Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

[Владимир Александрович]

Какая степень двухконтурности предполагается?

       Конкретная степень двухконтурности рассчитывается исходя из требуемых высотно-скоростных характеристик самолета при использовании турбовентиляторной СУ без редуктора.

Исходя из 80-90% тяги от вентилятора, 4-9?

       Степень двухконтурности это отншение расхода воздуха во втором контуре к расходу в первом контуре, а не отношение тяг в каждом контуре. В комбинированой турбовентиляторной СУ с СПГГ степень двухконтурности может достигать 20-25. А закономерность такая, чем на большую массу воздуха переносится адиабатная работа газа проходящего через турбину, тем выше экономичность СУ в целом. 
 

 

[georgii-2]

Можно ли в данном, нашем случае, считать степенью двухконтурности отношение массы воздуха, проходящего через СУ, к массе воздуха потребного для сжигания топлива вместе с массой топлива?

 

[JohnDoe]

Можно ли в данном случае считать степенью двухконтурности отношение массы воздуха, проходящего через СУ, к массе воздуха потребного для сжигания топлива вместе с массой топлива? 

ИМХУ, нет. Т.к. в СПГГ кроме воздуха для сжигания требуется ещё некоторое кол-во для "разбавления" выхлопа до допустимой температуры газов перед турбиной Т3. Хотя это кол-во можно уменьшить в данном варианте чисто авиаустановки, например устроив в выхлопном коллекторе теплообменник, который будет отбирать тепло у выхлопа и отдавать его во второй контур. Второй контур кстати может помочь и в утилизации тепла отдаваемогов стенки рабочих цилиндров СПГГ(как в мотокопрессорных установках немцев во времена 2-й мировой).

 

[georgii-2]

некоторое кол-во для "разбавления" выхлопа 

Вот-вот, и про это количество в том числе и спрашиваю - это "второй контур"?

 

[JohnDoe]

Вот-вот, и про это количество в том числе и спрашиваю - это "второй контур"?

Неа, это первый, т.к. этот воздух проходит через турбину. "Второконтурный" воздух через турбину не проходит, по определеню, а идёт на выброс, минуя её. Т.е. например можно, с определённой натяжкой, назвать двухконтурной турбовинтовую СУ. 1-й контур - ГТД, второй - виоздушный винт. Терминологически ересь конечно, но по принципу верно. Вот перевод(корявый правда) буржуйского ролика, объясняющего принцип работы турбовентиляторного/двухконтурного ГТД: Как работает турбовентиляторный двигатель

 

[georgii-2]

Как ГТД работает с детства знаю, заявочки на двухконтурные когда-то подавал, хотелось бы условиться о терминологии для данного, НАШЕГО случая.

 

[JohnDoe]

Как ГТД работает с детства знаю, заявочки на двухконтурные когда-то подавал, хотелось бы условиться о терминологии для данного, НАШЕГО случая.

А чего тут уславливаться-то? Двухконтурный это такой в котором газы в первом контуре совершают работу по преобразовании их энергии в механичекую(срабатывают на турбине, ОРМ и пр.) и затем, возможно, создают тягу, а во втором контуре только создают тягу.
Или как?

 

[georgii-2]

Или как? 

Вот так:

... отношение массы воздуха, проходящего через СУ, к массе воздуха потребного для сжигания топлива вместе с массой топлива 

 

[Владимир Александрович]

Можно ли в данном, нашем случае, считать степенью двухконтурности отношение массы воздуха, проходящего через СУ, к массе воздуха потребного для сжигания топлива вместе с массой топлива? 

     Вячеслав правильно ответил - нет. Воздух и газ, который проходит через горячую проточную часть, а случае с СПГГ через рабочий цилиндр вместе с порцией его продувки, составляет расход через 1-й контур.
    Так как технически рационально подавать на вход СПГГ поджатый воздух после тягового вентилятора (все-таки Пк широкохордного вентилятора может достигать значений 1,26-1,32), то расход во втором контуре будет равен разнице между полным расходом через вентилятор и расходом через СПГГ. Отношение этой разницы к расходу газа через СПГГ даст значение  степень двухконтурности данной СУ.

Т.к. в СПГГ кроме воздуха для сжигания требуется ещё некоторое кол-во для "разбавления" выхлопа до допустимой температуры газов перед турбиной Т3.

    В СПГГ газ на выхлопе специально не разбавляется для снижения температуры. Снижение температуры получается по условиям продувки рабочего цилиндра - оно вынужденное, но поскольку современные жаростойкие и жаропрочные материалы позволяют выдерживать значительно более высокие температуры, чем те, которые получаются после СПГГ, образуется резерв форсирования установки по мощности за счет дожигания топлива в КС перед турбиной.

Хотя это кол-во можно уменьшить в данном варианте чисто авиаустановки, например устроив в выхлопном коллекторе теплообменник, который будет отбирать тепло у выхлопа и отдавать его во второй контур.

  Если имеется в виду теплообменник до турбины, то данное решение немедленно уменьшит мощность турбины и установки в целом. Если после турбины, то утилизация тепла в турбовентиляторных установках не делается. В этом нет никакой выгоды. Турбина полного расширения срабатывает теплоперепад практически полностью.


 

 

[Владимир Александрович]

Двухконтурный это такой в котором газы в первом контуре совершают работу по преобразовании их энергии в механичекую(срабатывают на турбине, ОРМ и пр.) и затем, возможно, создают тягу, а во втором контуре только создают тягу.

   Очень грамотная фраза, Вячеслав.
 

 

[georgii-2]

Вячеслав правильно ответил - нет. Воздух и газ, который проходит через горячую проточную часть, а случае с СПГГ через рабочий цилиндр вместе с порцией его продувки, составляет расход через 1-й контур. 

Явно формальный подход к сути дела. Та самая колея.
Имеется источник энергии, затрачивает на себя воздух и горючее - 1-й контур, условно конечно.
Энергию свою тратит на перемещение воздуха - 2-й контур.
Отношение между массами расходов, в данном случае, естественно будет считать условной степенью двухконтурности.
Т.е. подход по сути, неважно что и где идёт, главное здесь - отношение расходов.
Такой подход к проблеме устраивает?
В нашем случае.

 

[Владимир Александрович]

Т.е. подход по сути, неважно что и где идёт, главное здесь - отношение расходов.

      Как это не важно, что где идет, Георгий. Мы график индикаторного и адиабатного КПД СУ с СПГГ зачем комментировали.
      Совершенство  теплового цикла в рабочем цилиндре СПГГ характеризуется индикаторным КПД - участвует порция воздуха сжимаемая в цилиндре, а совершенство преобразования имеющейся энергии от выхлопного газа (цилиндровая порция+продувочная порция) в механическую работу характеризуется адиабатным КПД. Получаемая адиабатная мощность и составляет мощность первого контура. Она с учетом потерь и поджатия воздуха на входе в СПГГ преобразуется в мощность второго контура, где за счет этого образуется большая тяга.
      

 

[georgii-2]

Как это не важно, что где идет, Георгий. Мы график индикаторного и адиабатного КПД СУ с СПГГ зачем комментировали? 

Понимаю, что термин двухконтурный пошёл от ГТД, но суть его состоит только в разнице расходов. Если продолжить логику рассуждений JohnDoe дальше, то можно оценивать. условно конечно, и степень двухконтурности винто-поршневых установок. Вариантов много, но суть "двухконтурности" одна - разница в расходе самого источника энергии и расхода получаемого с помощью этой энергии.
Вот на этой общей точке зрения и хотелось бы продолжать обсуждение.

 

[slav]

[highlight]Отношение расхода в цикле к проскочившему расходу мимо цикла(продувка) мне кажется наиболее четко описывает степень двухконтурности[/highlight]??!   😉     :IMHO

 

[georgii-2]

Можно и так, но не универсально, для вариантов с турбиной вроде как не совсем чётко понятное определение.

 

[Владимир Александрович]

Если продолжить логику рассуждений JohnDoe дальше, то можно оценивать. условно конечно, и степень двухконтурности винто-поршневых установок.

   Чтобы избежать ошибок, надо акцентироваться на способе получения полезной мощности. Винто-поршневая установка выдает полезную мощность от поршневого ДВС исключительно на вал. В случае изъятия выходного вала и винта она не сможет реализовать полезную мощность в виде тяги от скоростного газового потока. СПГГ не имеет выходного вала, а генерирует газовый поток с определенной полезной энергией. Я могу реализовать ее в сопле и получить тягу, а могу пустить в турбину для преобразования энергии выхлопного газового потока в механическую энергию на валу вентилятора. Сделать это я могу с определенным КПД, а именно адиабатным КПД, о котором речь шла выше. Это и есть первый контур с его полным расходом через рабочий цилиндр включая расход на продувку.

Отношение расхода в цикле к проскочившему расходу мимо цикла(продувка) мне кажется наиболее четко описывает степень двухконтурности??!

 

Можно и так, но не универсально,

Этот вывод не верен. (См. первый абзац сообщения). Здесь все совершенно однозначно. Надо постараться осмыслить суть, иначе дальше может возникнуть ощущение путаницы в других вопросах.
 

 

[slav]

\\\\\\\
Этот вывод не верен. (См. первый абзац сообщения). Здесь все совершенно однозначно. Надо постараться осмыслить суть, иначе дальше может возникнуть ощущение путаницы в других вопросах.
 

    Но сам СПГГ имеет собственную степень двухконтурности??!  :-?    Если охватить в целом комбинированную установку, то вентилятор уже 3-й контур !  🙂

 

[georgii-2]

Ну что-ж, так или иначе, есть смысл рассмотреть и прямое увеличение расхода в компрессорах. В рассматриваемом компрессорном варианте СПГГ ЭКИПа получится разница расходов около 25, при разнице диаметров компрессорных и рабочих поршней в 3-4 раза. При параллельной работе компрессоров.

В бескомпрессорном варианте ЭКИПа стоит рассмотреть приблизительно такую схему - см.рис.
Тут уже ВСЁ впишется в крыло.

 

[georgii-2]

...В случае изъятия выходного вала и винта она не сможет реализовать полезную мощность в виде тяги от скоростного газового потока...

Почему?
Какая она будет, другой вопрос.

 

[Владимир Александрович]

Но сам СПГГ имеет собственную степень двухконтурности??! 

СПГГ нет, а вот в свободно-поршневом дизель-компрессоре (СПДК) можно было бы сказать, что у него дава контура. Первый дизельный - сам рабочий цилиндр, который отделен от компрессора и имеет свою продувочную полость, не создающую наддува (как в обычном двухтактнике. Второй - одна или несколько компрессорных полостей одноступенчатого или многоступенчатого сжатия. Соответственно вся полезная работа цилиндра сгорания уходит (с учетом механических потерь) на сжатие в компрессорных полостях и подачу сжатого воздуха потребителю.
   В литературе по СПДК разделение на два контура кое-где отмечается, но говорить здесь о степени двухконтурности нет смысла.

Если охватить в целом комбинированную установку, то вентилятор уже 3-й контур !

    С учетом вышесказанного, в турбовентиляторной СУ с СПГГ только дав контура.