آیا ایجاد جت نیتروژن مایع ممکن است

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2397

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

آیا ایجاد جت نیتروژن مایع ممکن است

پست توسط rohamavation »

آیا ایجاد یک جت که بر روی نیتروژن مایع که گرم می‌شود کار می‌کند و اثر انبساط ایجاد می‌کند، ممکن است (اگرچه عملی نیست)؟ من معتقدم که نیتروژن در حالت گازی 674 (تقریبا) برابر فضای مایع را اشغال می کند، اما اگر به طور یکنواخت گرم شود، آیا می تواند اثری مشابه احتراق بدون انتشار کربن داشته باشد؟ ممکن است، بله، عملی، خیر، همانطور که در سوال ذکر شد. یک مشکل عملی مخزن سوخت است که باید زیر 159- درجه سانتیگراد نگه داشته شود تا نیتروژن مایع بماند. مشکل عملی دیگر این است که موتور موشک خواهد بود نه موتور احتراقی.
در بهترین حالت، انرژی مکانیکی که می توانید با تبخیر نیتروژن مایع آزاد کنید، تقریباً گرمای تبخیر آن است که 5.56 کیلوژول بر مول یا تقریباً 200 کیلوژول بر کیلوگرم است. (تبدیل این انرژی به رانش مفید احتمالاً مستلزم استفاده از نیتروژن در حال انبساط برای به حرکت درآوردن توربین‌هایی است که فن یا ملخ را به حرکت در می‌آورد، اما این یک موضوع ساده مهندسی است، حداقل در مقایسه).
چگالی انرژی شیمیایی سوخت جت حدود 46 مگاژول بر کیلوگرم است.
حتی اگر فرض کنیم کارایی موتور نیتروژن شما می تواند کمی بهتر از موتورهای هیدروکربنی سوز باشد، باز هم به این معنی است که برای نتیجه مشابه باید حدود صد برابر بیشتر از سوخت جت نیتروژن (از نظر وزن) حمل کنید.
شما با چندین مشکل عمده روبرو می شوید که کل ادعای شما را اساساً ناقص می کند:
نیتروژن مایع باید به طور مداوم خنک شود و در ظروف سنگین نگهداری شود تا مایع بماند، جرم مخازن سوخت شما را به شدت افزایش می دهد و به نوعی سیستم خنک کننده فعال نیاز دارد که برای کارکردن به منبع انرژی نیاز دارد.
سپس باید نیتروژن را هنگام ورود به موتور گرم کنید (از طریق لوله‌های ضخیم و گرم شده برای جلوگیری از پوشاندن سریع لوله‌ها با لایه‌ای از یخ آب سنگین، نیاز به سیستم‌های گرمایش بیشتری که نیاز به انرژی بیشتری دارند)، این به یک منبع نیاز دارد. انرژی و در نتیجه جرم و سوخت بیشتر.
در پایان شما به یک ژنراتور بزرگ نیاز دارید که نوعی سوخت را برای تولید الکتریسیته مورد نیاز برای خنک کردن نیتروژن مایع، گرم کردن آن در موتور و جلوگیری از یخ زدن روی لوله های نیتروژن تولید کند. این احتمالاً همان جرم، اندازه و سوخت مورد نیاز موتور جت را دارد که می‌خواهید با یک مخزن انبساط نیتروژن جایگزین کنید. و علاوه بر آن سیستم سوخت شما برای موتورهای اصلی بسیار پیچیده‌تر شده است و مستعد خرابی است (سیستم‌های برودتی بسیار مستعد خرابی هستند زیرا همه به جز عجیب‌ترین مواد در دماهای برودتی دوام چندانی ندارند، مطمئناً در مقایسه با یکدیگر تا دمای معمولی) و سنگین تر.
به نظر می رسد که منطق تا حدودی با خود تناقض دارد. اگر مخازن را جدا نکنید، جریان نسبتاً بالایی از گاز نیتروژن (از تبخیر) دریافت می کنید. این منبع اعتماد شماست (احتمالاً با افزایش بیشتر). شما می توانید بخار نیتروژن را مستقیماً هنگام خروج از مخزن گرم کنید و از یخ زدن لوله ها جلوگیری کنید. من فکر می کنم مشکل اصلی این است که مخزن در نهایت پوشیده از یخ است، نه لوله ها. این یک مسئله واقعی برای موشک است. –
نیتروژن مایع می تواند توسط هوای آینده گرم شود (50- درجه سانتیگراد در ارتفاع پرواز بهترین دما نیست اما هنوز بسیار بالاتر از دمای نیتروژن مایع است) و سپس منبسط شود. موتور برای گرم کردن نیتروژن به هوای زیادی نیاز دارد، بنابراین ممکن است در واقع به ورودی هوا، کمپرسور نیاز داشته باشد (فشرده کردن هوا دما را بسیار بالا می برد). سرعت پرواز بالاتر ممکن است مطلوب باشد، زیرا چنین موتوری احتمالاً دمای ورودی بالاتری را می خواهد.
نیازی نیست که چنین موتوری موشک خالص باشد، می تواند بای پس نیز داشته باشد، با استفاده از فن برای سرعت بخشیدن به مقداری از هوای دور زدن هسته، مانند اکثر موتورهای جت.
ذخیره نیتروژن مایع نیز مشکلی نیست، زیرا فرآیند تبخیر (که حتی باید توسط موتور تسریع شود) باید آن را به اندازه کافی خنک کند.
به نظر می رسد برخی از فشارها ممکن است. تجزیه و تحلیل ریاضی توسط متخصص در فیزیک مورد نیاز است تا مشخص شود که آیا رانش برای حفظ پرواز کافی است یا خیر.
من می توانم نیمی از حقایق را ببینم که در اینجا تزریق می شوند. بله، فشرده سازی هوای ورودی آن را گرم می کند، اما انرژی برای انجام این کار از کجا می آید. تولید رانش: چه نازل انبساط خالص یا با فن خارجی واقعاً مهم نیست، فقط چند درصد. اما حتی اگر از فن استفاده شود، باز هم اتم‌های اکسیژن را به نیتروژن وصل نمی‌کنید و آن را به رانش خاص وارد نمی‌کنید. جوشاندن نیتروژن برای خنک کردن آن، کارایی آن را حتی کمتر می‌کند. در چه مرحله ای «غیر عملی» به «فراموش کردن» تبدیل می شود؟ –
انرژی از اختلاف دما حاصل می شود. به همین ترتیب، اگر جفت حرارتی تولید کننده الکتریسیته (یک سر در نیتروژن مایع و دیگری در هوای خارج از هواپیما) داشته باشید، الکتریسیته تولید می کند زیرا برای کارکرد آن اختلاف دما وجود دارد. ممکن است به فن نیاز باشد تا گرمای کافی را از هوای نسبتاً سرد اطراف استخراج کند. در چه مرحله ای باید بگویم دوباره فکر کنید؟ –
شما می توانید اگر N2 را روی زمین خنک کنید و سپس اجازه دهید منبسط شود، دیگر نیازی به کمپرسور و توربین در طراحی توربوفن خود ندارید، فقط به یک نازل اگزوز.
به نحوی که از نیتروژن مایع به عنوان منبع ذخیره انرژی مانند باتری استفاده می کنید. ممکن است، بله، عملی، خیر، همانطور که در سوال ذکر شد. یک مشکل عملی مخزن سوخت است که باید زیر 159- درجه سانتیگراد نگه داشته شود تا نیتروژن مایع بماند.
مشکل عملی دیگر این است که موتور موشک خواهد بود نه موتور احتراقی. موتورهای راکت همه پیشرانه‌های خود را سوار می‌کنند، در حالی که جت یک موتور تنفسی هوا است: بیشتر چیزی که از اگزوز جت خارج می‌شود، هوا است که در اتمسفر دقیقاً در همان جایی که هواپیما بود، شناور بود و اکنون به اتم‌های کربن متصل شده است. سوخت این همان چیزی است که به تمام پره های کمپرسور و توربین نیاز دارید، تا ابتدا هوای بیرون را فشرده کنید و سپس انرژی را برای راه اندازی کمپرسور استخراج کنید.
موتورهای موشک با مدت زمان ماندگاری سوخت مشکل دارند. تمام جرمی را که برای ایجاد نیروی رانش به حرکت در می آورید، حمل کرده اید و با آن بلند شده اید.
یک وسیله نقلیه نیتروژن مایع از نیتروژن مایع تغذیه می کند که در یک مخزن ذخیره می شود. طراحی‌های موتورهای نیتروژن سنتی با گرم کردن نیتروژن مایع در یک مبدل حرارتی، استخراج گرما از هوای محیط و استفاده از گاز تحت فشار حاصل برای به کار انداختن یک پیستون یا موتور دوار کار می‌کنند.
پیشرانه نیتروژن مایع نیز ممکن است در سیستم های هیبریدی گنجانده شود، به عنوان مثال، پیشرانه الکتریکی باتری و مخازن سوخت برای شارژ مجدد باتری ها. این نوع سیستم را پیشرانه هیبریدی نیتروژن مایع-الکتریکی می نامند. علاوه بر این، ترمز احیا کننده نیز می تواند در ارتباط با این سیستم استفاده شود.
یکی از مزیت‌های خودروی نیتروژن مایع این است که گاز خروجی صرفاً نیتروژن است، جزئی از هوا، و بنابراین هیچ آلودگی هوای موضعی در انتشار گازهای خروجی ایجاد نمی‌کند. این امر آن را کاملاً عاری از آلودگی نمی کند، زیرا در وهله اول برای مایع سازی نیتروژن به انرژی نیاز بود، اما این فرآیند مایع سازی می تواند از راه دور خودرو باشد و در اصل می تواند توسط یک انرژی تجدید پذیر یا منبع انرژی پاک تأمین شود.
نیتروژن مایع توسط خنک کننده های برودتی یا معکوس موتور استرلینگ تولید می شود که جزء اصلی هوا، نیتروژن (N2) را مایع می کند. کولر می تواند با برق یا از طریق کار مکانیکی مستقیم از توربین های آبی یا بادی تامین شود. نیتروژن مایع در ظروف عایق توزیع و ذخیره می شود. عایق جریان گرما را به نیتروژن ذخیره شده کاهش می دهد. این امر ضروری است زیرا گرمای محیط اطراف مایع را می جوشاند و سپس به حالت گازی تبدیل می شود. کاهش گرمای ورودی باعث کاهش اتلاف نیتروژن مایع در انبار می شود. الزامات ذخیره سازی از استفاده از خطوط لوله به عنوان وسیله حمل و نقل جلوگیری می کند. از آنجایی که خطوط لوله در فواصل طولانی به دلیل نیازهای عایق پرهزینه هستند، استفاده از منابع انرژی دور برای تولید نیتروژن مایع پرهزینه خواهد بود. ذخایر نفت معمولاً فاصله زیادی با مصرف دارد اما می تواند در دمای محیط منتقل شود.
مصرف نیتروژن مایع در اصل به صورت معکوس تولید می شود. موتور استرلینگ یا موتور حرارتی برودتی راهی برای نیرو دادن به وسایل نقلیه و وسیله ای برای تولید برق ارائه می دهد. نیتروژن مایع همچنین می تواند به عنوان خنک کننده مستقیم برای یخچال ها، تجهیزات الکتریکی و واحدهای تهویه مطبوع عمل کند. مصرف نیتروژن مایع در واقع جوشاندن و بازگشت نیتروژن به جو است.
در موتور دیرمن نیتروژن با ترکیب آن با مایع تبادل حرارتی در داخل سیلندر موتور گرم می شود
توربین نیتروژن مایع را که به قسمت پرفشار توربین پاشیده می شود، منبسط می کند و گاز در حال انبساط با هوای تحت فشار ورودی ترکیب می شود تا جریان گازی با سرعت بالا تولید کند که از پشت توربین خارج می شود. جریان گاز حاصل را می توان برای به حرکت درآوردن ژنراتورها یا سایر وسایل استفاده کرد. این سیستم برای نیرو دادن به ژنراتورهای الکتریکی بیشتر از 1 کیلووات نشان داده نشده است، هرچند خروجی بالاتر ممکن است امکان پذیر باشد.
چرخه کارنو
اگرچه نیتروژن مایع سردتر از دمای محیط است، اما موتور نیتروژن مایع نمونه ای از موتورهای حرارتی است. یک موتور حرارتی با استخراج انرژی حرارتی از اختلاف دما بین یک مخزن گرم و یک مخزن سرد کار می کند. در مورد موتور نیتروژن مایع، مخزن "گرم" هوای محیط اطراف ("دمای اتاق") است که برای جوشاندن نیتروژن استفاده می شود.
به این ترتیب، موتور نیتروژن انرژی را از انرژی حرارتی هوا استخراج می کند و راندمان تبدیلی که با آن انرژی را تبدیل می کند را می توان از قوانین ترمودینامیک با استفاده از معادله بازده کارنو محاسبه کرد که برای همه موتورهای حرارتی اعمال می شود.
تانک ها
مخازن برای ذخیره نیتروژن مایع باید مطابق با استانداردهای ایمنی مناسب برای یک مخزن تحت فشار، مانند ISO 11439 طراحی شوند.
مخزن نیتروژن مایع (ازمیر، ترکیه)
مخزن ذخیره ممکن است از موارد زیر ساخته شود:
فولاد
آلومینیوم
فیبر کربن
کولار
سایر مواد یا ترکیبی از موارد فوق.
مواد الیافی به طور قابل توجهی سبک تر از فلزات هستند اما به طور کلی گران تر هستند. مخازن فلزی می توانند تعداد زیادی چرخه فشار را تحمل کنند، اما باید به طور دوره ای از نظر خوردگی بررسی شوند. نیتروژن مایع، LN2، معمولاً در مخازن عایق، تا 50 لیتر، در فشار اتمسفر حمل می شود. این مخازن به عنوان مخازن بدون فشار، مورد بازرسی قرار نمی گیرند. مخازن بسیار بزرگ برای LN2 گاهی اوقات تحت فشار کمتر از 25 psi قرار می گیرند تا به انتقال مایع در محل استفاده کمک کنند.
خروجی انتشار
مانند سایر فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی بدون احتراق، یک وسیله نقلیه نیتروژن مایع منبع انتشار را از لوله دم خودرو به نیروگاه مرکزی تولید برق منتقل می‌کند. در جایی که منابع بدون انتشار در دسترس هستند، تولید خالص آلاینده ها را می توان کاهش داد. اقدامات کنترل آلایندگی در یک نیروگاه تولید مرکزی ممکن است موثرتر و کم‌هزینه‌تر از درمان انتشار گازهای گلخانه‌ای خودروهای پراکنده باشد.
وسایل نقلیه نیتروژن مایع از بسیاری جهات با وسایل نقلیه الکتریکی قابل مقایسه هستند، اما از نیتروژن مایع برای ذخیره انرژی به جای باتری استفاده می کنند. مزایای بالقوه آنها نسبت به سایر وسایل نقلیه عبارتند از:
تقریباً مانند وسایل نقلیه الکتریکی، وسایل نقلیه با نیتروژن مایع در نهایت از طریق شبکه برق تغذیه می شوند، که تمرکز بر کاهش آلودگی از یک منبع را آسان تر می کند، برخلاف میلیون ها وسیله نقلیه در جاده ها.
به دلیل قطع برق از شبکه برق، نیازی به حمل و نقل سوخت نخواهد بود. این هزینه قابل توجهی را نشان می دهد
آلودگی ایجاد شده در حین حمل و نقل سوخت از بین می رود.
مخازن نیتروژن مایع را می توان با آلودگی کمتری نسبت به باتری ها دور انداخت یا بازیافت کرد.
وسایل نقلیه نیتروژن مایع با مشکلات تخریب مرتبط با سیستم های باتری فعلی محدود نمی شوند.
این مخزن ممکن است بتواند بیشتر و در زمان کمتری نسبت به شارژ مجدد باتری ها، با نرخ سوخت گیری مجدد قابل مقایسه با سوخت مایع، دوباره پر شود.
این می تواند به عنوان بخشی از یک پیشرانه سیکل ترکیبی در ارتباط با یک موتور بنزینی یا دیزلی کار کند و از گرمای اتلاف یکی برای راه اندازی دیگری در یک سیستم توربوترکیب استفاده کند. حتی می تواند به عنوان یک سیستم هیبریدی اجرا شود.
معایب
نقطه ضعف اصلی استفاده ناکارآمد از انرژی اولیه است. انرژی برای مایع سازی نیتروژن استفاده می شود که به نوبه خود انرژی لازم برای راه اندازی موتور را فراهم می کند. هر تبدیل انرژی دارای تلفات است. برای خودروهای نیتروژن مایع، انرژی الکتریکی در طی فرآیند مایع سازی نیتروژن از بین می رود.
نیتروژن مایع در ایستگاه های سوخت رسانی عمومی در دسترس نیست. با این حال، سیستم های توزیع در اکثر تامین کنندگان گاز جوشکاری وجود دارد و نیتروژن مایع یک محصول فرعی فراوان از تولید اکسیژن مایع است.
تولید نیتروژن مایع یک فرآیند انرژی بر است. در حال حاضر کارخانه های تبرید عملی که چند تن در روز نیتروژن مایع تولید می کنند با حدود 50 درصد راندمان کارنو کار می کنند در حال حاضر نیتروژن مایع مازاد به عنوان یک محصول جانبی در تولید اکسیژن مایع تولید می شود.
چگالی انرژی نیتروژن مایع
هر فرآیندی که متکی به تغییر فاز یک ماده باشد، چگالی انرژی بسیار کمتری نسبت به فرآیندهای مربوط به واکنش شیمیایی در یک ماده خواهد داشت، که به نوبه خود چگالی انرژی کمتری نسبت به واکنش های هسته ای دارند. نیتروژن مایع به عنوان ذخیره انرژی دارای چگالی انرژی پایینی است. سوخت‌های هیدروکربنی مایع در مقایسه، چگالی انرژی بالایی دارند. چگالی انرژی بالا، لجستیک حمل و نقل و ذخیره سازی را راحت تر می کند. راحتی یک عامل مهم در پذیرش مصرف کننده است. ذخیره سازی مناسب سوخت های نفتی همراه با هزینه کم آن به موفقیت بی نظیری منجر شده است. علاوه بر این، یک سوخت نفتی یک منبع انرژی اولیه است، نه فقط یک وسیله ذخیره و انتقال انرژی.
چگالی انرژی - حاصل از گرمای هم‌بار نیتروژن در تبخیر و گرمای ویژه در حالت گاز - که از نظر تئوری می‌توان از نیتروژن مایع در فشار اتمسفر و دمای محیط 27 درجه سانتی‌گراد دریافت کرد، حدود 213 وات ساعت بر کیلوگرم (W·h/kg) است. ، در حالی که معمولاً تنها 97 W·h/kg می توان تحت شرایط واقع بینانه به دست آورد. این در مقایسه با 100-250 W·h/kg برای باتری لیتیوم یونی و 3000 W·h/kg برای موتور احتراق بنزینی که با بازده حرارتی 28 درصد کار می کند، 14 برابر چگالی نیتروژن مایع مورد استفاده در راندمان کارنو است.
برای اینکه یک موتور انبساط همدما بردی قابل مقایسه با یک موتور احتراق داخلی داشته باشد، یک مخزن ذخیره سازی 350 لیتری (92 گالری آمریکا) عایق بندی شده مورد نیاز استحجم عملی، اما افزایش قابل توجهی نسبت به مخزن بنزین معمولی 50 لیتری (13 گالری آمریکا). افزودن چرخه های قدرت پیچیده تر این نیاز را کاهش می دهد و به کارکرد بدون یخ زدگی کمک می کند. با این حال، هیچ نمونه تجاری کاربردی از استفاده از نیتروژن مایع برای نیروی محرکه خودرو وجود ندارد.
تشکیل یخبندان
برخلاف موتورهای احتراق داخلی، استفاده از یک سیال کاری برودتی به مبدل های حرارتی برای گرم کردن و خنک کردن سیال کار نیاز دارد. در یک محیط مرطوب، تشکیل یخبندان از جریان گرما جلوگیری می کند و بنابراین یک چالش مهندسی را نشان می دهد. برای جلوگیری از ایجاد یخ زدگی، می توان از چند سیال کار استفاده کرد. این چرخه‌های روکش را اضافه می‌کند تا اطمینان حاصل شود که مبدل حرارتی به زیر صفر نمی‌رسد. مبدل‌های حرارتی اضافی، وزن، پیچیدگی، از دست دادن کارایی و هزینه، برای فعال کردن عملیات بدون یخبندان مورد نیاز است.
هر چقدر هم که عایق روی مخزن سوخت نیتروژن کارآمد باشد، ناگزیر از تبخیر به اتمسفر تلفات وارد می کند. اگر وسیله نقلیه در فضایی با تهویه ضعیف نگهداری شود، این خطر وجود دارد که نشت نیتروژن می تواند غلظت اکسیژن در هوا را کاهش دهد و باعث خفگی شود. از آنجایی که نیتروژن یک گاز بی رنگ و بی بو است که در حال حاضر 78 درصد هوا را تشکیل می دهد، تشخیص چنین تغییری دشوار خواهد بود.
مایعات برودتی در صورت ریختن خطرناک هستند. نیتروژن مایع می تواند باعث سرمازدگی شود و برخی از مواد را بسیار شکننده کند.
از آنجایی که نیتروژن مایع سردتر از 90.2K است، اکسیژن اتمسفر می تواند متراکم شود. اکسیژن مایع می تواند به طور خود به خود و به شدت با مواد شیمیایی آلی، از جمله فرآورده های نفتی مانند آسفالت واکنش نشان دهد
از آنجایی که نسبت انبساط مایع به گاز این ماده 1:694 است، اگر نیتروژن مایع به سرعت تبخیر شود، نیروی عظیمی می تواند ایجاد شود. در حادثه ای در سال 2006 در دانشگاه A&M تگزاس، دستگاه های کاهش فشار مخزن نیتروژن مایع با شاخه های برنجی مهر و موم شدند. در نتیجه، تانک به طرز فاجعه‌باری از کار افتاد و منفجر شد

.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2397

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: آیا ایجاد جت نیتروژن مایع ممکن است

پست توسط rohamavation »

آیا می توان موتور جت ساخت که از گرمای اضافی برای رانش استفاده می کند یا گرمای اضافی تولید نمی کند، بنابراین نیازی به خنک کننده نیست که انرژی هدر می رود.خیر، هر ماشین حرارتی همیشه انرژی را از بخاری به کولر منتقل می کند (چرخه کارنو). حداکثر بازده بستگی به اختلاف دما دارد و نمی تواند دقیقاً به 100٪ برسد. برابر است
$1-\frac{T_\text{C}}{T_\text{H}}$
که در آن Tc دمای هوای اطراف و Th دمای سوخت در حال سوختن است. موتور جت همانطور که به طور معمول در هوانوردی درک می شود یک ماشین حرارتی است.$roham hesami $
موتورهای جت چقدر می توانند داغ شوند؟
برای آیا می توان موتور جت ساخت که از تمام گرمای اضافی استفاده کند؟
در داخل موتور جت تجاری معمولی، سوخت در محفظه احتراق تا دمای 2000 درجه سانتیگراد می سوزد. دمایی که در آن فلزات در این قسمت از موتور شروع به ذوب شدن می کنند 1300 درجه سانتیگراد است، بنابراین باید از تکنیک های خنک کننده پیشرفته استفاده کرد.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2397

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: آیا ایجاد جت نیتروژن مایع ممکن است

پست توسط rohamavation »

آیا می توان جریان هوای مافوق صوت مستقیم را به پس سوز توربوفن به منظور افزایش عملکرد یا کاهش مصرف سوخت ایجاد کرد؟بنابراین من متوجه شدم که SR-71 Blackbird از چیزی استفاده می کند که "turboramjet" نامیده می شود و این ایده را کمی جذاب می دانم زیرا آنها می گویند با چنین موتوری، بلک برد در حداکثر سرعت خود مصرف سوخت بیشتری دارد. من می دانم که مکانیسم چنین موتوری بسیار پیچیده است، اما چیزی که در ذهن من است این است که موتوری مانند بلک برد نسازم، بیشتر به این نکته که جریان هوای تازه مافوق صوت مستقیم به پس سوز داشته باشد تا به لطف اکسیژن بیشتر، مصرف سوخت کمی کمتر شود. برای اینکه پس سوز به طور موثر بسوزد (چون در جایی شنیده ام که پس سوز 3 برابر بیشتر از رانش خشک سوخت می سوزاند، امیدوارم این بتواند مصرف سوخت رانش خشک را فقط به دو برابر یا حتی 1.5 برابر کاهش دهد و عملکرد یکسانی داشته باشد). آیا امکان انجام چنین کاری وجود دارد؟ مشکل اصلی چنین موتور/طراحی چه خواهد بود؟ آیا می تواند نیروی رانش بیشتر/کارآمدتری در مصرف سوخت ایجاد کند؟ و برای محاسبات، فرض کنید موتور توربوفن مورد بحث GE F-414-EPE است، روی پس سوز، با سرعت مافوق صوت.J-58 هوای فشرده را از کمپرسور در مرحله 4 گرفت و مستقیماً به جریان پشت توربین لوله کرد. این امر جریان اگزوز را که وارد پس سوز می شود خنک می کند، بنابراین دمای شروع در آنجا کمتر و چگالی بالاتر است که باعث افزایش راندمان و رانش می شود. توجه داشته باشید که ورودی SR-71 جریان را به 0.4 ماخ کاهش داد، بنابراین تمام جریان داخلی مادون صوت بود. تنها زمانی که گاز داغ اگزوز در پس سوز منبسط شود، سرعت جریان دوباره به سرعت های مافوق صوت افزایش می یابد.
این تنها به این دلیل امکان پذیر است که ورودی هوا در زمان پرواز با سرعت 3.2 ماخ تقریباً 40 برابر هوا را فشرده می کند. این مقیاس پیش فشرده سازی با
$p_0 = p_{\infty}\cdot\frac{(1.2\cdot Ma^2)^{3.5}}{\left(1+\frac{5}{6}\cdot(Ma^2-1)\right)^{2.5}}$
بنابراین پیش فشرده سازی برای حداکثر سرعت معمولی F-414 1.8 ماخ بسیار کمتر (کمتر از 6) است.
(Ma = عدد ماخ، p0 = فشار قوچ، p∞ = فشار اتمسفر).
افزایش در مقیاس بازده با نسبت دمای راه اندازی و اگزوز (اندازه گیری شده از صفر مطلق)، بنابراین افزایش راندمان بسیار کمتر از آن چیزی است که به نظر می رسد به آن امیدوار باشید.
مطمئن شوید که سرعت جریان در ورودی پس سوز کاملاً مادون صوت است. جریان مافوق صوت در شروع بخش پس سوز فقط احتراق را تا زمانی که جریان از نازل خارج شود به تاخیر می اندازد. همه پس سوزها دارای حلقه هایی به نام نگهدارنده شعله هستند که باعث جریان جدا شده موضعی می شوند، بنابراین مقداری گاز سوزان همیشه وجود دارد تا مخلوط سوخت-هوای تازه وارد را مشتعل کند.
تصویر

ارسال پست