Роторно-винтовой двигатель

[KV531]

КПД компрессора и КПД "турбины" не надо путать с общим КПД двигателя. Так как тут еще появляется термический КПД, который конечно связан с этими КПД, но в двигателе есть еще камера сгорания и что то еще.
Высокий КПД компрессора и расширительной ступени необходимы для получения нормальной удельной мощности двигателя.
Если компрессор с малым КПД (ниже 65%), то он забирает слишком много мощности  расширительной ступени, а если КПД расширительной ступени меньше 70%, то она и отдает почти все на компрессор и на  полезную  нагрузку почти ничего не остается. Поэтому долго и не могли построить приличных ГТД.
КПД 68% компрессора  проходит, но вот КПД горячего винта меня смущает. Он должен быть более 70%. Это не я все придумал - есть расчеты в "большом двигателестроении"... 🙂

Я же вам про что и говорю. Что кроме кпд турбины и компрессора есть тепловой кпд. Из этой всей кухни складывается кпд мотора.
А недостаток кпд винтовой пары я хочу компенсировать достойным тепловым кпд. И в целом получить хороший кпд мотора.

 

[Андрей Миллер]

Я уже не однократно писал как будет осуществляться система охлаждения. Вы не внимательно читаете.

Так 1500 градусов в ГТУ это уже с охлаждающимися лопатками.
Так что максимальная Т уже выбрана под завязку.
И то, с лопатками двигателя АЛ провозились более 10 лет.

 

[Андрей Миллер]

А недостаток кпд винтовой пары я хочу компенсировать достойным тепловым кпд. И в целом получить хороший кпд мотора.

Рудольф Дизель как построил свой первый двигатель без системы охлаждения. Он был очень экономичен (КПД был практически равен КПД цикла Карно), но мощности не давал - еле крутился на ХХ.
Повысили Т и Р цикла, ввели систему охлаждения и появилась мощность. КПД конечно упал.... 🙂

 

[KV531]

А недостаток кпд винтовой пары я хочу компенсировать достойным тепловым кпд. И в целом получить хороший кпд мотора.

Рудольф Дизель как построил свой первый двигатель без системы охлаждения. Он был очень экономичен (КПД был практически равен КПД цикла Карно), но мощности не давал - еле крутился на ХХ.
Повысили Т и Р цикла, ввели систему охлаждения и появилась мощность. КПД конечно упал.... 🙂

Вот и славно. Я не против, и у меня так будет.

 

[Bulagen]

Я писал что растачивал проточную часть расширительной машины. Сейчас у компрессора и экспандера разная объемная производительность (примерно в 2-2.5 раза).
Регулировка мощности устойчиво регулируется подачей топлива.  

Из этой фразы и последующей Вашей переписки с другими участниками я понял, что был прав в своем предположении, что винтовые пары компрессора идентичны таковым на рабочей машине.
Тут нужно сделать два соображения:
1. Объемная производительность не есть функция степени сжатия ибо определяется тем объемом, который компрессор захватывает при т.н. "нормальных условиях" и перегоняет без сжатия (условно со снятой задней стенкой) за один оборот.
2. Как происходит сжатие в винтовом компрессоре? Винты захватывают капсулы при постоянном давлении у передней стенки компрессора. Затем они условно герметизируются (замыкаются) между двумя винтами и цилиндрическими поверхностями корпуса и имеет форму двух разно завинченных каралек. Далее эти капсулы подобно мясорубке перемещаются к задней стенке компрессора безо всякого сжатия. Сжатие начинается, когда капсула упирается в заднюю стенку компрессора тут помимо рабочих поверхносей роторов, а также цилиндрических поверхностей корпуса, к списку ограничивающих капсулу поверхностей добавляется задняя стенка. Объем капсулы начинает сжиматься и происходит это до тех пор пока кромка одного из роторов не подходит к кромке выходного канала на задней стенке (в идеале у роторов это должно происходить одновременно). Растачивая канал (и смещая кромку) в расширительной части вы снизили степень сжатия (ну или расширения) машины, но вы увеличили первичный объем у экспандера, т.е. объем, который совершает последующую работу после перекрытия кромок канала кромками роторов. Таким образом, в вашем текущем "лэйауте" вы теряете весьма заметную часть энергии за счет меньшей степени расширения. Конечный объем капсулы в РМ (который вскрывается в атмосферу) равен исходному объему (захватываемому из атмосферы) капсулы в компрессоре, но первичный объем в РМ (порция газов полученая из КС) больше конечного объема (выдавливаемого в КС) в компрессоре. Поэтому какого хрена (прошу прощения за грубость) вандалить железо расточками, если можно получить такой же первичный объем в РМ за счет большего размера расширительной машины, плюс к этому если вы возьмете в качестве РМ исходную машину с большей степенью сжатия, то за счет т.н. "продолженного расширения" (до большего конечного объема в РМ) вы сможете приблизиться к весьма желательной реализации цикла Хамфри.

 

[KV531]

Уважаемый Bulagen! Вы абсолютно правы в своих замечаниях. При проектировании двигателя я долго колебался между вариантами. Действительно я хотел взять винтовой блок побольше для РМ.
Будем считать что я допустил ошибку. Но есть и хорошие новости. Мы теперь знаем как поднять кпд этого мотора 🙂

 

[Bulagen]

Уважаемый Bulagen! Вы абсолютно правы в своих замечаниях. При проектировании двигателя я долго колебался между вариантами. Действительно я хотел взять винтовой блок побольше для РМ.
Будем считать что я допустил ошибку. Но есть и хорошие новости. Мы теперь знаем как поднять кпд этого мотора 🙂

Дорогу осилят идущие 🙂

 

[KV531]

Парни, собрал сегодня редуктор. Выкладываю фото.
Сразу пояснение. Редуктор для того что бы согласовать обороты мотора и дино-стенда. Режим работы кратковременный. Системы охлаждения масла нет.
Обороты на входе до 24 000 об/мин.
Крутящий момент на входе до 250 Нм.
Передаточное отношение 3,5:1.
Зубчатое зацепление от 6-ти литровой БМВ V12 (с коробки автомат). На входе держит 600 Нм момента.
Так что по крутящему моменту запас большой, но по оборотам я превышаю в 4 раза.

https://cloud.mail.ru/public/EttP/4UscZdyvs
https://cloud.mail.ru/public/AGqc/LhQ6kuKzg
https://cloud.mail.ru/public/13Re/EDfuPnFDr
https://cloud.mail.ru/public/8oG3/wVk5TVzmT
https://cloud.mail.ru/public/E1BN/oNBHYQEqa

 

[Bulagen]

. Выкладываю фото.

Зачётный девайс.
Кстати хочу заметить, что ваш объемник (с увеличенной РМ) можно задействовать и как более приемистую замену турбонаддува 🙂.

 

[KV531]

. Выкладываю фото.

Зачётный девайс.
Кстати хочу заметить, что ваш объемник (с увеличенной РМ) можно задействовать и как более приемистую замену турбонаддува 🙂.

Что значит приемистую замену турбонаддува?

 

[Bulagen]

Выход компрессора подсоединяется на вход поршневого ДВС, а выход ДВС подсоединяется на вход РМ.

 

[KV531]

Парни вот свежее видео с запусками  https://cloud.mail.ru/public/7LwL/Ymv7h1fJK

 

[Bulagen]

Ну вот, давно бы так!
Теперь процесс плавно перетекает в решение проблем смазки и охлаждения 🙂

 

[KV531]

Мы сделали сайт rotormotors.ru. Вся информация по мотору там.

 

[Bulagen]

Не много надо сказать информации... 🙂 Но все равно приятно видеть!

 

[Bulagen]

Хотя нет нашел...

 

[Bulagen]

На чьих парах собрали? (если не секрет) завод " Арсенал"? Хотя они вроде сами почти не делают, а больше закупают на стороне...

 

[KV531]

Брал винтовой маслозаполненный компрессор немецкого производства. Дорабатывал проточную часть детандера, масляную систему и устанавливал впрыск антифриза через форсунки.

 

[Bulagen]

Ок! Испытывался ли прототип на продолжительность работы?

 

[KV531]

Ок! Испытывался ли прототип на продолжительность работы?

Без нормального охлаждения и на подшипниках качения работающих в среде раскаленных газов и горящей смазки, конечно же нет. Невозможно переделать покупной серийный компрессор в детандер под длительную работу.
Двигатель проработает больше чем 30 сек. Но смысла нет его жечь. Цель была отработать проточную часть двигателя (степень сжатия/степень расширения), определиться с конструкцией камеры сгорания, сравнить фактические давления газа при запуске и работе с расчетными, увидеть динамику разгона, определить обороты запуска, малого газа и максимум. Хотел еще поставить мотор на стенд и замерить момент, но это утопия. Я его там сожгу за 2 секунды и замеры не успею сделать. В общем я увидел всё что хотел и показания получил с датчиков. На основании этих данных уже спроектирован новый мотор, с другим профилем винтов, продумана технология изготовления каналов для ОЖ, уплотнения подшипников, сами подшипники высокоскоростные. Чертежи сейчас передаю в производство. Будем делать полноценный рабочий образец и проводить полный цикл испытаний.