LoginRandom Images |
FuVoka
A TeslaTurbina TeslaTurbina egyik legkényesebb része a fúvóka. A fúvóka feladata, hogy nagy nyomású, kis sebességű gázból nagy sebességű (akár hangsebesség feletti "folytott" = "choked") gázáramot csináljon. A GázEjector egy nagyobb nyomású gáz segítségével komprimál / mozgat alacsonyabb nyomású gázt a közepes nyomású térbe. Adiabatikus izentróp expanzió
Ha nem rontjuk el nagyon a bemenetet, akkor jellemzõen a turbulens veszteségek a szûkület után lesznek, ahol elkezd tágulni. Nagyon óvatos, 3 fokos (azaz 19mm-en 1mm-t tágul: mellesleg a vízszintessel ilyen szöget zár be a leszálló repülõk pályája a megközelítés "approach" során). Ki tudjuk számítani, hogy adott p2 => p1 expanzió során milyen T2 => T1 hõmérsékletcsökkenés következik be adiabatikus tágulás esetén. NTC hõmérséklet érzékelõkkel képet alkothatunk arról, hogy mennyire sikerült ezt megközelíteni - ill. összehasonlító mérésekre is jó. Akkor fogjuk a legalacsonyabb kilépési hõmérsékletet mérni, amikor a mérleg (vagy Pitot-csõ) a legnagyobb súlyt / nyomást mutatja. Expanziós fokozatok száma "impulse" turbinákkal Alapadatok a becsléshez: 0.8kg levegõ lép be FaGázTurbina -ba és 1kg füstgáz lép ki. A hiányzó 0.2 kg részben az üzemanyagból jön, részben pedig (az üzemanyagban levõ ill. bepermetezett) víz forráshõjével tartjuk elfogadható értéken a kilépési gázhõmérsékletet. 0.8kg levegõ elégetésekor kb 0.8/14.7 * 40 = 2 MJ égéshõre számítunk. Benzinnél / propán-butánnál kicsit többre, fánál kicsivel kevesebbre (nem annyival kevesebbre, mint amennyi az égéshõ eltérése: 16 MJ/kg ill. 44 MJ / kg mert itt egységnyi levegõvel nem pedig egységnyi üzemanyaggal számolunk ). A gázturbina turbináján legalább 30%, vagyis 600 kJ tengelyteljesítményre számítunk. (ezzel a kompresszor igénye miatt a véghatásfok jó ha 20% lesz) 1kg gáz 300m/s -on E=m/2* v*v = 45000 J a mozgási energiája. 600m/s -on, ami hangsebesség feletti: 180000 J kb. ez az impulse turbinával egy fokozattal kinyerhetõ maximális energia. Efelett a veszteségeket aligha tudjuk alacsonyan tartani. A rotorsebességet igyekszünk hangsebesség alatt tartani, és a gáz relatív sebességét a forgó rotorhoz képest szintén. Vagyis 5-10 fokozatra van szükségünk - sorba kapcsolva. Ez erõmûben (>3MW) nem gond, de mikroturbinánál igenis probléma. Reaktiv turbinánál jobb a helyzet - remélem....
Rakétatechnikában elég jól kidolgozták az alapjait, de nem árt, ha mérünk is, pláne, ha házilag készítünk fúvókát, pl. 6/4mm -es csõ lapításával (ami nem túl jó). img src="http://ideje.hu/images/Energy/NagyFordulatuGenerator/FuvokaMeropad_m.jpg"
Mérjük
Csináltunk egy kis fúvókát (1kW-nál nem nagyobb alkalmazáshoz) 6/4mm-es korracél csõ lapításával. 6bar-os levegõvel próbáltuk ki, érzésre igencsak jól fújt (valószínûleg szubszonikusan, de ezt nem tudjuk biztosan). img src="http://www.ideje.hu/images/Energy/NapTukrok_m/Fuvoka_2901.jpg"
Úgy néz ki, hasonló történt mint vele (sajna nem egyértelmû, hogy mekkora turbinával érte el a 13 Hp-t és milyen hatásfok mellett): "the maximum no load speed I was able to obtain was 6780 RPM. With the new super nozzle the maximum speed is now 20000 RPM! Thus proving beyond any doubt that my original nozzle was a piece of junk." Vagyis, ez a képen látható is a vacak kategória. Bár mi ezzel is elértük a 20000 RPM fordulatot, nagy sûrített levegõfogyasztás árán. A szûkület után sokkal finomabb tágulás kell, mert itt akár 220m/s-ra vagyis 800 km/h -ra gyorsul a közeg, a turbulencia könnyen felemészti az energiát.
Számítások: általában p=1MPa azaz 10bar nyomással számolunk, ez házi készülékeknél közepes, ipariaknál kis nyomásnak számít. A nyomás növelésével az áramlás gyökösen növekszik. (mind a térfogatáram, mind az áramlási sebesség). P= p*V/t = 1MPa * 1m3/sec = 1 MW ami nem a házi kategória (bár a turbo audim maximálisan kb. 1MW hõt termel). 1m3 helyett 1 liter (/sec) már a használható kategória: P= p*V/t = 1MPa * 1L/sec = 1 kW A 4mm-es csõ keresztmetszete A=12.57 mm2, 1L/sec térfogatáramnak 79.6 m/s -os (~80m/s) áramlási sebesség felel meg. A*v=12.5mm2 * 80m/s = 0.001m3 /sec = 1L/sec Amikor a fúvókán ez kilép, és nyomása tizedére, 100kPa-ra csökken (ilyenkor mennyit hûl ?) sebessége sokszorosára növekszik (bizonyos esetekben szuperszonikusra).
Szükség lesz (a fenti mérleges) mérésre is. GEK szerinti 30-35 m/s levegő befúvó fúvóka FaGázosító-hoz:
Linkek
|
Powered by TikiWiki CMS/Groupware