Turbina gazowa na paliwo stałe

Awatar użytkownika
Lis
Site Admin
Posty: 1758
Rejestracja: 24 gru 2003, 23:26
Lokalizacja: Warszawa
Kontaktowanie:

Turbina gazowa na paliwo stałe

Postautor: Lis » 27 paź 2005, 12:31

W zastosowaniach większej skali, opalanie turbiny gazowej paliwem stałym jest znacznie skomplikowane. Wynika to z tego, że duże turbiny gazowe są bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia, które powstają w wyniku spalania paliw stałych -- przede wszystkim na pyły. Z tego względu w zasadzie jedynie spaliny z ciśnieniowego kotła fluidalnego po oczyszczeniu nadają się do zasilania turbiny gazowej.

Tymczasem dziś trafiłem na informację o turbinie zasilanej drewnem. Instalacja nie wygląda na skomplikowaną. Jest to duży zbiornik z zamontowaną na górze samochodową turbosprężarką (bodaj z jakiegoś silnika 2,2 litra z lat 1980-tych). Powietrze jest zasysane do sprężarki a następnie wtłaczane do komory spalania, w której znajduje się rozpalone drewno. Następnie rozgrzane spaliny rozprężają się w turbinie napędzając sprężarkę.

Z tego co wyczytałem energii wystarczy jeszcze na zasilenie generatora. Ciekawi mnie tylko, w jaki sposób zapewnić ładowanie paliwa do komory spalania bez potrzeby wyłączania instalacji.

Na stronie można obejrzeć sporo zdjęć instalacji oraz dwa filmy -- jeden przedstawiający całe urządzenie, drugi -- pokazujący pierwsze uruchomienie instalacji.

SP5GMV
Doświadczony
Posty: 174
Rejestracja: 27 lis 2006, 00:54
Lokalizacja: Wa-wa, Cz-wa

Postautor: SP5GMV » 20 sty 2008, 14:58

Można też, zastosować zamiast komory spalania wymiennik ciepła, uzyska się silnik turbinowy zewnętrznego spalania, ze wszystkiego jego dobrodziejstwami np. odzysk ciepła, czyste medium robocze itd.
Idżmy dalej mozna by "zamknąć" obieg madium roboczego i zwiększyć jago ciśnienie wstępne, kilkanaście lat temu liczyłem coś takiego i wyniki były obiecujące!

Awatar użytkownika
Andrzej_z_Wolki
Wtajemniczony
Posty: 30
Rejestracja: 23 kwie 2009, 15:16

Postautor: Andrzej_z_Wolki » 14 wrz 2009, 17:16

Witam !
Wymiennik ciepła do napędu turbiny czystym medium , która napędzałaby maleńki generator prądu służący do zasilania automatyki i urządzeń elektrycznych wykonawczych zgazowarki do zasilania kotła CO domu dałby zespół ciepłowniczy niezależny od dodatkowych zewnetrznych źródeł energii niezbędnych do jego funkcjonowania.
Czy ktoś z kolegów spotkał się z podobnym w założeniach wykonaniem lub projektem ?

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 17 wrz 2009, 12:37

która napędzałaby maleńki generator prądu służący do zasilania automatyki i urządzeń elektrycznych wykonawczych zgazowarki do zasilania kotła CO
pomysł trochę nieracjonalny,

-jak masz dostęp do energii elektrycznej to niezależność pracy np pieca, pompy obiegowej itp w zakresie nawet 24h (a wiecej awarie rzadko trwają) zapewni ci UPS

-jak masz kogenerator podpięty do sieci (sprzedajesz prąd) to na wypadek padu sieci lepiej pomyśleć (oprócz awaryjnego odłaczenia) o jakiejś możliwości pracy autonomicznej czyli dodatkowy gen synchroniczny czy może system kondensatorów i jakiś grzałek pozwalający zachować wzbudzenie i dostarczający prąd do zgazowarki i domu aby nie wygaszać instalacji.

-jak nie masz w ogóle prądu w domu jest tak mało prawdopodobne że będziesz miał CO posiadajace automatykę i pompę obiegową że mozna to pominąć.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 17 wrz 2009, 13:34

Idżmy dalej mozna by "zamknąć" obieg madium roboczego i zwiększyć jago ciśnienie wstępne, kilkanaście lat temu liczyłem coś takiego i wyniki były obiecujące!
tez kiedyś liczyłem takie cudo, chodziło mi o zwykłego zamkniętego braytona bez rekuperacji, też to fajnie wychodziło. Jednak taki projekt trzeba zaczynac od tyłu tzn od turbiny, wydaje mi się wchodzi tu w grę jedynie układ 1-dno stopniowy spręzarka odśrodkowa-turbina dośrodkowa, gdyż zbliżona do niej konstrukcja mianowicie turbosprężarka jest masowo stosowana stąd mnogość wirników, obudów czy np wyważarek. Jedyna zmiana to "dorzucenie" do wału jakiegoś bezszczotkowego generatora z "funkcją rozruchu" typu silnik klatkowy czy alternator na magnesach trwałych w wirniku. Taką oś z wirnikiem trzeba by zrobić samemu, a na jej końcach osadzić wirniki. Jednak wytoczenie i wyważenie takiego wirnika dla prędkości przy jakich pracuje turbo czyli >100tys min-1 jest zupełnie nierealne. Za realne można uznać prędkości rzędu 11tys min-1 z która kręcą się tarcze szlifierek kątowych czy nawet w porywach do 30tys min-1 taką prędkość ma silnik w szlifierce Bosch z tarcza 115mm. Wydaje mi się że tokarka + wyważarka do wirników silników przełknie takie prędkości.

Stąd mój pomysł aby to gaz tak dostosować (gęstość, masa atomowa, wykładnik adiabaty) aby mu takie niskie prędkości wystarczaly. Stąd pytanie do kolegów SP5GMV, Coondelboory itp którzy jak mi się wydaje "siedzą trochę w branży" o namiar na jakąś literature ale całkowicie naukową (tzn żadne wzory przybliżone) dotyczące sprężarek i turbin promienowych.

Coondelboory
Doświadczony
Posty: 473
Rejestracja: 17 mar 2006, 20:16

Postautor: Coondelboory » 17 wrz 2009, 18:15

[...]Jednak wytoczenie i wyważenie takiego wirnika dla prędkości przy jakich pracuje turbo czyli >100tys min-1 jest zupełnie nierealne. Za realne można uznać prędkości rzędu 11tys min-1 z która kręcą się tarcze szlifierek kątowych czy nawet w porywach do 30tys min-1 taką prędkość ma silnik w szlifierce Bosch z tarcza 115mm. Wydaje mi się że tokarka + wyważarka do wirników silników przełknie takie prędkości.
Stąd mój pomysł aby to gaz tak dostosować (gęstość, masa atomowa, wykładnik adiabaty) aby mu takie niskie prędkości wystarczaly.[...]
Czarno widzę perspektywę takiego dobrania gazu... Wprawdzie naukowej literatury dotyczącej tematu ci nie podam, bo to nie moja działka, ale z gazowymi turbinami jest tak, że albo są małe i szybkobieżne albo wolnobieżne (ich "wolnobieżność" jest mocno umowna) i duże. Rzecz wynika z małej gęstości gazu, bo chcąc mieć określoną moc musimy w sekundzie przepuścić przez turbinę odpowiednią ilość kilogramów, więc również metrów sześciennych, gazu. Gaz wpakowany do korpusu turbiny i rozprężany ma prędkość naddźwiękową, zawinięty w kółeczko wiruje odwrotnie proporcjonalnie do średnicy korpusu.
Obawiam się, że nie ma gazów, które by cię urządzały...

C.
ps. na dodatek założona jednostopniowość turbiny i sprężarki fatalnie wpłynie na sprawność mechaniczną tych urządzeń

edit:
Chodziło mi po głowie inne rozwiązanie - układ otwarty na powietrze. Sprężarka zasysa powietrze i spręża do wymiennika. Tam jest podgrzewane do temp. rzędu 800°C po czym rozpręża się na turbinie i rozprężone, ale gorące kierowane jest do paleniska. W palenisku jak to w palenisku - spala się drewno i co tam w ręce wpadnie, a spaliny grzeją wymiennik. Jakoś nie mogę się zdobyć na zmontowanie tego układu, a nie powinno to być nadzwyczajnie skomplikowane, turbinę można użyć np. samochodową. Problem tylko z generatorem, bo albo musiałby być na osobnym wale z drugą wolnobieżną turbiną (niestety do zrobienia we własnym zakresie), albo sprząc jakiś szybkobieżny (nie mam pojęcia skąd taki wziąć) i dać przetwornicę częstotliwości.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 18 wrz 2009, 10:54

stosowanie powietrza wydaje mi się najgłupszym możliwym rozwiązaniem, poza tym że jest łatwe - można użyć układu otwartego, ma same wady.

Dla otwartego cyklu Braytona (gdzie mamy nie dana tempetaturę lecz jej wzrost o delta T ponad temp na wyjściu sprężarki po spaleniu paliwa) sprawnosc wynosi:

n=1-(p1/p2)^(k-1)/k po przeksztalceniu: p1/p2=(1-n)^(k/(k-1))

zakładając sprawność 50% (dla założeń modelu odwracalnego, bezstratnego i beztarciowego - całkowicie typowa) musimy zastosowac kompresję:

dla spalin k=1.33 ok 1:16
dla powietrza k=1.40 ok 1:11
dla gazu jednoatomowego k=1.67 ok 1:6

Widać że samo zastosowanie gazu szlachetnego pozwala ponad dwukrotnie zredukować wymaganą kompresję, więc zakładając bardzo przybliżoną kwadratową zależność sprężu od obrotów (jak w pompach odsrodkowych płynów niesciśliwych) pozwala 4-ro krotnie ograniczyć obroty.

Natępnym problemem jest gestość czynnika i jego masa cząsteczkowa, wydaje mi się że przynajmniej w sprężarce za spręż odpowiadają 2 czynniki, wyhamowanie rozpedzonego czynnika w dyfuzorze (odwrotnoscią tego jest turbina) tutaj decyduje masa cząsteczkowa oraz działanie potencjalnego pola siły (pole siły odśrodkowej)

dla płynu nieściśliwego (np woda w hydroforze) spręż wynosi

p=g*v2/2 gdzie
g-gęstość
v-prędkość styczna łopatki

cieżko mi powiedzieć czy coś podobnego "zadziała" w turbinie, niemniej jednak na ten składnik wpływ ma gęstość czynnika. Stąd moje poszukiwania dokładnej teorii maszyn promieniowych.

Co do masy cząsteczkowej granicą możliwości jest ksenon ma on masę 4.5x większą niż powietrze.

Natomiast dla ksenonu (i ew kryptonu) można dodatkowo cisnieniem windować gęstości nawet do 100x wyższej niż powietrze, pozostają jeszcze gazy o parametrach nadkrytycznych gęstości moga być zbliżone do gestosci wody, ciekawe jak wyglądalyby wtedy sparwności? to raczej terra incognita cos miedzy braytonem a rankinem na płynie nadkrytycznym?

Stąd bardzo pobieżny wniosek że jakby zastąpić powietrze ksenonem pod normalnym ciśnieniem, możnaby 2 krotnie zmniejszyć kompresję zachowując sprawność, czyli ok 4-krotnie zmniejszyc obroty, oraz z racji 4.5x wiekszej masy, uzyskac to ciśnienie przy ok 2.5x niższych obrotach (w równaniu spiętrzenia saint-vantana masa jest pod pierwiastkiem) co daje prawie 10-krotne zmniejszenie obrotów przy zachowaniu sprawności i mocy.

rakuk
Doświadczony
Posty: 70
Rejestracja: 08 wrz 2009, 01:46
Lokalizacja: Cierpięta

Postautor: rakuk » 19 wrz 2009, 23:07

Chcę wtrącić trzy grosze. Jeśli chodzi o generator to bardzo duże obroty upraszczają jego budowę elektryczną tj. mniej zwojów np.1 możliwość zachowania większej szczeliny powietrznej mniejsza potrzebna jest indukcja czyli magnesy mogą być tańsze /nie neodymy/ przy dużych obrotach czyli dużych częstotliwościach jako rdzeni można użyć tanich ferytów . Przetwarzanie takiego prądu o częstotliwości rzędu 50-200khz nie przedstawia obecnie trudności odbywa się to w każdym zasilaczu impulsowym. Najprościej takim generatorem może być magnes kręcący się na osi i zbliżona do niego cewka . Problemem pozostanie przeniesienie napędu i wyważenie . Należy też pamiętać że turbosprężarka samochodowa wymaga smarowania pod ciśnieniem.Pod turbosprężarkę podłączałem w swoim czasie coś w podobiu dynama rowerowego od strony sprężarki przez wałek giętki taki od dremelka przy dużych obrotach napęd nie drżał a linka i pancerz lekko się podgrzewały moc elektryczną uzyskiwałem ok 50W tj 200V 0.25A przy takim obciążeniu turbina nie zwalniała ciśnienie nie malało . te doświadczenia prowadziłem na silniku DEUTZ MWM 145kM turbo daje tam spręż ok 0.5 bar. Pozdrawiam

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 20 wrz 2009, 14:22

Chcę wtrącić trzy grosze. Jeśli chodzi o generator to bardzo duże obroty upraszczają jego budowę elektryczną tj. mniej zwojów np.1 możliwość zachowania większej szczeliny powietrznej mniejsza potrzebna jest indukcja czyli magnesy mogą być tańsze /nie neodymy/ przy dużych obrotach czyli dużych częstotliwościach jako rdzeni można użyć tanich ferytów
nie byłbym aż takim entuzjastom ponieważ duże obroty to ogromne siły, pojawi się problem z wyważeniem wirnika i wykonaniem go tak aby wytrzymał naprężenia które będą ogromne, poza tym kwestia prądów wirowych i pojemności własnych. Nie mówie że jest to trudne, za pewne mniej materiałochlonne niż generatory wolnoobrotowe do wiatraków, ale banalne nie będzie.
Należy też pamiętać że turbosprężarka samochodowa wymaga smarowania pod ciśnieniem.
raczej tutaj jest sedno sprawy, gdyż jedyne co mozna by zrobić aby było to trwałe, to zaadoptowanie wirników i obudów, oraz samodzielne wykonanie generatora, wraz z ułożyskowanym wirnikiem tak aby do jego końców dokręcić obudowy sprężarek i na jego końcach osadzić wirniki. Osobiście uważam że coś takiego możnaby wytoczyć, nawinąć i wywazyć jedynie w sytuacji gdy obroty zespołu będą rzędu 10-20 tys min-1. Pozwoliło by to zastosować łożyska toczne, które wobec braku obciążen bocznych, zanieczyszczeń i dobrego chłodzenia mogłyby wytrzymac wiele lat ciągłej pracy. Porywanie się na wykonanie czegoś trwałego co bedzie pracować z prędkością .100tys jak dla mnie to strata czasu.

Coondelboory
Doświadczony
Posty: 473
Rejestracja: 17 mar 2006, 20:16

Postautor: Coondelboory » 21 wrz 2009, 00:51

[...]
Stąd bardzo pobieżny wniosek że jakby zastąpić powietrze ksenonem pod normalnym ciśnieniem, możnaby 2 krotnie zmniejszyć kompresję zachowując sprawność, czyli ok 4-krotnie zmniejszyc obroty, oraz z racji 4.5x wiekszej masy, uzyskac to ciśnienie przy ok 2.5x niższych obrotach (w równaniu spiętrzenia saint-vantana masa jest pod pierwiastkiem) co daje prawie 10-krotne zmniejszenie obrotów przy zachowaniu sprawności i mocy.
Wszystko to być może, drobiazg tylko polega na tym, że litr ksenonu kosztuje od 10,62 do do nawet 260 euro w zależności od wielkości dostawy. Chcąc mieć instalację pod ciśnieniem i odpowiedniej wielkości trzeba by zakupić pewnie z 1000 litrów (a najpewniej więcej) tego gazu, znaczy najskromniej kilkanaście tysięcy euro. To na start, plus zakupy gazu na uzupełnianie ubytków. Pomińmy problemy z dotarciem do tego gazu.
Myślę, że łatwiej i taniej byłoby jednak wytoczyć i wyważyć wirnik szybkobieżnej turbiny w układzie otwartym albo wypełnionej np. argonem, niż zapuszczać się w rejony tak egzotyczne jak ksenon czy płyny w warunkach nadkrytycznych.

C.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 21 wrz 2009, 10:34

co do ksenonu to się zgodzę, jest drogi i tego nie przewidziałem że aż tak, podobnie jak krypton dopiero argon jest tani ale on jest ledwo 1.5x cięższy od powietrza, jednak zysk z tytułu wykładnika adiabaty i tak jest ogromny jednakowa sprawność przy sprężu 1:6 zamiast 1:11-16 daje ogromną przewagę.

Co do takiej koncepcji to ma ona sens jedynie dla pracy wyspowej o mocach rzędu 1kW może kilka, po prostu aplikacje o mocach rzędu 10-1000kW służące do sprzedaży prądu typu "zgazowarka Ankota" nie opłacą się z powodu ogromnych kosztów budowy takich turbin niskoobrotowych synchronicznych czy asynschronicznych, oraz sprawności za pewne mniejszych niż układu zgazowarka-silnik. Takie rozwiązania są opracowywane jako chłodzenie reaktorów jądrowych czynnikiem jest tam hel ponieważ nie wychwytuje neutronów i ma oczywiście wysoki wykładnik k, natomiast jego mała masa nie jest problemem bo i tak wchodzą tam wysokie ciśnienia wielostopniowe turbiny o mocach rzędu 1GW.

Natomiast układ o którym pisze mógłby być pewna niszą, jeśliby w cenie 5-10tys udałoby się zbudować kompaktowy generator o mocy powiedzmy 1kW, zamkniety w hermetycznej odudowie posiadajacej króćce wody chłodzącej i zintegrowany wymiennik spaliny-gaz, oraz wyprowadzenie przewodów elektrycznych, nabitej podobnie jak agregat chłodniczy, zastosowanie relatywnie niskich obrotów i łożysk wbudowanych w blok chłodzony wodą dałoby urządzenie o przebiegach międzyremontowych z 10-20lat ciagłej pracy. Tylko wtedy ma to sens.

Dla aplikacji średnich najlepiej cenowo i sprawnościowo wyjdzie silnik tłokowy dla dużych Rankine bo mamy 1 zamiast 2 turbin podobnej wielkosci.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 21 wrz 2009, 14:24

Najpierw wrzucę teorie cyklu Barytona dla gazu doskonałego, te wzory można sobie samemu wyprowadzić, jest to fajna rzecz, można je znaleść w literaturze choć jest problem z książką która to łopatologicznie wyjaśni.

Oznaczenia - są 4 "sekcje"

1-sekcja za chłodnicą a przed wejściem ze sprężarki
2-sekcja za wyjściem ze sprężarki
3-sekcja za nagrzewnicą (lub komorą spalania)
4-sekcja za wyjściem z turbiny

występują 2 ciśnienia p1=p4 i p2=p3 ponieważ zakładamy że w chłodnicy i nagrzewnicy nie ma spadków ciśnienia

jak wprowadzimy oznaczenie:

alfa=(p2/p1)^((k-1)/k)

mamy:

T1 - temperatura chłodnicy (zadana przez nas)
T2=T1*alfa - temperatura na wyjściu ze sprężarki
T3 - temperatura nagrzewnicy (zadana przez nas)
T4=T3/alfa - temperatura na wyjściu z turbiny

Oraz:

Q=[n*R/(alfa*(k-1)) ]*[ T3/alfa - T1 ] - ilość ciepła pobieranego z chłodnicy
E=[n*R*(alfa-1)/(k-1) ]*[ T3/alfa - T1 ] -bilans energetyczny czyli nasz zysk (E=E_turbiny-E_spręzarki)

jak podzielimy otrzymujemy sprawność:
N=1-1/alfa

Która teoretycznie nie zalezy od temperatur ale jedynie od kompresjii, jednak jak przyjrzymy się wykresowi Q,E i N zobaczymy gdzie haczyk.

Rozważamy jedynie przypadki alfa>1 ponieważ za sprężarką ma być wieksze cisnienie niż przed nią, inaczej mielibysmy odbicie lustrzane, sprężarka stałaby sie turbiną.

Otórz dla alfa=1 ilosć ciepła pobranego przyjmuje wartośc maksymalną i zależy tylko od róznicy temperatur i ilości moli n przepompowanego gazu, oczywiście E=0 i sprawnosc też N=0. Gdy będziemy zwiekszać alfa ilość pobranego ciepła spada i dla alfa=T3/T1 przyjmuje wartosć zero, otórz dla tej wartości temperatura na wyjściu ze sprężarki jest równa temperaturze nagrzewnicy i gaz już nie może pobrac ciepła, dla tej wartości sprawnośc osiaga maksimum i N=1-T1/T3 czyli jest równa sprawności cyklu Carnota jednak jest to sprawność w granicy alfa -> T3/T1 poniewaz przy osiagnięciu tego punktu silnik nie pobiera ani ciepła ani nie wykonuje pracy.

Jak popatrzymy na wykres E, to dla alfa=1 E=0 mastepnie energia rośnie osiągając masksimum dla alfa=sqrt(T3/T1) po czym spada dla alfa=T3/T1 znowu osiągając 0.

Ponieważ dla niewielkich aplikacji, straty maechaniczne zależne od gabarytów turbin i przepływu masowego bedą stanowić spory udział, wniosek że zamkniety Brayton powiniem pracować w okolicach swojej maksymalnej mocy jednostkowej.

Np dla 100C i 500C

N_carnot = 1-T1/T3 = 52%
N_Brayton_max = 1-sqrt(T1/T3) = 30%


Teraz warto rozważyć co można wyciągnąć w układzie jednostopniowego samochodowego turba.

Jak przyjrzeć się turbinie, posiada ona dysze jedynie zbieżną, tzna nie występuje tam kanal zbieżny, zwęzenie krytyczne i naddźwiekowa część rozbieżna, stad wniosek że rozprężenie czynnika jest podkrytyczne. Więc za granicę można przyjąć krytyczny spadek ciśnienia czyli taki dla ktorego czynnik rozprężając się w dyszy osiaga własną prędkośc dźwięku. Dla gazu doskonałego:

(p1/p2)kr = [2/(k+1)]^(k/(k-1))

warto zwrócić uwagę że dla gazów jednoatomowych spadek cisnienia krytyczny to tylko 1:2,07 !!

jak tą wartosć podstawimy do wzorów otrzymamy:

p2/p1=[(k+1)/2]^(k/(k-1))
alfa=(k+1)/2

ponieważ wartość alfa w takiej aplikacji będzie względnie stała tzna przekroczenie jej wywoła dławienie przepływu i straty co zapewni samoregulacje, jak popatrzeć na wzory dla alfa=const można zobaczyc że dla T3>T1*alfa sprawność jest stała i wynosi:

N_Brayton_max=(k-1)/(k+1)

natomiast moc jednostkowa rośnie liniowo ze wzrostem T2.

E=nR*[T3/alfa-t1]=nR*[T3/(k+1) - T1/2]


Zakładajac że temperatura chłodnicy wyniesie 100C (nie mozna stosować zbyt wielkich wymienników gdyż spowodują one spore straty przepływu).

spalin:
N=14%
poczatek generacji dla T3=163C
moc dla T3=500C 2.39 kJ/mol
moc dla T3=700C 3.81 kJ/mol

powietrza:
N=17%
poczatek generacji dla T3=175C
moc dla T3=500C 2.25 kJ/mol

gazu doskonałego:
N=25%
poczatek generacji dla T3=225C
moc dla T3=500C 1.71 kJ/mol

Teraz jeszcze odpowiedź na pytanie ile wyniesie ta prędkość krytyczna która będzie za razem prędkością liniową krawędzi wirnika, a bedzie to:

W=sqrt[ 2k/(k+1) * RT3/u ] gdzie u-masa molowa, wiec mamy:

spaliny średnio:
500C 500m/s
700C 550m/s

powietrze: 520m/s

argon: 450m/s
krypton:310m/s
ksenon:250m/s

teraz moc jednostkowa:

aby mies skale porównawczą załóżmy taki silnik spalinowy pojemnosc 1.0, moc ok 15kW przy współczynniku napełnienia ok 50% i obrotach ok 2000min-1 (parametry maksymalnej sprawności ok 25%) daje to 15kJ/sek i zapotrzebowanie 8dm3/sek czyli wydajność ok 2kJ/dm3 zassanego gazu.

teraz nasze moce:

1bar (układ otwarty): 0.1 kJ/dm3 - dla wszystkich gazów bardzo porównywalne bo gazy niezależnie od masy mają taka samą objetość molową stąd jest to dość mało, mozna oszacować że turbina ze 100KM silnika pracująca w układzie otwartym na takim samym przepływie jak ten silnik wytworzy około 5KM na wałku choc są to załozenia bardzo idealistyczne bo opory przetłaczania przez 2 wymienniki i pozakrecane kanały będą spore.

Teraz trzebaby oszacowac straty, normalne turbo ma efektywność ok 65%, generator niech ma 85%, straty na ułożyskowaniu ciężko oszacować, powiedzmy 5% to daje razem 50%.

najgorzej jest oszacowac straty przepływu, tarcie gazu o ścianki kanałów i wymienników ciepła, sądzę że realne byłoby przyjąć 30% sprawności matematycznej na zaciskach generatora co da nam 4-5% sprawnosci dla układów powietrznych i powietrzno spalinowych otwartych, i około 7-8% dla gazu szlachetnego, choć trzeba będzie podnieśc cisnienie aby dorównać mocy jednostkowej dla powietrza, choć dla układów zamknietych spokojnie można zastosowac ciśnienia rzędu 10-15bar. Stosując argon turbina musi mies 450m/s na krawedzi co dla sporego turba o średnicy ok 15cm da obroty 54.000min-1 poza możliwościami kulkowych łożyszk smarowanych smarem. sprawności również bez rewelacji. Niestety nie wygląda to za ciekawie choć za pewne nadal będzie mi zaprzątac glowę.

Coondelboory
Doświadczony
Posty: 473
Rejestracja: 17 mar 2006, 20:16

Postautor: Coondelboory » 21 wrz 2009, 22:20

Jestem pod wrażeniem, jeszcze się przez to nie przegryzłem, ale rzuciło mi się w oczy:
Teraz jeszcze odpowiedź na pytanie ile wyniesie ta prędkość krytyczna która będzie za razem prędkością liniową krawędzi wirnika, a bedzie to:
Jesli się nie mylę, to w przypadku, kiedy prędkość liniowa wirnika jest równa prędkości gazu nie następuje odbieranie odeń mocy. Przyjmuje się, że najlepiej kiedy prędkość wirnika to połowa prędkości gazu.

C.

rakuk
Doświadczony
Posty: 70
Rejestracja: 08 wrz 2009, 01:46
Lokalizacja: Cierpięta

Postautor: rakuk » 21 wrz 2009, 22:36

Znowu zabieram głos ale oglądałem w necie taki silniczek/projekt/ o spalaniu zewnętrznym i z przemianą fazową czynnika jak w chłodziarce tutaj podaję link jaki udało mi się znaleźć chociaż tamten kiedyś który widziałem był ciekawszy. http://imb-innovation.pl/pages/3000_pl.htm

rakuk
Doświadczony
Posty: 70
Rejestracja: 08 wrz 2009, 01:46
Lokalizacja: Cierpięta

Postautor: rakuk » 21 wrz 2009, 22:38



Wróć do „Inne ciekawostki”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość

cron