referat, referate , referat romana, referat istorie, referat geografie, referat fizica, referat engleza, referat chimie, referat franceza, referat biologie
 
Astronomie Istorie Marketing Matematica
Medicina Psihologie Religie Romana
Arte Plastice Spaniola Mecanica Informatica
Germana Biologie Chimie Diverse
Drept Economie Engleza Filozofie
Fizica Franceza Geografie Educatie Fizica
 

Motorul turbo

Categoria: Referat Fizica

Descriere:

Eficienta cu care aceste schimbãri sunt realizate va determina mãsura în care relatiile cerute dintre presiune, volum si temperaturã sunt obtinute. Cu cât e mai eficient compresorul (randament intern mare), cu atât presiunea obtinutã pentru un acelasi lucru mecanic consumat este mai ridicatã...

Varianta Printabila 


1            
                   
Motorul turboreactor


                                                                            
Caracteristici functionale:
Posibilitatea folosirii unui ajutaj de reactie a interesat proiectantii de avioane mult timp, dar de la început vitezele mici ale avionului si incompatibilitatea unui motor cu piston pentru producerea curentului de aer necesar ajutajului, au prezentat multe obstacole.
Un inginer francez, Rene Lorin a brevetat în 1913 un motor cu propulsie prin reactie. În acea perioadă era imposibil de realizat sau de folosit pe avioane, si totusi astăzi, statoreactorul este foarte asemănător coceptiei lui Lorin.
În 1930, Frank Whittle a donat primul său patent de folosire a unei turbine cu gaz pentru producerea propulsiei cu reactie dar au trecut 11 ani ca motorul său să îndeplinească primul zbor.
 
    Motorul lui Lorin                Motorul lui Witlle
Principile propulsiei cu reactie:
    Propulsia cu reactie este o aplicatie practică a celei de-a treia legi a miscării, a lui Sir Isaac Newton care afirmă că, “pentru orice fortă care actionează asupra unui corp există o fortă egală si de sens contrar”. În cazul nostru, forta de propulsie este aerul atmosferic care trecând prin motor este accelerat.
Un motor cu reactie prodeuce tractiunea într-un mod similar cu cea a combinatiei motor-elice, dar în timp ce elicea dă o acceleratie mică unei cantităti mari de aer, motorul cu reactie dă o acceleratie mare unei cantităti mici de aer.
    Acelasi principiu al reactiei are loc în toate formele de miscare; el a fost aplicat si folosit în multe feluri, dar cel mai timpuriu si mai cunoscut exemplu de fortă de reactie este motorul lui Heron produs initial ca jucărie. Această jucărie arată cum reactia aerului dintr-un număr de ajutaje ar putea realiza o reactie egală si opusă ajutajelor, cauzând astfel rotirea motorului.
    Cunoscutul stropitor de grădină este cel mai practic exemplu al acestui principiu, pentru că mecanismul se roteste în virtutea reactiei jeturilor de apă.
     Motorul lui Heron si stropitorul
Metodele propulsie cu reactiei:
    Tipul de motor cu reactie, statoreactor, pulsoreactor, rachetă sau turbină cu gaze diferă numai în felul în care “producătorul de tractiune”, sau motorul, obtine si transformă energia în lucru mecanic pentru zbor.
    Motorul statoreactor este de fapt o conductă aerodinamică. Nu are piese în rotatie si e format dintr-un canal cu o intrare divegentă si o iesire convergentă sau convergent divergentă. El necesită miscarea de înaintare distribuită lui înainte ca orice fel de tractiune să fi fost produsă.
 
Comparatie între statoreactor (stânga sus), pulsoreactor (stânga jos)
si motorul rachetă (dreapta)

    Motorul pulsoreactor foloseste principiul de ardere intermitentă si spre deosebire de statoreactor poate functiona în conditie statică. Motorul este format dintr-o conductă aerodinamică similară statoreactorului dar din cauza presiunilor mari implicate are o constructie mai robustă. Gura de intrare are o serie de supape de intrare care sunt mentinute prin resort în pozitia deschis. Aerul atras prin supapele deschise trece în camera de ardere si este încălzit de arderea combustibilului injectat. Expansiunea ridicată duce la ridicarea presiunii fortând supapele să se închidă si gazele expandate sunt apoi expulzate spre spate.
    O scădere a presiunii creată de gazele evacuate permite supapelor să se deschidă si să repete ciclul. Pulsoreactoarele au fost create pentru propulsia rotorului de elicopter si printr-un studiu atent al sectiunii de curgere de-a lungul motorului s-a putut reduce numărul de supape. El este însă incapabil să egaleze performata motorului modern cu turbină cu gaze.
    Motorul rachetă este un motor cu reactie deosebit de celelalte prin faptul că nu foloseste aerul atmosferic drept curent sau fluid de propulsie. El este deci potrivit pentru etape scurte.
    Folosirea turbinei cu gaz la propulsia prin reactie a îndepărtat defectul inerent al rachetei si statorectorului pentru că, prin introducerea unui compresor, actionat de turbină s-a asigurat un mijloc de producere a tractiunii la viteze mici.
    Motorul absoarbe aer din atmosferă si după comprinarea si încălzirea acestuia, proces care se produce la toate motoarele calde, energia ridicată a gazelor de ardere le obligă să iasă afară prin ajutajul reactiv cu o viteză de 2250 km/h. În mersul său prin motor aerul cedează o parte din energia sa turbinei cu gaze care la rândul ei actionează compresorul.
    Probele termo si aerodinamice sunt complexe. Acestea rezultă din temperaturile mari de functionare ale camerelor de ardere si ale turbinei, din efectele scurgerii variabile de-a lungul paletelor compresorului si ale turbinei, si din constructia sistemului de evacuare prin care gazele sunt evacuate formând jetul propulsiv. Pentru vitezele de zbor mai mici de 560 km/h, motorul cu reactie autentic este mai putin eficient decât un motor cu elice, întrucât eficienta sa, care depinde în mare măsură de viteza de înaintare tindă să scadă. Pentru un avion ce functionează la viteze medii, se foloseste combinatia deelice si motor cu turbină cu gaze. Avantajele acestei combinatii au fost extinse prin introducerea motoarelor cu venitlator si canal de ocolire dând astfel o eficientă propulsivă comparabilă cu cea a turbopropulsorului.




1 Ciclul motorului turborector:
    Motorul cu turbină cu gaze este în esentă un motor termic care foloseste aerul atmosferic ca fluid de lucru pentru obtinerea tractiunii. Pentru a se realiza aceasta, curentul de aer care trece prin motor trebuie să fie accelerat, respectiv viteza sau energia sa cinetică trebuie să crească. Pentru a se obtine această crestere trebuie în primul rând mărită energia potentială, urmată de cresterea energiei calorice si fenomenul se repetă obtinându-se un jet cu viteză mare.
 
Compartie între ciclul de lucru al unui motor cu piston
si cel al unui motor turboreactor

  Ciclul de lucru al motorului cu turbină cu gaze se aseamănă cu cel al motorului cu piston în patru timpi, dar în cazul motorului cu turbină cu gaze, arderea are loc la presiune constantă în timp ce la motorul cu piston, arderea are loc la volum constant. Studiul ambelor cicluri arată că în fiecare caz există: ADMISIE, COMPRESIE, ARDERE si EVACUARE. La motorul cu piston, ciclul este intermitent, pistonul fiind partea implicată în toti cei patru timpi. Dimpotrivă, motorul cu turbină cu gaze, are un ciclu continuu cu un compresor separat, un sistem de ardere, un sistem de evacuare si turbină. Ciclul continuu si absenta pieselor reciproce, dau o functionare mai lentă a motorului si fac posibil ca o cantitate mare de energie să fie folosită pentru obtinerea randamentului propulsiv.    În cazul motorului cu turbină cu gaze, combustia are loc la presiune constantă, cu o crestere în volum, deci presiunile de vârf care se obtin într-un motor cu piston sunt evitate. Aceasta permite folosirea camerelor de combudtie cu greutate mică si prefabricate si folosirea de combustibili inferiori, desi temperaturile mai mari ale flacării cer materiale speciale pentru a se asigura o durată mare a folosirii camerei de ardere.
 
adaugă căldura aerului prin introducerea si arderea combustibilului la presiune constantă, deci se măreste considerabil volumul de aer. Pierderile de presiune din camera de ardere sunt indicate de panta dintre B si C. De la C la D gazele care rezultă din ardere se destind în turbină si în ajutajul de reactie până la presiunea atmosferică. In timpul acestei părti a ciclului o parte din energia gazelor expandate este transformată în putere mecanică.
Deoarece motorul turboreactor este un motor termic, cu cât e mai ridicată temperatura de ardere, cu atât este mai mare si destinderea gazelor. Temperatura de ardere nu trebuie să depăsească o valoare limită întrcât mărimea ei la intrarea în turbiune este conditionată de materialele folosite.
Utilizarea paletelor răcite cu aer în ansamblul turbinei, permite folosirea unei temperaturi cât mai mari a gazului si în consecintă se obtine un randament termic ridicat.


Relatiile dintre presiune, volum si temperatură:
    În timpul ciclului motor curentul de aer sau “fluidul de lucru”, primeste si cedează căldură, producând schimbări în temperatura, volumul si presiunea fluidului. Aceste schimbări au loc în timp scurt în motor si sunt strâns legate si respectă un principiu comun cuprins legile lui Boyle si Charles. Pe scurt, aceasta înseamnă că valorile presiunii si volumului de aer la diferite etape în ciclul motor sunt proportionale cu temperatura absolută a aerului corespunzător acestor etape.
    Aplicatiile acestei relatii sunt folosite la schimbarea stării amestecului, spre exemplu, fie că acesta este încălzit prin ardere, ori încălzit prin compresie, ori destins de către turbină, energia lui foloseste pentru functionare compresorului. Schimabarea căldurii este direct proportională cu lucrulul mecanic adăugat sau extras de la gaz.
    Există trei timpi principali în ciclul de lucru al motorului în timp ce au aceste schimbări. În timpul COMPRESIEI, lucrul mecanic este dat aerulului producând cresterea presiunii si temperaturii. În timpul COMBUSTIEI, când combustibilul se adaugă aerului, se produce arderea care măreste temperatura si volumul amestecului, presiunea rămâne constantă deoarece motorul functionează într-un ciclu cu presiune constantă. În timpul DESTINDERII, când lucrul mecanic obtinut din curentul de gaz prin ansamblul turbinei actionează compresorul, scade temperatura si presiunea gazelor, volumul lor crescând.
    Eficienta cu care aceste schimbări sunt realizate va determina măsura în care relatiile cerute dintre presiune, volum si temperatură sunt obtinute. Cu cât e mai eficient compresorul (randament intern mare), cu atât presiunea obtinută pentru un acelasi lucru mecanic consumat este mai ridicată. În schimb, cu cât turbina foloseste mai eficient gazul destins (randament intern al turbinei mare) cu atât lucrul mecanic obtinut este mai mare si gazul se destinde.
    Când aerul este comprimat sau destins cu un randament n=100%, se spune ca avem compresie si destindere adiabatică. Totusi, deoarece o astfel de schimbare arată că nu există nici o pierdere de energie în timpul procesului,fie prin frecare,fie prin transmitere ori turbionare,evident este imposibil sa se obtină în practică o transformare adiabatică completă; 90% reprezinta valoarea randamentului intern (termic) pentru un compresor si o turbină cu performante bune.
    Vom calcula randamentul motorului presupunând că este cunoscut raportul de compresie e = V1/V2 . Vom considera ciclul ideal, astfel că nu se vor lua în calcul pierderile de energie din transformarea BC si nici faptul că pe transformarea CD o parte din energie este transformată în putere mecanică si trasmisă compresorului. Vom avea deci un ciclu format din două adiabate si două izobare.
         = 1- |Q1| / Q2

         = 1- (T4 - T1)/(T3- T2)
Ecuatiile transformărilor sunt:
     T1 V1-1 = T2 V2-1                  V2 / T2 = V3 / T3
    T3 V3-1 = T4 V4-1                        V4 / T4 = V1 / T1
Din prima ecuatie se obtine relatia T2 = T1(V1 / V2) -1 = T1e -1  iar apoi, folosind celelalte ecuatii: T4 = T3(V1 / V2) -1 = T3e -1. Randamentul va fi:
     = 1 - (T4 / T3)(1 – T1 / T4) / (1 – T2 / T3)

    = 1 – 1/ e -1

 
Părtile principale ale motorului turboreactor cu compresor axial:
A: Priza de aer; B: Compresorul; C: Camerele de ardere; D: Turbina;
E: Ajutajul reactiv;
Referat oferit de www.ReferateOk.ro
Home : Despre Noi : Contact : Parteneri  
Horoscop
Copyright(c) 2008 - 2012 Referate Ok
referate, referat, referate romana, referate istorie, referate franceza, referat romana, referate engleza, fizica