Maksimi työntövoima höyrystä?

Seuraa 
Viestejä6665
Liittynyt7.8.2007

Yksinkertainen kysymys, mutta vastaus on ilmeisen monimutkainen.

Jos käytössä on höyrystin, esim 10kW, miten höyrystä saa suurimman mahdollisen työntövoiman irti pelkästään jonkun höyrynpainetta päästävän suuttimen avulla? Pitääkö vain yrittää saada mahdollisimman suuri nopeus poistovirtaukselle?

Jonkinlaisen työntövoiman saaminen onnistuu lähes miten vain höyryä päästämällä.

Vaikka jonkinlainen rakettisuutin:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Non-t ... nozzle.jpg

de laval nozzle:

http://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle

Tai höyryä paukuttava pulsejet:

http://pulse-jets.com/

Mikä puhaltaisi tykimmin?

Sivut

Kommentit (25)

Astronomy
Seuraa 
Viestejä3976
Liittynyt12.6.2007

Tämä voi olla tyhmä tarkentava kysymys, mutta millasta työntövoimaa tavoittelet minkäkin aikaa? Onko kyseessä lyhyt paineisku vai jatkuva voima em. 10kW:n höyryntuottoteholla johonkin efektiiviseen pinta-alaan?

"The universe is a big place, perhaps the biggest".
"Those of you who believe in telekinetics, raise my hand".
Kurt Vonnegut
"Voihan fusk." Minä

Midian
Seuraa 
Viestejä209
Liittynyt21.8.2010

Luulisin, että perusteet menee jotenkin näin:
Pienempi suutin --> Enemmän nopeutta, vähemmän työntövoimaa elikkäs vääntöä.
Suurempi suutin -->Vähemmän nopeutta, enemmän vääntöä.

Tämä siis tasaisella höyrynpaineella, säiliöstä riippuen isoilla suuttimilla voi aika nopeasti höyrynpaine laskea.
Höyryn suunnan ohjauksella (kohdentamisella) varmasti on kanssa paljon tekemistä saadun työntövoiman kanssa, jos vertaa pelkkään reikään, josta höyry suihkuaisi esim. n. 90° kulmassa sumuna.
Ja luulisi myös että mitä enemmän höyry kierteilee, sen vähemmän sillä on työntövoimaa eli polttoaine suuttimet eivät olisi hyvä ratkaisu tähän tarkoitukseen.

Kas lempijuomaani, Alkoholia!

Denzil Dexter
Seuraa 
Viestejä6665
Liittynyt7.8.2007

Ongelma on se, että minkä tahansa kulkuneuvon, vaikkapa auton, jäähdyttäminen syö tehoja ja ryssii aerodynamiikan. Tätä pidetään itsestään selvänä ja välttämättömänä pahana.

Mutta kuten hyvin tiedetään, tt D dexteriä ei jymäytetä ja hän tietää, että LÄMPÖ = VOIMAA ja VOIMA = VAUHTIA.

Itse asiassa tämän tiesivät jo WWII:n ajan suunnittelijat, jotka tekivät enemmän tai vähemmän valmiiksi jäähdytysjärjestelmän joka tuotti työntövoimaa sekä P-51 Mustangiin, että Spitfireen (tuohon viitataan seuraavan wikisitaatin lopussa):

Radiator thrust

An aircraft radiator comprises a duct wherein heat is added. As a result, this is effectively a jet engine. High-performance piston aircraft with well-designed low-drag radiators (notably the P-51 Mustang) derived thrust from this effect. The thrust was significant enough to offset the drag of the duct the radiator was enclosed in and allowed the aircraft to achieve zero cooling drag.
At one point, there were even plans to equip the Spitfire with a ramjet, by injecting fuel
into this duct after the radiator and igniting it. Although ramjets normally require a supersonic airspeed, this light-up speed can be reduced where heat is being added, such as in a radiator duct

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
Denzil Dexter
Yksinkertainen kysymys, mutta vastaus on ilmeisen monimutkainen.

Jos käytössä on höyrystin, esim 10kW, miten höyrystä saa suurimman mahdollisen työntövoiman irti pelkästään jonkun höyrynpainetta päästävän suuttimen avulla? Pitääkö vain yrittää saada mahdollisimman suuri nopeus poistovirtaukselle?




Työntövoima on massavirta (kg/s) kertaa sen nopeus. Nopeuden kasvattaminen on siis hyvä asia, mutta käytännössä se vaatii korkeamman lämpötilan, jolloin tietyn kuumennustehon tuottama massavirta pienenee. Jossain kohtaa lienee optimi.

Varmaan de Laval -tyyppinen suutin on paras ja yksinkertaisin ratkaisu, koska niitä käytetään turbiineissa ja vastaavissa. Mikä on sitten optimi lämpötila, paine ja virtaama, lienee se oleellinen kysymys. Niihin liittynee muitakin tekijöitä, kuten vesivaraston koko tai ajoneuvon halutut ominaisuudet.

Vierailija

Paras työntövoima tulee jos höyryn mukana karkaa mahdollisimman paljon nestemäistä vettä. On se kuuma kaasu sen verran ohutta ainetta.

Jos painesuhde on yli 2, niin purkaus tapahtuu aina äänen nopeudella, oli sitten mikä tahansa neste, kaasu tai niiden sekoitus. De Lavalilla sen saa sitten yliääniseksi.

Voima on paine x pinta-ala, joten paljon vaan pinta-alaa.

Vierailija

Ainakaan kukaan ei roiku sellaisen auton perässä josta tulee kiehuvaa vesihöyryä. Kaupungissa jalankulkijat voivat myös kokea jännittäviä hetkiä.

Denzil Dexter
Seuraa 
Viestejä6665
Liittynyt7.8.2007
bena
Ainakaan kukaan ei roiku sellaisen auton perässä josta tulee kiehuvaa vesihöyryä. Kaupungissa jalankulkijat voivat myös kokea jännittäviä hetkiä.



Nuohan ovat pelkästään positiivisia ominaisuuksia. Eipä sitä työntövoimaa muutenkaan paljon nollanopeuksilla synny, eikä tarvikaan, kun ei ole ajovastuksia. Jotkut low-speed ramjetit on saatu toimimaan melko hyvin jo leikkihelikopterin lavan päässä niin, että ramjet käynnistyy kun ropelia pyöräyttää käsin.

Heksu
Seuraa 
Viestejä5463
Liittynyt16.3.2005

Lavalin suuttimia käytetää rakettimoottoreissakin, joten äkkiseltään tuntuu vaikealta kuvitella, että voisi olla olemassa joku parempi ratkaisu.

Pacanus Rusticanus
Seuraa 
Viestejä7843
Liittynyt1.2.2010

Höyrysuihku kun lähentelee valo nopeutta lähentelee työntövoima ääretöntä. Eli pieni reikä ja suuri paine. 10 kW vaatii hyvin pienen reijän
jotta saadaan suihku lähelle valon nopeutta. Täällähän on laskutaitoista väkeä. Sanotaanhan isossa kirjassakin, että laskekoon, kellä taito on.

- Ubi bene, ibi patria -

petsku
Seuraa 
Viestejä1473
Liittynyt6.6.2009
Pacanus Rusticanus
Höyrysuihku kun lähentelee valo nopeutta lähentelee työntövoima ääretöntä. Eli pieni reikä ja suuri paine. 10 kW vaatii hyvin pienen reijän
jotta saadaan suihku lähelle valon nopeutta. Täällähän on laskutaitoista väkeä. Sanotaanhan isossa kirjassakin, että laskekoon, kellä taito on.

Bernoullin laillahan tuosta saisi jo karkean approksimaation. Maxwellin-Boltzmannin nopeusjakaumaakin voisi tuohon sotkea.

vihertaapero
Seuraa 
Viestejä6081
Liittynyt7.3.2006

Miksei höyrynpainetta voidan käyttää männän/turbiinin liikutteluun ja unohtaa kaikenmaailman rakettisuuttimet?

Konsta: ...joten jäähdytysvesi on varmasti erittäin korkeaktiivista.
Brainwashed: En tosiaankaan pidä itseäni minään asiantuntijana...

Denzil Dexter
Seuraa 
Viestejä6665
Liittynyt7.8.2007
vihertaapero
Miksei höyrynpainetta voidan käyttää männän/turbiinin liikutteluun ja unohtaa kaikenmaailman rakettisuuttimet?



Siitä ei ole mitään hyötyä: pienillä nopeuksilla teho riittää muutenkin renkaiden sutimiseen ja suurilla nopeuksilla taas vastuksen pudottaminen on paljon tärkeämpää.

Suihku- ja rakettimoottorit taas toimivat aina vaan paremmin, mitä kovempaa mennään..

Laitetaan esimerkki: syylärin, koko 0.4x0.5m pitäminen ilmavirrassa 300 km/h nopeudessa vaatii n 100 hp rengastehon. Sitä ei saa jäähdytysveden energiasta irti millään turbiinilla, mutta nollavastusjäähdytyksellä tai työntövoimaa tuottavalla jäähdytyksellä saa.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat