ними с турбинами (центробежными в особенности) !
Monya> Ну зачем же так с турбинами


Лучшим доказательством невыгодности межзвездного пиратства является то, что оно практически не сушествует ©

Центробежные настолько экзоты...

Да и центростремительных узок круг

А еще монолит неремонтопригоден и неприятен (как фишка, то бишь трещина ляжет ) при разрушении.

Хотя и дешевле-грызи себе загтовку эрозией.

Invar> Центробежные настолько экзоты...
Эт точно © - т. Сухов. Да и не выгодны они энергетически
Invar> Да и центростремительных узок круг
А вот тут неправда ваша. Практически весь турбоннаддув работает на центростремительных турбинах. (кстати, по параметрам - где-то рядом с мини-ТРД).
Вот характерный пример для дизелей:

Для ЖРД использовались в ТНА. КБ "химавтоматика"Любил. ЕМНИП в ТНА РД-0203/0204 (8Д43/8Д44) были центростремительные. Правда технология сумасшедшая - вот по материалам сайта КБХА:

Корпус турбины изготовлен из стали ЭИ388. Рабочее колесо турбины выполнено методом точного литья по выплавляемым моделям из жаропрочного сплава

 

По учебнику, вроде тоже так было.
Invar> А еще монолит неремонтопригоден и неприятен (как фишка, то бишь трещина ляжет ) при разрушении.
Это да. Если на радиальной турбине можно менять лопатки - то тут все колесо в хлам.
Invar> Хотя и дешевле-грызи себе загтовку эрозией.
Ну на сегодняшний день - наверное, да.

Monya> А вот тут неправда ваша. Практически весь турбоннаддув работает на центростремительных турбинах. (кстати, по параметрам - где-то рядом с мини-ТРД).

Я собственно ТВД, ну мжет чуть шире - авиаГТД имел ввиду. Там - мало а чуть поболе размерчик - так и вообще нет.

Ниша самоделки+очень мелкие+ВСУ. Киловатт на 500 при обычных ~6 ата на 1200К уже представить сложно-"монстра" будет.

Invar> Я собственно ТВД, ну мжет чуть шире - авиаГТД имел ввиду. Там - мало а чуть поболе размерчик - так и вообще нет.
первые НИН-ы были как раз центробежными. И миг-15 на них очень даже себя показали.
Кто еще - просто лень вспоминать, но было точно.

1) Турбина и компрессор для наддува стоят от 8000 рублей.
2) ТРД ДжетКат делается за заводе за 6 часов.

С какого будуна микродвижки не могут стоить дешево - непонятно.

Invar>>
Bredonosec> первые НИН-ы были как раз центробежными. И миг-15 на них очень даже себя показали.
Bredonosec> Кто еще - просто лень вспоминать, но было точно.

А не надо, я и сам вспомню- мы за центробежныетурбины, а она у Уиттла таки осевая

Центростремительной была Охаймовская:

Bredonosec> первые НИН-ы были как раз центробежными. И миг-15 на них очень даже себя показали.
На Nene (он же Нин) и на его копии (аналоге ) ВК-1 центробежный компрессор, а турбина классическая осевая.

TEvg-2> 1) Турбина и компрессор для наддува стоят от 8000 рублей.
TEvg-2> 2) ТРД ДжетКат делается за заводе за 6 часов.
TEvg-2> С какого будуна микродвижки не могут стоить дешево - непонятно.

Я давал раскладку только по агрегатам



Основны детали посчитать?

TEvg-2> С какого будуна микродвижки не могут стоить дешево - непонятно.
А кто говорил, что они дешевые должны быть . По крайней мере я такого точно не сказал.

Invar> Я собственно ТВД, ну мжет чуть шире - авиаГТД имел ввиду. Там - мало а чуть поболе размерчик - так и вообще нет.
Invar> Ниша самоделки+очень мелкие+ВСУ. Киловатт на 500 при обычных ~6 ата на 1200К уже представить сложно-"монстра" будет.
Ну как-бы не всегда. По крайней мере не в авиа-ГТД пример есть. Если взять ТНА РД0203/0204 (с центростремительной турбиной), то вот параметры:

Таблица 3. Технические параметры ТНА

Частота вращения ротора ТНА 2827 с-1

Турбина
Диаметр колеса 204 мм
Мощность 8215.5 кВт
КПД 0.702
Перепад давления на турбине 1.73
Степень реактивности 0.5

Насос окислителя
Наружный диаметр колеса 144.5 мм
Давление на входе 0.3 МПа
Давление на выходе 30.7 МПа
Потребляемая мощность 4964.6 кВт
КПД 0.65

Насос горючего
Наружный диаметр колеса 182 мм
Давление на входе 0.4 МПа
Давление на выходе 34.8 МПа
Потребляемая мощность 3250.9 кВт
КПД 0.745

Мощность 8 с лишком мегаватт - вполне себе нехило, я так думаю
Правда условия работы малехо другие. Через нее прет весь расход окислителя (двигло по схеме с дожиганием), поэтому срабатываемый перепад довольно невелик, мощность достигается за счет расхода рабочего тела.