Попадание воды во входной тракт двигателя.... это хорошо или плохо?

Lukas, ни в коей мере не меряюсь! Я просто хотел обратить внимание на "чайник и физику". По поводу кинетической энергии (школьный курс физики), попробую в двух словах:
Принцип работы ГТД (или прямоточного):
1. ВУ (входное устройство) - работу рассматривать особо нечего (всеж не сверхзвук).
2. Компрессор (для Экзота, абсолютно верно, в создании тяги двигла принимают работу и 2-ой контур и 3-й). Задача компрессора увеличить запас кинетической энергии газа (на шариках - накачивая шарик, мы увеличиваем запас кинетической энергии внутри, пробивая шарик - высвобождаем ее, заставляя выполнять некую работу - разрыв шарика или его стремительный полет). В принципе на этом можно ограничиться, т.к. сжатый газ уже имеет запас кинетической энергии и отправив его на выходное устройство двигателя мы уже получим тягу. Но компрессор надо чем нибудь вращать. Для этого нам надо получить избыток энергии (все таже кинетическая энергия). Да и агрегаты некоторые надо покрутить (генераторы, насосы и т.д.). Поэтому мы плавно переходим к следующему узлу двигла - к КС (камере сгорания).
3. КС - служит не для сжигания керосина (это для начинающих не для Экзота или Lukasa), а для подогрева газа. Опять шарики - накачав шарик воздухом при температуре 20 гр.С попробуем довести температуру до 100 гр.С (лишь бы оболочка не разрушилась) и опять проткнем (откроем дырочку). Как поведет себя шарик? Рванет сильнее или полетит быстрее. Значит подогретый воздух имеет больший запас энергии. Именно поэтому, подогревая сжатый компрессором газ мы увеличиваем запас кин. энергии. Далее мы можем уже заставлять этот сжатый компрессором и подогретый КС газ заставлять работать. Для етого отправим его в турбину.
4. Турбина предназначена для перевоплощения запаса кинетической энергии газа в работу. Другими словами - даем возможность газу "управляемо расширяться" (правдо такого термина нет, но для простоты покатит). Расширяясь газ вращает турбину (она же крутит компрессор, вентилятор, винт и др. причендалы). Вот здесь и необходимо как можно меньшими затратами, максимально сохраняя накопленную газом кинетическую энергию передать ее в следующую запчасть двигала - выходное устройство (сопло).
5. Выходное устройство - вариантов строения имеет множество, но все они служат одной цели. Цель эта - создание тяги. Посему основная задача сопла как можно более полно преоразовать запас кинетической энергии газа в динамический (заставить газ совершить работу).

Если получилось длинно - извините. Старался не пользоваться мудреными фразами (ветка все же чайницкая).

Напоследок хочу прилепить необходимость внедрения дополнительных котуров (КНД или вентилятора). Все та же формула тяги РД. Тяга имеет прямую зависимость от колличества прошедшего через двигатель газа (чем его больше прошло - тем выше тяга). Для этого придумали увеличить это колличество (правильней писать расход воздуха) посредством введения дополнительных причендалов для "всасывания". Классический 2-ой контур - КНД (компрессор низкого давления) и камера смешения.

Ну и главный вопрос - собъет ли вода пламя в КС или нет. Сжимая воздух мы его волей или не волей греем (потери части кинетической энергии). Тем самым вода переходит из одного агрегатного состояния в другое (нифига себе сказанул), попросту испаряется. Поскольку для окисления чего бы то ни было необходим окислитель (для горения керосина нужен кислород) - то если колличество кислорода в воде достаточно (кто-то уже писал соотношение 1кг керосина - 15кг воздуха, а в воздухе кислорода не так уж и много) - КС будет работать, а значит и РД то же. Можно конечно утопить двигатель - но это уже из другой оперы.

Уважаемые чайники, если все что я писал не интересно - скажите, более писать не буду.
 
Реклама
zloy сказал(а):
Задача компрессора увеличить запас кинетической энергии газа
елки-палки, да при чем тут "запасы"??? Компрессор или КС не увеличивают "запас энергии", они просто увеличивают

zloy сказал(а):
Можно конечно утопить двигатель - но это уже из другой оперы.
Опера та же.
При соотношении вода/воздух по объему 1/10000 (условно впрыскиваем тоненькой струйкой) - мы знаем, что двигатель работает
При соотношении 1/1 - понятно, что двигатель захлебнется.
Вопрос: где проходит эта граница, как ее расчитывать? Понятно, что это получится уже не "авиационное соотношение", но ТВД ведь не только в авиации применяются.

И, кстати, как это привязано к теплоотдаче используемого топлива? Ведь теоретически можно "утопить" двигатель совсем, подать в КС чистую воду, но если там будет идти горение или подогрев (плазма? поля?) до температуры, при которой вода разложится на кислород и водород, то процесс горения и сам цикл работы двигателя с получением тяги можно поддерживать до тех пор, пока море не кончится.
 
Lukas, а что они увеличивают-то (компрессор и КС)?

Вопрос достаточно интересен. Для полного окисления 1 кг керосина необходимо 3,4 кг кислорода. Есть соотношение - керосин горит. Если утопить движок - можно попобовать его заставить под водой. Но есть одно но - как сжать воду?
 
Lukas,
Сжигать кислород и водород, предварительно разложив на них воду, смысла нет - при разложении поглотится столько же тепла, сколько потом выделится :). Точнее, там даже не так будет - просто установится некое равновесие количества воды и ее компонентов. Так что если уж нашлась энергия на подогрев, не лучше ли ее и использовать? В самом деле мы тогда получим паровую турбину - вода будет вскипать, а пар или кислород/водород - крутить турбину :)
 
Mechanic сказал(а):
Сжигать кислород и водород, предварительно разложив на них воду, смысла нет - при разложении поглотится столько же тепла, сколько потом выделится :).
а я и не предлагаю вечного двигателя :)
Подаешь компрессором в КС воду, там неким источником тепла вода вскипячивается до ХХХХ градусов и разлагается - таким образом, исходное топливо у расширяется в объемы в сотни раз, устремляется в сопло - получаешь тягу. А дожигая потом в форсажной камере полученную гремучую смесь - получаешь еще доп.тягу. В качестве охлаждающего конструкцию теплоносителя используется та же окружающая среда (=вода), идущая вторым контуром.
Осталось только решить, чем поддерживать тот источник сверхвысоких температур (плазма?) в КС, и какие на это потребуются энергоресурсы.
 
Экзот, были попытки увеличить тягу и экономичность за счет навешивания на ТРДД вентилятора (закрытого типа). Именно тогда появилось понятие турбовентиляторный ТРДД.
 
Для экзота:

Трехконтурный газотурбинный двигатель патент США N 4050242, F 02 K 3/06,
опубликованный в 1977 г.

Аналогичные разработки были и у нас (гриф секретности не снят), рабочие образцы успешно облетывались в НИИЭРАТ ВВС.
 
Lukas сказал(а):
Осталось только решить, чем поддерживать тот источник сверхвысоких температур (плазма?) в КС, и какие на это потребуются энергоресурсы.
Дык в том и дело, что энергия не на поддержание температуры (=условий) нужна, а собственно на создание тяги она и пойдет, с какими-то там потерями. Возможно, меньшими, чем в традиционном цикле - не силен в термодинамике... Но, собственно, если такое и можно сотворить, непонятно зачем - керосина или другого топлива придется сжечь столько же (если КПД действительно не окажется значительно выше обычного сжигания керосина).

Кроме того, по процессу развала воды и сжигания компонентов тут тоже все непросто. Компоненты разделены не будут, поэтому смесь газов (и водяных паров) будет существовать, пока ее держишь при высокой температуре (кстати, очень высокой: сразу вопрос материалов), но как только ее охладишь, отымешь энергию, она будет просто в воду конденсироваться, не будет этапа переохлаждения, после которого смесь еще можно дополнительно сжечь. Т.е. равновесная смесь как будто бы уже подожжена. Так что можно лишь отнять у нее энергию, охлаждая ее и получая сразу водяные пары. Потом энергию пара доиспользовать и все. Дожигать нечего.
 
По-моему, чтобы разломать молекулы воды, температуры нужны какие-то космические)

Тут другой вопрос есть.

Плотность воздуха в тысячу раз меньше воды. Поэтому незначительным объемом воды можно существенно поднять плотность газа, который попадет в компрессор (точнее - образуется в какой-то ступени компрессора). Сейчас не соображу и учебников по двигателям под рукой нет, но вроде как повышенная плотность должна поломать всякие треугольники скоростей, и компрессор вообще может прекратить работу.

Даже не очень понятно, что наступит раньше - какой-нибудь помпаж компрессора или камера сгорания погаснет из-за малой доли кислорода. Или из-за того, что не получится достаточно сжать воздух из-за плохой работы компрессора.
 
Реклама
timsz сказал(а):
По-моему, чтобы разломать молекулы воды, температуры нужны какие-то космические)
timsz,
отнюдь - Т разложения воды (при нормальном атм.давлении) немного превышает 1000С.
 
timsz сказал(а):
Поэтому незначительным объемом воды можно существенно поднять плотность газа, который попадет в компрессор (точнее - образуется в какой-то ступени компрессора).
Не будет там жидкой воды.
 
Mechanic сказал(а):
Не будет там жидкой воды.

В том-то и дело. Если компрессор засосал кубометр воздуха и литр воды, то на выходе из него будет в два раза больше газа по массе.
 
timsz сказал(а):
В том-то и дело. Если компрессор засосал кубометр воздуха и литр воды, то на выходе из него будет в два раза больше газа по массе.
плюс дополнительно охлаждение...
смотрел по дискавери передачу по этому поводу.
Harrier (тот который ВВП) - так он на взлете и посадке впрыскивает воду в двигатель (вроде цифра была 500л/сек(или мин). Знатоки буржуйских вертикалок поправят. так что вряд-ли вредит
 
Назад