چرا به پس سوز نیاز است؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesamiرهام حسامی

محل اقامت: City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1450

سپاس: 3078

جنسیت:

تماس:

چرا به پس سوز نیاز است؟

پست توسط rohamjpl »

.پس سوزش بهرهگیری از اکسیژن مصرف نشده و در نتیجه افزایش دمای خروجی است. درپسسوز، گاز با سرعت بیشتری نازل خروجی موتور را ترک خواهد کرد و این موضوع بمعنی افزایش تراست می باشد.بدلیل کارکرد پس سوز در دماهای بالا (بیشتر از 1000 درجه سانتیگراد)، فلزات پایه کربن برای تولید قطعات پسسوزمناسب نمیباشند، لذا از سوپر آلیاژهای پایه نیکل برای کاربرد فوق استفاده میگردد. استفاده از سوپرآلیاژها بخاطرحساسیت خاص آنها نیاز به دانش فنی و فهم دقیق از رفتار ماده در فرآیند تولید دارد
چرا به جای سوزاندن سوخت بیشتر در داخل توربین به پس سوز نیاز است؟یک موتور جت معمولی فقط از نیمی از اکسیژنی که می خورد استفاده می کند و مقدار زیادی انرژی بالقوه باقی می گذارد. پس سوز، که یک پسوند طولانی در پشت موتور است، بیشتر اکسیژن باقیمانده را با سوخت جت ترکیب می کند، به جریان خروجی اگزوز پر سرعت از توربین موتور می ریزد و مخلوط را مشتعل می کند.تصویر
من جاهای زیادی را جست‌وجو کرده‌ام، اما واقعاً نفهمیدم که چرا موتور فقط از نیمی از اکسیژنی که می‌خورد استفاده می‌کند. در عوض، پس سوز برای سوزاندن اکسیژن بیشتر مورد نیاز است. اما چرا نمی توان موتورهای جت را طراحی کرد که به جای اضافه کردن یک جزء جداگانه دیگر، پس سوز، اکسیژن بیشتری بسوزانند؟ چرا موتورهای جت فقط نیمی از اکسیژن مصرفی را می سوزانند؟بخش 1: بالاترین دما با نسبت هوا به سوخت زیر 1 به دست می آید.
قسمت 2: محدودیت دمایی فرآیندهای خنک‌سازی مواد موجود حتی کمتر است.تصویر
قسمت 3: با توجه به محدودیت درجه حرارت بالا، چرخه ترمودینامیکی یک موتور جت تنها می تواند با گرم کردن مجدد گازهای خروجی، قدرت بیشتری ارائه دهد.
بخش 4: هر فرآیند طراحی یک مبادله بین عوامل متعدد است. برای پس سوز دو عامل راندمان و پیچیدگی موتور است.
بخش 1: واکنش های احتراق
بسته به نسبت هوا به سوخت، دمای احتراق متفاوت خواهد بود. شکل زیر رابطه را نشان می دهد. توجه داشته باشید که حداکثر توان (دمای فکری) برای نسبت هوا به سوخت 1 به دست نمی آید (یعنی احتراق استوکیومتری، λ=1). این به دلیل تفکیک محصولات احتراق است.
قسمت 2: محدودیت دمای مواد
با توجه به بارهای مکانیکی بالا بر روی قطعات توربین دوار (بارهای هوا و گریز از مرکز) حداکثر دمای مجاز کمتر از حداکثر حد تئوری است. شکل زیر نشان می دهد که چگونه توسعه مواد جدید امکان دمای بالاتر در موتور جت را فراهم می کند. توضیحات تصویر را اینجا وارد کنید
بخش 3: چرخه ترمودینامیکی
چرخه ترمودینامیکی اصلی (ایده‌آلی‌شده) موتور جت سیکل برایتون نامیده می‌شود. شکل زیر این چرخه را نشان می دهد. توضیحات تصویر را در اینجا وارد کنید تفاوت آنتالپی بین حالت 5 و 6 چیزی است که به رانش تبدیل می شود. با توجه به محدودیت های دما، تنها راه افزایش توان خروجی سیکل ترمودینامیکی (فاصله عمودی بین حالت 5 و 6) گرم کردن مجدد اگزوز توربین است. توضیحات تصویر را در اینجا وارد کنید توجه کنید که محدودیت دمایی برای قطعات ثابت بیشتر است، این نیز به دلیل ساعات کار کمتر پس سوز است.
بخش 4: ملاحظات مهندسی، مبادلات
معمولاً نیروی رانش اضافی تولید شده توسط پس سوز در کل ماموریت مورد نیاز نیست. بنابراین قابل قبول است که کارایی را فدای سادگی مکانیکی کنیم. . تفاوت پیچیدگی مکانیکی بین ایستگاه های 4-5 و ایستگاه های 5-6 به راحتی قابل مشاهده است.نتیجه:
اما چرا نمی توان موتورهای جت را طراحی کرد که به جای اضافه کردن یک جزء جداگانه دیگر، پس سوز، اکسیژن بیشتری بسوزانند؟از نظر تئوری می توان موتوری طراحی کرد که تمام اکسیژن را بسوزاند. با این حال، تا کنون این ضروری نبود.
چرا موتورهای جت فقط نیمی از اکسیژن مصرفی را می سوزانند؟تصویر
زیرا سوخت برای حداکثر گرما سوزانده می شود تا اکسیژن کم نشود. حداکثر دما توسط مواد و تفکیک محدود می شود.در اکثر هواپیماها تقریباً هرگز. پس سوزها معمولاً مصرف سوخت را بین 5 تا 10 افزایش می دهند از حداکثر دریچه گاز غیر پس سوز ("قدرت نظامی کامل")، در حالی که افزایش سرعت اغلب کمتر از دو برابر است.سرعت اگزوز مافوق صوت و
تراکم محیطی بالا
رخ دادن. جت های معمولی دارای سرعت اگزوز مادون صوت هستند و فقط نازل همگرا-واگرا موتورهای پس سوز می تواند سرعت مافوق صوت مورد نیاز را تولید کند. در داخل نازل هوا با تبدیل فشار به سرعت در یک دیفیوزور شتاب می گیرد، آخرین قسمتی که سطح مقطع در پایین دست افزایش می یابد.چرا اگزوز پس سوز دارای پالس است
به یاد داشته باشید که گاز مافوق صوت هیچ وسیله ای برای تحت تأثیر قرار گرفتن از آنچه در پایین دست اتفاق می افتد ندارد. در نازل به راحتی می توان گاز خروجی را آنقدر شتاب داد که فشار آن به زیر 1 بار کاهش یابد - فقط سطح مقطع انتهایی دیفیوزور را به اندازه کافی گسترده کنید. هنگامی که این جت کم فشار و مافوق صوت از نازل خارج می شود و با هوای محیط مواجه می شود، فشار هوا جت را فشرده می کند. این را می توان به خوبی در تصویر پایین راسل مشاهده کرد: یک شوک از محیط نازل تشکیل می شود و مخروطی ایجاد می کند که هسته کم فشار گازهای خروجی را از بخش پایین دستی که تحت تأثیر فشار هوا است جدا می کند.
اکنون اتفاق جالبی می‌افتد: وقتی امواج ضربه‌ای در وسط به هم می‌رسند، به بیرون منعکس می‌شوند، و آنچه در ادامه می‌آید دنباله‌ای از شوک‌های درون و بیرون است که این الگوی الماس متمایز را تشکیل می‌دهند. این که اصلاً قابل مشاهده است به دلیل اتم های کربن موجود در سوخت است که به دلیل گرما به رنگ نارنجی می درخشند. شوک های فشاری ناشی از محیط نازل در مرکز منعکس می شوند و وقتی در مرز گازهای خروجی داغ و هوای محیط منعکس می شوند به فن های انبساط تبدیل می شوند و دفعه بعد وقتی در مرز منعکس می شوند دوباره به شوک فشاری تبدیل می شوند. فشرده‌سازی جریان را گرم می‌کند، سوخت باقی‌مانده را مشتعل می‌کند و در نتیجه درخشش اتم‌های کربن را تشدید می‌کند و انبساط آن را خنک می‌کند، بنابراین الگوهای متناوب روشن و تاریک را می‌بینید که توسط شوک‌های مورب از هم جدا شده‌اند.
تصویر
همین امر در مورد موشک ها در ارتفاعات پایین تر و با چگالی بالا اتفاق می افتد. طراحان موشک باید بین نازل‌های کوچک و سبک وزن که فشار خروجی بالایی دارند (و مقداری از انرژی سوخت موشک را با شتاب ندادن تا حد ممکن گازهای خروجی تلف می‌کنند) و نازل‌های بزرگ‌تر که فشار خروجی کمتری دارند، سازش پیدا کنند. 1 بار. اگر نازل برای ارتفاع بالاتر بهینه شده باشد و گازهای خروجی را بیش از حد منبسط کند وقتی نزدیکتر به زمین کار می کند، همان امواج ضربه ای قابل مشاهده می شود..I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260 رهام حسامی ترم پنجم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست