Некоторые размышления об особенностях горения различных топлив в различных двигателях периодического действия.

[Андрей Миллер]

Уважаемый Kim, имеется гипотетический вопрос:
Закрытая труба-КС, цикл Хамфри/Ленуара. Что будет если стадию горения поделить на две, скажем части в сравнении с обычным горнием. Т.е. в первом, обычном случае прыснуши в КС полную цикловую порцию и подожгли, дождались окончания горения, открыли выпускной клапан. А во втором случае в КС сначала прыскаем и поджигаем часть топлива, а после повышения температуры и давления прыскаем основную часть топлива, остатки. Будет ли какой-либо выигрыш/проигрыш в сравнении с обычным вариантом. По моему замыслу, в случае разделения, вторая часть должна сгорать в условиях эквивалентных предварительному сжатию, т.е. с более высоким термическим КПД. Фактически заменяется механическая энергия затрачиваемая поршнем на повышение давления и температуры(вследствии изменения обьема) на эквивалентную энергию сгорания топлива.

Джон, выигрыш - понятие относительное и в науке всегда уточняется в ЧЕМ. Так же все понимают (как правило), что выигрыш в одном означает проигрыш в другом... 🙂

 

[Андрей Миллер]

Про экономичность механики никаких сомнений нет. Но есть иногда задачи, когда ее хочется избежать жертвуя экономичностью в пользу, скажем удельной мощности, габаритов, массы, ресурса. И на смену поршневой ВМУ приходит ТРД.
Мой вопрос связан с золотниковой КС по циклу с постоянным обьемом. В нем, как и в прочих, предварительное сжатие серьезно повышает КПД, и для самых "бедных" вариантов рассматривалась мной(исключительно в голове) возможность повысить параметры цикла без механических способов преварительного сжатия типа турбонагнетателя. Цель - получить дешевый микроТРД, например для самовзлетного планера. Можно, в принципе, обойтись уже достигнутыми параметрами(степень повышения давления в безнаддувном варианте около 6 при альфа 1,5-2,5), но всегда хочется большего.
Потому и спросил. Тем более в теме топика.

Как же у вас горит там смесь при таких альфа? Или поджигается богатая как в ГТД и потом разбавляется воздухом? Цикл Кушуля однако...

 

[JohnDoe]

Как же у вас горит там смесь при таких альфа? Или поджигается богатая как в ГТД и потом разбавляется воздухом? Цикл Кушуля однако...

Это вопросы к НПО "Сатурн", как гриться "за что купил, за то продал". Цикл там Хамфри/Ленуара.

 

[Андрей Миллер]

Все уже решено. Купили нужных ученых и наука теперь за!

Гори-гори ясно: посмотрите, как взрываются разные виды топлива

Корреспонденты Hi-tech Mail.ru побывали на открытой демонстрации эксперимента по взрывному горению самых распространенных видов топлива в Московском государственном строительном университете. Узнали, почему разное топливо врывается по-разному и почему водород — не опасней других видов топлива.

hi-tech.mail.ru

 

[KarnoKul]

Это вопросы к НПО "Сатурн", как гриться "за что купил, за то продал". Цикл там Хамфри/Ленуара.

Как грится: "Бороться и искать, найти и ... - перепрятать".

Пытаюсь, подобным образом решить похожую задачу для двс.
Цель - получить максимальную теплоотдачу в стенки КС при приемлемой механической мощности двс и минимальном уровне NOx.

В моей задаче - стенки КС являются нагревателем ДВПТ.
И чтобы увеличить теплоотдачу в стенку КС двс - пытаюсь использовать горение ТС не только в такте расширения, но начинать заранее: в такте сжатия.
ИЗ №2745467 (fips.ru)

 

[Kim]

Про экономичность механики никаких сомнений нет. Но есть иногда задачи, когда ее хочется избежать жертвуя экономичностью в пользу, скажем удельной мощности, габаритов, массы, ресурса. И на смену поршневой ВМУ приходит ТРД.
Мой вопрос связан с золотниковой КС по циклу с постоянным обьемом. В нем, как и в прочих, предварительное сжатие серьезно повышает КПД, и для самых "бедных" вариантов рассматривалась мной(исключительно в голове) возможность повысить параметры цикла без механических способов преварительного сжатия типа турбонагнетателя. Цель - получить дешевый микроТРД, например для самовзлетного планера. Можно, в принципе, обойтись уже достигнутыми параметрами(степень повышения давления в безнаддувном варианте около 6 при альфа 1,5-2,5), но всегда хочется большего.
Потому и спросил. Тем более в теме топика.

Я не против вопросов.
Но когда формулировка такова, что непонятно, на что отвечать, такие ответы и получаются.

Если жертвуете экономичностью, то ничего хорошего не получится.
Маленький ТРД всегда будет проигрывать.
Причина называлась - объём растёт в кубе, а площадь в квадрате.
В ДВС идёт смена тактов, поэтому колебания температуры (самой высокой - рабочей температуры) идёт в ограниченной толщине металла, а далее - теплосъём.
В ТРД температура постоянная. В больших можно самую большую температуру ядра пламени изолировать более холодной периферией, а в малых - всё периферия. В результате верхняя температура цикла значительно ниже.
Да и материалы для малых не того качества.

В результате примерно до 500 л.с. поршневики могут выиграть.
Если постараться - то и с большим отрывом.

В авиации дёшево не получится.
Разве что бочка с порохом.

ресурсные испытания двигателя 100 л.с.
4 млн рублей только на топливо

 

[Kim]

Это вопросы к НПО "Сатурн", как гриться "за что купил, за то продал". Цикл там Хамфри/Ленуара.

НПО = наука
см.ответ 79

 

[JohnDoe]

Если жертвуете экономичностью, то ничего хорошего не получится.
Маленький ТРД всегда будет проигрывать.
Причина называлась - объём растёт в кубе, а площадь в квадрате.
В ДВС идёт смена тактов, поэтому колебания температуры (самой высокой - рабочей температуры) идёт в ограниченной толщине металла, а далее - теплосъём.
В ТРД температура постоянная. В больших можно самую большую температуру ядра пламени изолировать более холодной периферией, а в малых - всё периферия. В результате верхняя температура цикла значительно ниже.
Да и материалы для малых не того качества.

В результате примерно до 500 л.с. поршневики могут выиграть.
Если постараться - то и с большим отрывом.

В авиации дёшево не получится.
Разве что бочка с порохом.

ресурсные испытания двигателя 100 л.с.
4 млн рублей только на топливо

Смотря какая цель стоит. Например есть на форуме тема "Оранжевый демон" про самовзлетный реактивный планер в категории до 115кг. Влезть в 115кг они смогли ТОЛЬКО с модельными ГТД, никакая другая СУ не позволяла получить хотимого. Да жрут два модельных ТРД как не в себя тратя на набор 1000 метров литров пять керосина. Поршневик на этом количестве час бы планер таскал, но для тех хотелок(самовзлет, убирающаяся СУ не портящая "родную" аэродинамику, набор тыщи метров, а дальше по термикам/потокам, малый вес, удерживающий донорский ЛА в категории до 115кг) это не принципиально.

При цикле Хамфри в ГТД с ЗКС также идёт чередование тактов, колебания температуры, по сути это тот же ПуВРД так что здесь разница между поршневиком и ТРД/ГТД несколько стирается.
При малых ПИк(до 10-ти примерно) весьма эффективны рекуперационные схемы, даже на малых мощностях. Электрический КПД ГТЭУ Capstone C30 28%, при этом ее мощность всего 30кВт. Плата -бОльший вес. Ну, и в ТРД это невозможно

В предлагаемом(мысленно) ТРД с ЗКС отсутствуют компрессор, да и турбина фактически тоже, а потому стоимость его радикально ниже традиционного микроТРД.

 

[Kim]

Лет 45 назад в Моделисте-Конструкторе было фото
12 кг 24 л.с. 4ц оппозит 2т
сейчас такое сделать проще
и можно лучше
предполагаю, что лучше ТРД

 

[JohnDoe]

Лет 45 назад в Моделисте-Конструкторе было фото
12 кг 24 л.с. 4ц оппозит 2т
сейчас такое сделать проще
и можно лучше
предполагаю, что лучше ТРД

А на том планере вся ВМУ с тягой 60кгс, вместе с выдвижной моторамой, крышками отсека и пр. весит 8 или 9 кг, ЕМНИП. При минимальном габарите. Ничего другого в требования сохранить 115кг не влезает. Влезало бы, я думаю только рады бы были. Каждый двиг по поллимона стоил тогда.
Мелкие двухтактники, кстати, тоже по экономичности внизу списка, в сравнении с более крупными "собратьями". Т.е. там действуют те же законы, что и в мире ГТД.

 

[Kim]

двухтактники внизу списка, это да
но у поршневиков
по соотношению экономичности крупных/мелких ТРД впереди планеты всей
а поршневики ну уж не настолько

сколько нужно для 60 кг?

посмотрите Ванкель
Да, он не соперник поршневикам по экономичности
но ТРД ему не соперник
ТРД никому не соперник на малых мощностях

 

[JohnDoe]

двухтактники внизу списка, это да
но у поршневиков
по соотношению экономичности крупных/мелких ТРД впереди планеты всей
а поршневики ну уж не настолько

сколько нужно для 60 кг?

посмотрите Ванкель
Да, он не соперник поршневикам по экономичности
но ТРД ему не соперник
ТРД никому не соперник на малых мощностях

Я с Вами не спорю, поршневики прекрасны, ванкель замечателен и т.д. Тем не менее имеются области и задачи, где некоторые несознательные граждане отдают предпочтение ТРД/ГТД. А значит имеется некоторый смысл для копания в данном направлении. Хотел про детонацию еще спросить, как ее наоборот, гарантированно провоцировать, что на это влияет, но не буду.

 

[A&Ts]

И чтобы увеличить теплоотдачу в стенку КС двс - пытаюсь использовать горение ТС не только в такте расширения, но начинать заранее: в такте сжатия.

грейте стенку КС Вашего ДВПТ детонацией топливо-воздушной смеси. Поверьте теплоотдача в стенку существенно увеличится. Но не доводите де "сверления отверстий" в стенках ударными волнами...

 

[KarnoKul]

Я с Вами не спорю, поршневики прекрасны, ванкель замечателен и т.д. Тем не менее имеются области и задачи, где некоторые несознательные граждане отдают предпочтение ТРД/ГТД. А значит имеется некоторый смысл для копания в данном направлении. Хотел про детонацию еще спросить, как ее наоборот, гарантированно провоцировать, что на это влияет, но не буду.

Покопайтесь в этих патентах:
НТЦ "ИМПЛАЗ" Патенты (implas.ru)
Возможно "осенит" и придёт подходящее решение задачи.

 

[KarnoKul]

грейте стенку КС Вашего ДВПТ детонацией топливо-воздушной смеси. Поверьте теплоотдача в стенку существенно увеличится. Но не доводите до "сверления отверстий" в стенках ударными волнами...

Спасибо.
Изучал такой вариант - не подходит, так как нужны "мягкие" рабочие процессы, ибо коленвал и вся ЦПГ предполагаются из магниевого и алюминиевого сплавов, с тонкостенными стальными составными поршнями.

 

[Kim]

Я с Вами не спорю, поршневики прекрасны, ванкель замечателен и т.д. Тем не менее имеются области и задачи, где некоторые несознательные граждане отдают предпочтение ТРД/ГТД. А значит имеется некоторый смысл для копания в данном направлении. Хотел про детонацию еще спросить, как ее наоборот, гарантированно провоцировать, что на это влияет, но не буду.

Как говорил Чеширский Кот:
- Все мы ненормальные.

У каждого свои предпочтения. Копайте.

Про провокацию детонации ничего не скажу - нам этого не читали.
Это ведь химия взрывчатых веществ.
поэтому знаю как делать только:
- пироксилин
- тринитротолуол
- нитроглицерин

Этому учили в школе.

 

[KarnoKul]

... Про провокацию детонации ничего не скажу - нам этого не читали.
Это ведь химия взрывчатых веществ.
поэтому знаю как делать только:
- пироксилин
- тринитротолуол
- нитроглицерин

Этому учили в школе.

Самый громкий бах: какая взрывчатка мощнее всех - Технологии - info.sibnet.ru

Вывод, который можно сделать из статьи - если из горючей смеси (ТВС) удалить азот или уменьшить его содержание, например, заменив его кислородом или СО2 (рециркуляцией отработанных газов), возможно, детонаций может не быть (ИМХО).

 

[Андрей Миллер]

Спасибо.
Изучал такой вариант - не подходит, так как нужны "мягкие" рабочие процессы, ибо коленвал и вся ЦПГ предполагаются из магниевого и алюминиевого сплавов, с тонкостенными стальными составными поршнями.

Выпускается куча таких гаджетов - в Германии поизводится серийно Стирлинг, который топят дровами и он дает еще и эл. энергию. А еще и дом отапливает. Короче все уже придумано до нас. Улйчшить этот гаджет на 3% при этом увеличить цену в 3 раза?
Так там и так ценник ядерный!

 

[KarnoKul]

Выпускается куча таких гаджетов - в Германии поизводится серийно Стирлинг, который топят дровами и он дает еще и эл. энергию. А еще и дом отапливает. Короче все уже придумано до нас. Улйчшить этот гаджет на 3% при этом увеличить цену в 3 раза?
Так там и так ценник ядерный!

Двигателист, как и медик, должен быть не только не брезгливым, но и внимательным! (ИМХО).
Уважаемый Андрей Миллер!
Народ ждёт от Вас основательности и фундаментальности, а не поверхностных комментариев - лишь бы чего-нибудь "выдать".

Являясь соавтором ряда патентов по двигателям и автором ряда серьёзных статей, а подобные достижения не у каждого - Вы способны давать более ответственные оценки, если бы проявляли серьёзность, соответствующую прожитым годам и опыту.

Что позволено нам дилетантам - не годится для специалиста.
Если б у Вас хватило потенции вникнуть в суть, изучив ИЗ №2745467 (fips.ru) , Вы бы поняли, что это далеко не серийно производящийся Стирлинг из Германии.
Пусть Германия топится дровами.
Мы же заняты "серьёзным делом" - изыскиваем возможность "как на дровах летать"!!!

Вернее не на дровах, а на универсальном космическо-авиационно-автомобильном топливе, синтезированном из возобновляемого сырья, в том числе и из ДРОВ! (Имеются ввиду, конечно же, не "порох в бочках" и не взрывчатые вещества на основе целлюлозы.)

 

[A&Ts]

...космическо-авиационно-автомобильном топливе, синтезированном из возобновляемого сырья, в том числе и из ДРОВ!

Вообще то биоавиакеросин из возобновляемого сырья давно создан (из т.н. "синтез-газа", который в свою очередь получен при пиролизе растительного биосырья - древесина, соевое-пальмовое масло и т.п.). У "них" разрешено его применение в коммерческой авиации в виде смеси (не более 50%) с традиционным авиакеросином. Есть "но"... "Зеленый" авиакеросин примерно в 4-5 раз дороже традиционного авиакеросина.