Роторно-лопастной двигатель. Начало.
Bиктор
Моя интерпретация Вашего текста - зависит и от Вас
Возьмите как в учебнике. В том примере мотор с наддувом?
Разница может зависеть от этого, имхо.
Не стОит зацикливаться на рекордных цифрах для ориентировочного расчета...
Подскажу,
в районе 200 кг/см.2
На этот краткий миг работают все 720 градусов поворота коленчатого вала, и ставить лабиринт, чтобы лишить двигатель рабочего хода... более абсурдной ситуации просто не придумаешь.
G
georgka
1. Тепловое состояние любой детали зависит от многих внешних и внутренних факторов, но в основном - от теплового баланса подвода и отвода тепла. Конечная температура детали (или её части) определится при равенстве величин подвода и отвода тепла. Простой опыт: берем алюминиевую фольгу и алюминиевый лист толщиной 1 мм. Форма и площадь листов в плане одинаковая. К центру листа поднесем зажженную спичку - фольга проплавится и прогорит, а толстый лист нет. Так и в турбинных лопатках - первыми от воздействия потока горячего газа "страдают" кромки. Обычно в последовательности "выходная" (тонкая, но при несколько низкой температуре) - "входная" (толстая, при более высокой температуре). Лабиринт - чем тоньше кромки гребешков и сами гребешки, тем выше их эффективность. Ищут компромисс.
2. Критические скорости потока газа в лабиринтном уплотнении достигаются - обычно- в зоне последнего гребешка на выходе из лабиринта, а не на его входе.
Величина протечек определяется перепадом давления и плотностью газа, величиной кольцевой площади зазора в лабиринте. Перепад давления и плотность (или давление и температура) газа определяют величину скорости потока утечек. Она не может быть сверхзвуковой.
G
georgka
Проработают, обсчитают, остепенятся - этапы творческого процесса.
Ну а я о чем?
Возьмем очень не выгодный пример РЛД минимально возможного по соображениям утечек рабочего объема и сверхтихоходного для РЛД при 6000 об/мин с диаметром лопастей 36 мм и их площадью около 10 см кв. и с диаметром тора около 10 см. При средней скорости лопастей 34 м/с они будут прогонять за секунду объем воздуха 340*0,1= 34 литра. (для сравнения маленький автомобильный двигатель объемом около 1 литра прогоняет за секунду около 50 литров воздуха) Если зазор на одну сторону сделать заведомо большой 0,1 мм, то площадь утечек будет 36*3,14*0,1*2=22,6 мм кв. При скорости звука раскаленных газов 500 м/с через этот зазор уйдет 5000*22,6/10000=11,3 литра воздуха при условии, что в течении всего рабочего цикла давление в камере будет обеспечивать звуковую скорость утечек и воздух даже при сжатии считать уже раскаленным. В реальности утечки будут меньше. Но даже и эти завышенные 11,3 литра утечек составляют всего 1/3 от объема всасываемого воздуха и еще меньшую часть от объема выхлопных газов, что делает этот примитивно изготовленный двигатель вполне работоспособным, хотя рекордов от него ожидать не приходится. Даже в этом маленьком РЛД можно свести потери от утечек к уровню ниже потерь на трение уплотняющих колец, тупо уменьшив зазор до 0,05 мм и увеличив обороты. А при больших рабочих объемах и при повышении средней скорости лопастей можно свести потери от утечек вообще до малозаметных величин. Потери от утечек действительно становятся неприемлемыми, если РЛД с лабиринтными уплотнениями оставить скорость поршневых двигателей около 2000 об/мин. НО зачем это делать?
Где я неправ?
Вот тут и проявляются преимущества РЛД с вынесенной камерой сгорания. В нем высокое давление в камере сгорания держится почти постоянным, а время сжатия и расширения по сравнению с временем, необходимым для сгорания, превращаются в краткий миг.
В поршневик ставить лабиринтные уплотнения - это конечно глупость. А вот в РЛД они вполне естественны.
Нашел информацию о том, что испытания двигателя ё-мобиля будут закончены в июле.
Пока нет нигде даже видео работающего РЛД ё-мотора.
В голову еще одна мысль пришла: ёшники не могут определиться, то ли у них будут стоять уплотнительные компоненты, то ли не будут стоять. Мол зазор они сделали минимальным. У нас при моделировании уже есть некая информация о том, что лопасть от давления газов будет немного деформироваться. Так что зазор все же нужно оставить. Какой- нужно рассчитать. Так что с микронным зазором вряд ли можно подогнать лопасть к корпусу. К тому же ротор будет нагреваться сильнее корпуса, следовательно и расширяться он будет сильнее. Вряд ли двигатель ё-мотора рассчитан на работу на высоких оборотах. Так что лабиринт там не катит. Скорее всего про отсутствие уплотнителей - это утка и они там все же стоят.
Пока нет нигде даже видео работающего РЛД ё-мотора.
В голову еще одна мысль пришла: ёшники не могут определиться, то ли у них будут стоять уплотнительные компоненты, то ли не будут стоять. Мол зазор они сделали минимальным. У нас при моделировании уже есть некая информация о том, что лопасть от давления газов будет немного деформироваться. Так что зазор все же нужно оставить. Какой- нужно рассчитать. Так что с микронным зазором вряд ли можно подогнать лопасть к корпусу. К тому же ротор будет нагреваться сильнее корпуса, следовательно и расширяться он будет сильнее. Вряд ли двигатель ё-мотора рассчитан на работу на высоких оборотах. Так что лабиринт там не катит. Скорее всего про отсутствие уплотнителей - это утка и они там все же стоят.
Bиктор
Моя интерпретация Вашего текста - зависит и от Вас
Я к своему удивлению и в сети у немцев почти ничего конкретного не нашел.
Правда, вот данные датчика (сенсора) давления для моторов:
http://www.beru.com/deutsch/produkte/psg.php
Максимальное давление датчик может измерять 210 кГ/см[ch178] (21МПа/м[ch178]). Расчитан до температур 1100[ch186] и может заодно служить калильной свечой зажигания, если я правильно понял.
Но это еще не значит, что в моторах пик действительно до таких давлений доходит.
ДАтчик давления должен, вероятно, давать информацию и на случай детонаций - для мастеров сервиса,- некоторая часть информации работы мотора сохраняется для анализа отказов.
Запись детонационных пиков нужна, например, для того, чтобы уличить неумелого пользователя, неправомерно претендующего на гарантийный ремонт.
Западные фирмы избегают, вероятно, публиковать точные данные "интима" своих моторов, - конкурентам "подставляться" - себе дороже!
В принципе я тоже могу сказать так же бездоказательно, что все, что вы говорите - полнейшая чушь. Даже несмотря на ваш авторитет. Но я этого не говорю. Все-таки надеюсь услышать какие-то доводы. Или хотя бы некоторые из тех многочисленных объяснений, о которых вы вспоминаете.
Типа интернет. Все равны. 😉
Bиктор
Моя интерпретация Вашего текста - зависит и от Вас
Коммуникация - дело двух: объясняющего и усваивающего.
Валить неудачу только на слушающего - недостойно хорошего учителя 🙂
Мы многие читали фэнтази учителя, без тени сомнения "применявшего" роторы вообще без уплотнений - в своем "детище", - RVD. http://www.volnovoidvigatel.ru/rvd.html
Koгда же тот самый учитель обсуждает "детища учеников" - он заклинает их не применять бесконтактные уплотнения при тех же высоких оборотах.
Цитата из трудов Игоря Петровича:
"Осталось упомянуть и о предельно допустимых оборотах РВД, сравнив их с серийными двигателями. Современный поршневой ДВС применяет 4500 - 6000 об/мин; аналогичная по мощности газовая турбина свободно раскручивается до 50000 - 70000 об/мин; РВД должен занять промежуточное положение - его удел от 2500 до 30000 об/мин (все зависит от количества заходов ротора).
В рабочих отсеках РВД одновременно может сжиматься и расширяться от нескольких единиц до несколько десятков объемов воздуха. А то место, где ротор, едва не касаясь своей поверхностью, приближается на минимальное расстояние к корпусу, как раз и является подвижной разделительной линией между последовательно движущимися камерами (на Рис.1 сечения 1-1 и 1Х-1Х). За каждый оборот ротора степень сжатия (расширения) изменяется в 4-5 раз.
Теоретическая же степень сжатия (расширения) в одном агрегате может достигать ста единиц (все зависит от количества витков), и это при полном отказе от уплотнительных элементов, роль которых выполняет тело ротора. "
Конец цитаты.
Как понять ученику "два мЫшления" учителя? Одно, для себя, - другое - для других?
Всего лишь обратить внимание на величину перепада давления, разность температур и амплитуду их изменения между отсеками РВД и РЛД. Бесконтактные уплотнения вполне себе работают (и с достаточной эффективностью) в условиях близких к условиям РВД, например,в объёмных роторных нагнетателях. 🙂
G
georgka
Утечки будут уже во время сжатия, т.е. компрессия ухудшится, как и параметры цикла. Во время рабочего хода куда будут прорываться горячие газы? В объем сжатия? И что при этом получится?
Если Вас не смущают утечки в 1,6 рабочего объема, то откуда Вы возьмете "рекордный" КПД?
Не в тему но не смог удержаться сегодня узнал, что в заднице жгутиковой бактерии стоит роторный мотор, состоящий из 40 деталей может делать 100 тыс оборотов и за четверть секунды менять направление вращения, про топливо что-то информации не дали. Может просто скопировать, а не соревноваться с биомеханикой.Не примите за шутку.
Bиктор
Моя интерпретация Вашего текста - зависит и от Вас
Спасибо за прочистку "забитой" коммуникационной трубы 🙂
Как видим, достаточно "вместо эмоций запихивать" в трубу (с края говорящего) только внятные аргументы.
Вы пояснили модель зависимости утечек от пары параметров, не углубляясь в степень значимости параметров по сравнению друг с другом. Спасибо!
Главное же однако, - в аргументах "нет математики" кривых зависимостей упоминаемых величин.
Но вопрос к Вам и Жоржу о другом: модель утечек, как Вы о ней изъясняетесь, - принята Вами за квазистационарную?
То есть в упомянутых параметрах зависимостей утечек как будто бы не играет никакой роли ВРЕМЯ.
Может быть есть у знающих еще "козыри в рукаве"?
Как зависит утечка от малости времени всех тактов РЛД на оборотах 15-30 тысяч в минуту?
Ясно, что даже на обычных (для поршневиков) оборотах, длительность одного такта 4-х камерного РЛД в два раза меньше.
Но Виктор мысленно экспериментировал с 8-и камерным, - у того даже при 6000 об\мин подразумевается временнАя длительность сжатия в 4 раза короче!
Хотелось бы услышать аргументы против бесконтактных уплотнений для эквивалентного такому РЛД поршневика, разогнанного до 4х6000= 24 000 об/минуту 🙂
А если учитывать НЕСТАЦИОНАРНОСТь модели утечек (зависимость от временнОй длительности утечек)?
Придется, имхо, те же виртуальные для поршневика 24000 об/мин еще раз умножить хотя бы на 3 (чтоб на валу РЛД было 18000).
Итак, корректно на мой взгляд было бы сравнение длительности утечек РЛД с утечками в виртуальном поршневике с числом оборотов в 72 000!
Кто ДЕЛАЛ такой эксперимент с объемной машиной при обычных ей зазорах, а не зазорах ГТД и винтовых машин?
Или есть ссылка на внятную математическую модель, учитывающая нестационарность непростого явления утечек?
Применив ситалловую пару бесконтактного уплотнения, с НУЛЕВЫМ коэффициентом реакции на высокую температуру, конструкторы просто обязаны уменьшить зазор в 10 раз, зная, что он КОНСТАНТНЫЙ.
А поскольку утечки (даже в квазистационарной трактовке) зависят квадратично от площади утечек, - не будет фантастикой, если утечки в ситалловом РЛД уменьшатся в 100 раз по сравнению с поршнем с "залегшими" кольцами.
А ведь на мотоциклетных примитивных моторчиках мальчишки из моей секции, умея только давить на педаль, - выигрывали гонки картингистов... не имея понятия, что компрессии уже не должно было быть 🙂
Bиктор
Моя интерпретация Вашего текста - зависит и от Вас
Может быть то были и не копии, но немецкие "левши" ДЕЛАЮТ микро-электромоторчики с 120 000 об/мин, которые вместе с планетарным редуктором меньше спичечной головки... Тоже не в тему 🙂
В тему будет упоминание об одном южно-американском поршневом ДВС, у которого как в РЛД отсутствуют боковые силы трения,
- действующие на поршень, удерживаемый с боку качающейся цапфой (в дуго-образном цилиндре).
На его модели, размером с авиамодельный моторчик кубиков на 5, - видео показало почти отсутствие механических потерь вплоть до 100 000 об/мин (с внешней раскруткой).
Такой поршневичок без уплотнений - устроил бы и строителей СЛА, если бы не потребность в столь огромном редукторе 🙂
Но здесь ветка с темой - все-таки об РЛД!
РЛД выигрывает и в этом отношении: ему НЕ столь НУЖЕН редуктор как Ванкелю или поршневику,
- необходимыйповышенное эффективное давление и крутящий момент в нем ЗАЛОЖЕНЫ уже схемой.
Пора опять и снова напомнить, что присущие и РЛД и обычному поршневику инерционные силы по-разному "порочат" схему и по-разному ограничивают ДВС по оборотам:
- в РЛД они только нагружают кинематические звенья, а
- в поршневике они и нагружают звенья, и ЗАГИБАЮТ вниз скоростную характеристику.
Происходит это из-за резкого - квадратичного, роста механических потерь в поршневике от боковых (части инерционных) сил по мере наращивания оборотов.
Не стоит замалчивать роль боковых сил и роста трения в поршневиках и отсутствие таковых ограничителей в РЛД!
G
georgka
Лабиринтные уплотнения в ГТД работают в более-менее стационарных условиях по перепадам давлений и температур сравнительно с поршневыми машинами любого типа. У вас диапазон будет "громадный" и, моё мнение, здесь поможет только эксперимент (канавки под кольца фактически являются элементами лабиринтного уплотнения).
Есть одно но, которое заметил давно - надежда на стабильность зазоров в паре цилиндр-поршень. Этого нет даже в пределах хода - одни участки холоднее, другие горячее. В результате - поршень бочкообразно-эллиптический. В роторном будет аналогично и о нулевых зазорах можно рассуждать только теоретически. Применение уплотняющих покрытий? Здесь только эксперимент даст ответ - они неудовлетворительно держатся на ВНУТРЕННИХ поверхностях деталей, работающих при высоких температурах... Вопросы, вопросы...
Есть одно но, которое заметил давно - надежда на стабильность зазоров в паре цилиндр-поршень. Этого нет даже в пределах хода - одни участки холоднее, другие горячее. В результате - поршень бочкообразно-эллиптический. В роторном будет аналогично и о нулевых зазорах можно рассуждать только теоретически. Применение уплотняющих покрытий? Здесь только эксперимент даст ответ - они неудовлетворительно держатся на ВНУТРЕННИХ поверхностях деталей, работающих при высоких температурах... Вопросы, вопросы...
Similar threads
