От Bigfoot
К kcp
Дата 09.10.2020 13:19:23
Рубрики WWII; ВВС;

Re: Вернемся, не...

>Понижать давление охлаждая воздух распылением топлива можно и за ПЦН
Не давление понижать, а температуру - для достижения бОльшей плотности воздуха (смеси).
Можно, конечно. Так англечанцы ж и охлаждали. Чтобы ЕШЕ повысить плотность, т.к. одного топлива для охлаждения было недостаточно при той величине наддува. Но при этом сохраняли ввод топлива в ПЦН, считая вклад испарения топлива в охлаждение значительным.
>при этом не надо собирать топливо с лопаток и тратить дополнительную энергию.
Видимо, эта энергия мизерна в сравнении с выигрышем от охлаждения. Ну и я же упоминал, что англечанцы считали оптимальным решением стромберговский карб (система Бендикс-Стромберг ставилась на паккардовские "мерлины") со впрыском (рвспылением) под давлением во входной канал ПЦН, там распыление было настолько эффективно, что вряд ли чего на лопатки сильно успевало "налипнуть". Смысл ввода топлива в нагнетатель состоит, видимо, в увеличении времени нахождения топлива в горячем сжатом воздухе, чтобы оно успело полностью испариться, израсходовав на испарение максимум энергии нагретого адиабатическим сжатием воздуха.
>Так что данное выше объяснение объясняет не всё. Скорее оно говорит о том, какое мнение имели конструкторы Мерлина, когда проектировали впрыск. Но э1то было 80 лет назад. Может мнение уже поменялось?
С тех пор поршневые двигатели большой мощности очень быстро прекратили свое развитие. Поэтому, полагаю, ничего особо нового с тех пор не появилось. Мне, по крайней мере, не доводилось в современной литературе видеть подробные разборы термодинамики авиационных нагнетателей с впрыском в них топлива. Но если кто укажет источник, где сказанное мною оспаривается, я с интересом ознакомлюсь. Есть диссер (PhD) 44г. по теории нагнетателя (автор индийского или пакистанского происхождения), но в лучшем случае с этой работой можно ознакомиться в Ливерпуле, я туда вряд ли попаду в ближайшее время.
От kcp
К Bigfoot (09.10.2020 13:19:23)
Дата 09.10.2020 14:17:33

Re: Вернемся, не...

Вижу достойным вождем для народа лишь Гая Семпрония Гракха'

>>Понижать давление охлаждая воздух распылением топлива можно и за ПЦН
>Не давление понижать, а температуру - для достижения бОльшей плотности воздуха (смеси).

Если требуется обеспечить заданный расход воздуха через двигатель (для сжигания заданного количества топлива и/или продувки цилиндров) при заданном давлении на входе и выходе из компрессора, то при испарении топлива плотность скорее всего понизится. Плотность жидкого топлива, всё таки, выше чем газообразного. А вот если использовать испарение для понижения давления за компрессором, то:

1) При том-же самом расходе ПЦН будет работать против меньшего перепада давления, что снижает потребление энергии. Это может быть существенно. КПД центробежных компрессоров ещё и с приводом, меньше чем КПД поршневых машин. Чем меньше мы тратим энергии на компрессор и чем больше жмём в цилиндрах тем лучше

2) А температура топливо-воздушной смеси в верхней точке такта сжатия, при всех прочих равных, будет зависеть только от общей степени сжатия и доли отведённого тепла (в т.ч. из-за испарения топлива). Это к вопросу о детонации

С этой точки не важно куда это топливо впрыскивать, лишь бы испарилось.

>> при этом не надо собирать топливо с лопаток и тратить дополнительную энергию.
> Видимо, эта энергия мизерна в сравнении с выигрышем от охлаждения. Ну и я же упоминал, что англечанцы считали оптимальным решением стромберговский карб (система Бендикс-Стромберг ставилась на паккардовские "мерлины") со впрыском (рвспылением) под давлением во входной канал ПЦН

Считали, да, но могли же ошибаться?

> Смысл ввода топлива в нагнетатель состоит, видимо, в увеличении времени нахождения топлива в горячем сжатом воздухе, чтобы оно успело полностью испариться, израсходовав на испарение максимум энергии нагретого адиабатическим сжатием воздуха.

Тут полностью согласен. А дополнительная турбулизация в компрессоре этому испарению только способствует.

>>Так что данное выше объяснение объясняет не всё. Скорее оно говорит о том, какое мнение имели конструкторы Мерлина, когда проектировали впрыск. Но э1то было 80 лет назад. Может мнение уже поменялось?
>С тех пор поршневые двигатели большой мощности очень быстро прекратили свое развитие. Поэтому, полагаю, ничего особо нового с тех пор не появилось. Мне, по крайней мере, не доводилось в современной литературе видеть подробные разборы термодинамики авиационных нагнетателей с впрыском в них топлива. Но если кто укажет источник, где сказанное мною оспаривается, я с интересом ознакомлюсь. Есть диссер (PhD) 44г. по теории нагнетателя (автор индийского или пакистанского происхождения), но в лучшем случае с этой работой можно ознакомиться в Ливерпуле, я туда вряд ли попаду в ближайшее время.

Есть методы форсирования ТРД методом впрыска воды и в компрессор и прямо в камеру сгорания. В камеру сгорания, насколько я понимаю, впрыскивать лучше. Можно добиться большего повышения мощности, но тогда компрессор раскручивается и быстро теряет устойчивость. Поэтому применяли впрыск либо перед компрессором, либо между его ступенями.

'Радуйтесь, граждане! Все идет так, как того пожелает Юпитер' (с) Legatus_pretor
От Bigfoot
К kcp (09.10.2020 14:17:33)
Дата 09.10.2020 14:40:53

Re: Вернемся, не...

>Если требуется обеспечить заданный расход воздуха через двигатель (для сжигания заданного количества топлива и/или продувки цилиндров) при заданном давлении на входе и выходе из компрессора
Целью было УВЕЛИЧЕНИЕ массы воздуха в единицу времени в единице объема. Чем больше, тем лучше.
>то при испарении топлива плотность скорее всего понизится.
Нет.
>Плотность жидкого топлива, всё таки, выше чем газообразного.
Основное повышение плотности - за счет снижения температуры воздуха. Внутренняя энергия расходуется на испарение, воздух охлаждается при том же давлении.

>А вот если использовать испарение для понижения давления за компрессором, то:
0а.Придется ставить интеркулер для достижения высоких давлений наддува.
0б.Можно забыть об утилизации теплоты испарения топлива.

>1) При том-же самом расходе ПЦН будет работать против меньшего перепада давления
Давление будет примерно тем же.

>что снижает потребление энергии. Это может быть существенно. КПД центробежных компрессоров ещё и с приводом, меньше чем КПД поршневых машин. Чем меньше мы тратим энергии на компрессор и чем больше жмём в цилиндрах тем лучше
Жмем в цилиндрах? И какое ж топливо туда лить? В этом вся фишка использования охлаждения ДО ЦИЛИНДРА, чтобы там не сжимать сильнее. Чтобы хватало детонационной стойкости бензина.

>2) А температура топливо-воздушной смеси в верхней точке такта сжатия, при всех прочих равных, будет зависеть только от общей степени сжатия и доли отведённого тепла (в т.ч. из-за испарения топлива). Это к вопросу о детонации
Кроме температуры еще есть полнота сгорания топлива. Отвод тепла имеет разную эффективность - лучше отводить ДО самых теплонапряженных узлов (то бишь, цилиндров).

>С этой точки не важно куда это топливо впрыскивать, лишь бы испарилось.
Смысл не только охладить, но и ПОДАТЬ БОЛЬШЕ ВОЗДУХА, затратив меньше энергии. А это возможно, если охлаждать топливом. Интеркулер - это ведь тоже дополнительные затраты.

>Считали, да, но могли же ошибаться?
Судя по эволюции мощности и высотности "мерлинов" можно смело утверждать, что не ошибались.

>>Есть методы форсирования ТРД методом впрыска воды и в компрессор и прямо в камеру сгорания.
Вообще-то, и во впускной коллектор ДВС тоже. Но это паллиатив, развитие пошло по пути применения интеркулера.
От kcp
К Bigfoot (09.10.2020 14:40:53)
Дата 09.10.2020 15:38:06

Re: Вернемся, не...

'Вижу достойным вождем для народа лишь Гая Семпрония Гракха'

> Основное повышение плотности - за счет снижения температуры воздуха. Внутренняя энергия расходуется на испарение, воздух охлаждается при том же давлении.

Соглашусь. Температура упадёт градусов на 15-20 при полном испарении. Плотность при заданном давлении возрастёт. Если у нас, конечно давление задано.

>>А вот если использовать испарение для понижения давления за компрессором, то:
>0а.Придется ставить интеркулер для достижения высоких давлений наддува.

Интеркуллер тоже конечно хорошо. Но на 15-20 градусов температура упадёт и за счёт испарения. Давление можно понизить.

>0б.Можно забыть об утилизации теплоты испарения топлива.

А зачем её утилизировать? И что именно понимается под утилизацией теплоты испарения?

>>1) При том-же самом расходе ПЦН будет работать против меньшего перепада давления
>Давление будет примерно тем же.

При падении температуры воздуха на 20 градусов давление упадёт на 7%.
А вообще мне пришла в голову идея. А не сверхзвуковые ли там ступени компрессора? Если сверхзвуковые, то идея не сработает.

>>что снижает потребление энергии. Это может быть существенно. КПД центробежных компрессоров ещё и с приводом, меньше чем КПД поршневых машин. Чем меньше мы тратим энергии на компрессор и чем больше жмём в цилиндрах тем лучше
>Жмем в цилиндрах? И какое ж топливо туда лить? В этом вся фишка использования охлаждения ДО ЦИЛИНДРА, чтобы там не сжимать сильнее. Чтобы хватало детонационной стойкости бензина.

ПЦН отбирает энергию от двигателя, а жмёт воздух с меньшим КПД.

>>2) А температура топливо-воздушной смеси в верхней точке такта сжатия, при всех прочих равных, будет зависеть только от общей степени сжатия и доли отведённого тепла (в т.ч. из-за испарения топлива). Это к вопросу о детонации
>Кроме температуры еще есть полнота сгорания топлива. Отвод тепла имеет разную эффективность - лучше отводить ДО самых теплонапряженных узлов (то бишь, цилиндров).

А вот это только с помощью интеркуллера. Ибо как ни попало в систему топливо, оно всё равно должно испариться. Заранее или при горении. При горении даже лучше. Возможность детонации меньше.

>>С этой точки не важно куда это топливо впрыскивать, лишь бы испарилось.
>Смысл не только охладить, но и ПОДАТЬ БОЛЬШЕ ВОЗДУХА, затратив меньше энергии. А это возможно, если охлаждать топливом. Интеркулер - это ведь тоже дополнительные затраты.

КПД компрессора в любом случае такое, что даже интеркуллер годиться для его повышения. А без компрессора компактный двигатель заданной мощности не сделаешь.

>>Считали, да, но могли же ошибаться?
>Судя по эволюции мощности и высотности "мерлинов" можно смело утверждать, что не ошибались.

Раньше и землю считали плоской, однако географические открытия делали. Так что это всё-таки не окончательный аргумент.

>>>Есть методы форсирования ТРД методом впрыска воды и в компрессор и прямо в камеру сгорания.
>Вообще-то, и во впускной коллектор ДВС тоже. Но это паллиатив, развитие пошло по пути применения интеркулера.

Вы спрашивали про впрыск испаряющихся жидкостей, я привёл более-менее современный пример. Возможно он окажется вам интересен

'Радуйтесь, граждане! Все идет так, как того пожелает Юпитер' (с) Legatus_pretor
От Bigfoot
К kcp (09.10.2020 15:38:06)
Дата 09.10.2020 16:58:47

Re: Вернемся, не...

>Соглашусь. Температура упадёт градусов на 15-20 при полном испарении.
Увы, я не видел точных данных. Возможно, температура падала даже сильнее.

>Интеркуллер тоже конечно хорошо. Но на 15-20 градусов температура упадёт и за счёт испарения. Давление можно понизить.
Температура все равно слишком высокая. На "мерлине" был интеркулер (c 60х серий).

>А зачем её утилизировать? И что именно понимается под утилизацией теплоты испарения?
Под теплотой испарения понимается теплота испарения. У этого термина есть четкое определение. Смысл этой величины - энергия, требуемая для преодоления межмолекулярных взаимодействий для перевода в газообразную форму.

>При падении температуры воздуха на 20 градусов давление упадёт на 7%.
А на самом деле сжатие вырастало где-то на 7%.
http://www.wwiiaircraftperformance.org/merlin-lovesey.pdf

>А вообще мне пришла в голову идея. А не сверхзвуковые ли там ступени компрессора? Если сверхзвуковые, то идея не сработает.
Нет, не сверхзвуковые.

>ПЦН отбирает энергию от двигателя, а жмёт воздух с меньшим КПД.
Наша цель в первую очередь мощность, раз уж мы взгромоздили ПЦН. А кпд - это вторичная цель.

>А вот это только с помощью интеркуллера. Ибо как ни попало в систему топливо, оно всё равно должно испариться. Заранее или при горении. При горении даже лучше. Возможность детонации меньше.
Еще раз: топливо плюс интеркулер. Если топливо полностью испарится в цилиндре, это тоже даст выигрыш за счет охлаждения головки цилиндра, но он будет меньше, чем выигрыш за счет поступления бОльшей массы воздуха. Напомню: цель оптимизации - мощность.

>КПД компрессора в любом случае такое, что даже интеркуллер годиться для его повышения. А без компрессора компактный двигатель заданной мощности не сделаешь.
У нас приоритетная цель - МОЩНОСТЬ. А не компактность или кпд, хотя и то, и другое тоже важно, и они должны оставаться в определенных пределах

>Раньше и землю считали плоской, однако географические открытия делали. Так что это всё-таки не окончательный аргумент.
Критерием истины является практика. Она на стороне англичан. Они увеличили мощность более, чем в ДВА раза за войну.

>Вы спрашивали про впрыск испаряющихся жидкостей, я привёл более-менее современный пример. Возможно он окажется вам интересен
Он широко использовался еще в войну. Назвать его современным - несколько опрометчиво. Но да, вроде как, интерес не угас...
От kcp
К Bigfoot (09.10.2020 16:58:47)
Дата 09.10.2020 21:39:23

Re: Вернемся, не...

'Вижу достойным вождем для народа лишь Гая Семпрония Гракха'
>> Соглашусь. Температура упадёт градусов на 15-20 при полном испарении.
> Увы, я не видел точных данных. Возможно, температура падала даже сильнее.

Я прикинул по теплоте испарения. Возможно ошибся

>> Интеркуллер тоже конечно хорошо. Но на 15-20 градусов температура упадёт и за счёт испарения. Давление можно понизить.
> Температура все равно слишком высокая. На "мерлине" был интеркулер (c 60х серий).

Я к тому, что и без интеркулера выигрыш в разгрузке ПЦН есть

>>А зачем её утилизировать? И что именно понимается под утилизацией теплоты испарения?
>Под теплотой испарения понимается теплота испарения. У этого термина есть четкое определение. Смысл этой величины - энергия, требуемая для преодоления межмолекулярных взаимодействий для перевода в газообразную форму.

Нет, меня интересует ваша фраза
>>> Можно забыть об утилизации теплоты испарения топлива

Что такое теплота испарения я знаю. С утиллизацией этой теплоты хуже

>> При падении температуры воздуха на 20 градусов давление упадёт на 7%.
> А на самом деле сжатие вырастало где-то на 7%.
> http://www.wwiiaircraftperformance.org/merlin-lovesey.pdf

Ну что я могу сказать. Судя по всему, пожертвовали ради мощности степенью расширения в цилиндре и убили КПД большим давлением на выхлопе. Который немного отыграли, направив его в реактивные патрубки. Остальные потери посчитали незначительными. Но пару копеек ещё было бы можно, скорее всего, получить, если бы испарять топливо за ПЦН.

> Критерием истины является практика. Она на стороне англичан. Они увеличили мощность более, чем в ДВА раза за войну.

Практика на англичанах не закончилась. За восемьдесят лет много чего напрактиковали

>> Вы спрашивали про впрыск испаряющихся жидкостей, я привёл более-менее современный пример. Возможно он окажется вам интересен
> Он широко использовался еще в войну. Назвать его современным - несколько опрометчиво. Но да, вроде как, интерес не угас...

В войну реактивные двигатели были ещё очень несовершенны. Вы обратили внимание, что я сказал именно про ТРД?

'Радуйтесь, граждане! Все идет так, как того пожелает Юпитер' (с) Legatus_pretor
От Bigfoot
К kcp (09.10.2020 21:39:23)
Дата 09.10.2020 22:03:05

Re: Вернемся, не...

>Я к тому, что и без интеркулера выигрыш в разгрузке ПЦН есть
Есть выигрыш в увеличении степени сжатия, т.е., по сути, кпд.

>Что такое теплота испарения я знаю. С утиллизацией этой теплоты хуже
Утилизация - использование с выгодой.

>Ну что я могу сказать. Судя по всему, пожертвовали ради мощности степенью расширения в цилиндре
Да ничем они не жертвовали. Они хорошо соптимизировали.

>убили КПД большим давлением на выхлопе.
Они подняли кпд за счет большей плотности смеси на входе. Больше воздуха, больше степень сгорания, больше кпд.

>Который немного отыграли, направив его в реактивные патрубки. Остальные потери посчитали незначительными. Но пару копеек ещё было бы можно, скорее всего, получить, если бы испарять топливо за ПЦН.
Да поздно, блин, уже за ПЦН. Не даст это выгоды. Такое чувство, что Вы не читаете то, что я пишу.

>Практика на англичанах не закончилась. За восемьдесят лет много чего напрактиковали
Да практически сразу и закончилась. Ничего такого эдакого потом не случилось. Быстрый переход на реактивную тягу. Развитие мощных "поршней" замерло.

>В войну реактивные двигатели были ещё очень несовершенны. Вы обратили внимание, что я сказал именно про ТРД?
Обратил. Но я не люблю уходы в сторону от основной темы.
От kcp
К Bigfoot (09.10.2020 22:03:05)
Дата 09.10.2020 22:26:56

Re: Вернемся, не...

'Вижу достойным вождем для народа лишь Гая Семпрония Гракха'

>>Ну что я могу сказать. Судя по всему, пожертвовали ради мощности степенью расширения в цилиндре
>Да ничем они не жертвовали. Они хорошо соптимизировали.

Они подняли среднее давление и увеличили давление при открытии выпускного клапана. КПД упал.

>>убили КПД большим давлением на выхлопе.
>Они подняли кпд за счет большей плотности смеси на входе. Больше воздуха, больше степень сгорания, больше кпд.

Это способ засунуть в ту же самую камеру сгорания больший заряд топлива и окислителя.

>>Который немного отыграли, направив его в реактивные патрубки. Остальные потери посчитали незначительными. Но пару копеек ещё было бы можно, скорее всего, получить, если бы испарять топливо за ПЦН.
>Да поздно, блин, уже за ПЦН. Не даст это выгоды. Такое чувство, что Вы не читаете то, что я пишу.

Я читаю, не беспокойтесь. Спасибо за ваше мнение

>>Практика на англичанах не закончилась. За восемьдесят лет много чего напрактиковали
>Да практически сразу и закончилась. Ничего такого эдакого потом не случилось. Быстрый переход на реактивную тягу. Развитие мощных "поршней" замерло.

Утверждение спорное. Двигатели и управление ими сильно изменились даже за последние двадцать лет.

>>В войну реактивные двигатели были ещё очень несовершенны. Вы обратили внимание, что я сказал именно про ТРД?
>Обратил. Но я не люблю уходы в сторону от основной темы.

Или потеряли нить разговора

'Радуйтесь, граждане! Все идет так, как того пожелает Юпитер' (с) Legatus_pretor
От Bigfoot
К kcp (09.10.2020 22:26:56)
Дата 09.10.2020 22:39:50

Re: Вернемся, не...

>Они подняли среднее давление и увеличили давление при открытии выпускного клапана. КПД упал.
Они подняли плотность смеси. Это дало повышение кпд за счет более полного сгорания топлива.

>Это способ засунуть в ту же самую камеру сгорания больший заряд топлива и окислителя.
Да. Но при этом полнота сгорания выше.

>Утверждение спорное. Двигатели и управление ими сильно изменились даже за последние двадцать лет.
Назовите хоть один мощный "поршень" с мощностью выше 1500 л.с., разработанный за последние 20 лет. Я не интересовался особо, мог чего пропустить, но не встречались мне такие.

>Или потеряли нить разговора
Нить превратилась в странный клубок.
От digger
К Bigfoot (09.10.2020 22:39:50)
Дата 11.10.2020 11:15:29

Re:мощностью выше 1500 л.с

Формула 1 - 1000 л.с. с 2-х литров. Они сами по себе не эксплуатируются, но наработки используются в автомобильной промышленности.
От Bigfoot
К digger (11.10.2020 11:15:29)
Дата 11.10.2020 13:03:50

Это на каких с 2х литров? И где там ПЦН? (+)

Если верить вики (а я в Ф1 полный профан), то максимум сняли с 3л с турбонагнетателем. А потом мощность только снижалась из-за всевозможных ограничений. В общем, ИМХО, эти двиглы к теме не имеют отношения.
От digger
К Bigfoot (11.10.2020 13:03:50)
Дата 11.10.2020 19:45:38

Re: Это на...

К тому, что разработка мощных и очень напряженных поршневых двигателей не прекращается и опыт не утерян, сейчас состояние этой науки намного лучше, чем во времена ВМВ.
От Bigfoot
К digger (11.10.2020 19:45:38)
Дата 11.10.2020 19:53:08

Эта разработка не имеет отношения к теме. (+)

> К тому, что разработка мощных и очень напряженных поршневых двигателей не прекращается и опыт не утерян, сейчас состояние этой науки намного лучше, чем во времена ВМВ.
Мощность и литраж этих двигателей _значительно_ ниже, чем у рассматриваемых. Режимы работы тоже совершенно другие - гораздо более высокие обороты, частота и скорость изменения мощности. В Ф1 правила сильно менялись, двигатели там либо атмосферные, либо турбированные, приводной нагнетатель применялся, если я все правильно понял, только в далекие 50е, и то на одной-двух моделях двигателей. А в области мощных _авиационных_ ДВС все остановилось в конце 40х. Они просто стали никому не нужны - все перешли на ТРД/ТВД.
От digger
К Bigfoot (11.10.2020 19:53:08)
Дата 11.10.2020 21:53:43

Re: Эта разработка...

>А в области мощных _авиационных_ ДВС все остановилось в конце 40х. Они просто стали никому не нужны - все перешли на ТРД/ТВД.

Не делают - не значит, что не смогут и потеряна школа и технологии.ИМХО за полгода справятся, если такой спорт возникнет.
От Bigfoot
К digger (11.10.2020 21:53:43)
Дата 11.10.2020 22:10:53

Re: Эта разработка...

> Не делают - не значит, что не смогут и потеряна школа и технологии.ИМХО за полгода справятся, если такой спорт возникнет.
Не справятся за полгода. Даже с учетом всех современных CAD/CFD-средств. Если с нуля. А если взять какую-нибудь модель из последних "поршней" той эпохи, то, наверное, смогут сделать что-то - ну, увеличить мощу, поднять кпд. Непонятно, кому и зачем захочется вкладываться в бесполезное развитие ненужных дивайсов. Единственная известная мне ниша, где по сей день применяются мощные "поршни" - это авиагонки и рекордные полеты. Но и там высотность не нужна совершенно. А так, да, компьютерные моделирование и расчет могут сильно облегчить задачи разрабам.