Sivut

Kommentit (351)

Kontra1
Seuraa 
Viestejä4947

laiskimus kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:

F = kaasumassavirta x suihkun nopeus.

Tässä kuvaukseni työntövoimsta paine-voimien erok´tuksena:

Työntövoima suihkuaukon ja imuaukon kokonaispainevoimien erotuksena.

Kaasun tai nesteen virratessa syntyy dynaaminen paine q = ½ ρv² , jossa ρ virtaavan aineen tiheys. Oletetaan virtaus aukossa A samaksi koko pinta-alalla. Aukolle syntyy dynaaminen painevoima

F = q ∙ A . Dynaaminen voima on myös massavirta x nopeus eli F = (m/t) ∙ v , (vrt.ed. työntövoiman yhtälö), joka synnyttää aukossa dynaamisen paineen q = (m/t)v/A . ... 

Tilavuus V = Ala * pituus. Jaetaan yhtälä puolittain ajalla ja saadaan:

tilavuusvirta = V_piste = V/t = ala * v. Kerrotaan yhtälö puolittain tiheydellä ρ, huomioiden samalla että massa = tiheys*tilavuus:

m/t = V*ρ/t = ala*v*ρ. Kerrotaan yhtälö puolittain nopeuden puolikkaalla:

(m/t) *v /2 = ½ *ρ*v² * ala = q*ala

Vasen puolikas yhtälöstä on nyt sinun mukaasi puolikas F ja oikea kokonainen F, ja silti yhtälö pitää paikkansa.

Joko ymmärrät olleesi taas kerran väärässä?

Korjaapas yhtälö sitten oikeaksi.

Kas kummaa, kun sain sen vertailussa  tähän yleiseen työntövoimayhtälöön ihan samaksi

Fn  =  ṁa (vj – v) + ṁf  vj + (pj – po) Aj             

Onko jossakin matoja? Tässä yhtälössä ei ole ainakaan virhettä - miten painevoimayhtälö voisi olla väärin, kun yhtälöt täysin vastaava toisiaan.        

laiskimus
Seuraa 
Viestejä1385

Ensin väitit:

Kontra1 kirjoitti:
Tuon työn kaasu tekee moottorin hyödyksi, mutta suuttimessa se ei sitä tee vaan myöhemmin

Ja nyt väität:

Kontra1 kirjoitti:
Työntövoima tekee työtä mootterille vasta kun moottori liikkuu. Siinä PPo:n yhtälössä ei ole mitään väliä, milloin se energia suihkusta kuituu pois. Suutimessa se ei tapahdu, vaan suuttimesta poistuttuaan. Suihku ei todellakaan tee työtä moottorin hyväksi poistuttaan suuttimesta, mutta siitä näppärä kaveri osaa laskea työntövoiman. Minä en tiedä osaisinko laskea, kun en ole sitä koskaan yrittänyt, kun siihen ei ole mitään tarvetta.

Ilmeisesti olet jotain tuossa välissä oppinut.

Lainaus:
No kun sitä olette niin kovasti painottaneet sitä PPo:n yhtälöä, miten se kaasu tekee työtä

No niin tekeekin, sekä suuttimessa, että jo sitä ennen turbiinin läpi virratessaan.

Turbiinissa kaasu tekee työtä tuottaen turbiinille vääntömomenttia pyörimissuuntaan, ja suuttimessa ollessaan lisäten edellään *) virtaavan kaasun liike-energiaa. Kumpikin energian muutos edellyttää että kaasu jäähtyisi, ellei sitä jokin muu samaan aikaan kuumenna, esimerkiksi päällä oleva jälkipoltin.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Carnot%E2%80%99n_kierto

Kuvaajan vaiheessa 2-3 Kaasu laajenee adiabaattisesti työtä tehden, kunnes sen lämpötila on pudonnut arvoon T_c. Suuttimessa kaasu käyttäytyy sanoin. Olettaen ettei kaasulla ole ulkoisia energialähteitä (esim jälkipoltin), lämpötilan aleneminen on edellytys sille että kaasu kykenee työtä tekemään, kuten se suuttimessa tekee.

*) edellään = kaasun joka oli samassa paikassa hieman aikaisemmin, vaikkakin lentokoneen liikesuunnan suhteen työnnettävä kaasu onkin samalla takana  eli lähempänä koneen pyrstöä.

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Kontra1
Seuraa 
Viestejä4947

laiskimus kirjoitti:
Ensin väitit:

Kontra1 kirjoitti:
Tuon työn kaasu tekee moottorin hyödyksi, mutta suuttimessa se ei sitä tee vaan myöhemmin

Ja nyt väität:

Kontra1 kirjoitti:
Työntövoima tekee työtä mootterille vasta kun moottori liikkuu. Siinä PPo:n yhtälössä ei ole mitään väliä, milloin se energia suihkusta kuituu pois. Suutimessa se ei tapahdu, vaan suuttimesta poistuttuaan. Suihku ei todellakaan tee työtä moottorin hyväksi poistuttaan suuttimesta, mutta siitä näppärä kaveri osaa laskea työntövoiman. Minä en tiedä osaisinko laskea, kun en ole sitä koskaan yrittänyt, kun siihen ei ole mitään tarvetta.

Ilmeisesti olet jotain tuossa välissä oppinut.

Lainaus:
No kun sitä olette niin kovasti painottaneet sitä PPo:n yhtälöä, miten se kaasu tekee työtä

No niin tekeekin, sekä suuttimessa, että jo sitä ennen turbiinin läpi virratessaan.

Turbiinissa kaasu tekee työtä tuottaen turbiinille vääntömomenttia pyörimissuuntaan, ja suuttimessa ollessaan lisäten edellään *) virtaavan kaasun liike-energiaa. Kumpikin energian muutos edellyttää että kaasu jäähtyisi, ellei sitä jokin muu samaan aikaan kuumenna, esimerkiksi päällä oleva jälkipoltin.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Carnot%E2%80%99n_kierto

Kuvaajan vaiheessa 2-3 Kaasu laajenee adiabaattisesti työtä tehden, kunnes sen lämpötila on pudonnut arvoon T_c. Suuttimessa kaasu käyttäytyy sanoin. Olettaen ettei kaasulla ole ulkoisia energialähteitä (esim jälkipoltin), lämpötilan aleneminen on edellytys sille että kaasu kykenee työtä tekemään, kuten se suuttimessa tekee.

*) edellään = kaasun joka oli samassa paikassa hieman aikaisemmin, vaikkakin lentokoneen liikesuunnan suhteen työnnettävä kaasu onkin samalla takana  eli lähempänä koneen pyrstöä.

Sinä ilmeisesti luulet, että olen täällä tiedoillani ylpeilemässä. Ei ei, sinne päinkään. Tuon näitä kirjoituksiani tänne nöyränä, että niitä kritisoitaisiin, jotta saisin oppimateriaalin mahdollisimman virheettömäksi.  

Tässä turbiinin ja ahtimen  yhteistyöstä kuvaukseni.

*) Turbiini tuottaa akselimomentin, jolla ahdin pystyy nostamaan paineen pienelle pinta-alalle (diffuusorissa) polttokammion paineen suuruiseksi, ja kaasuvirtaus ohjautuu näin suuremman pinta-alan aukoista turbiinille, pienemmän paineen suuntaan. Samalla painetasolla ahtimen viimeiset siivet ovat turbiinisiipiä paljon lyhyemmät. (Ahtimen ensimmäisten siipien pituudella ei merkitystä, kun paine siellä on pieni verrattuna paineeseen turbiinissa). Vertaus: Akselilla on kaksi samanlaista mutta eri kokoista puhallinta samansuuntaisesti ilmakammion aukoissa. Kammioon syötetty ilma pyörittää akselia ison puhaltimen suuntaan, pienen työntäessä ilmaa kammioon.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä4947

Suihkumoottorissa käytetään  

Brayton kiertoprosessia: 1 vaiheet paine/tilavuus ja 2 paine/lämpötila.

Kaipa sitä Carnotiakin voi käyttää, mutta Brayton on nimenomaan suihkumoottoreille kehitetty. 

Kontra1
Seuraa 
Viestejä4947

Hyötysuhteen optimointi

Polttoaineenkulutuksen kannalta oleellinen tekijä on turbiinin ja ahtimen siipien kärkien pieni välys ilmavuodon minimoimiseksi. Aktiivinen välyksensäätö tehdään johtamalla puhaltimen ilmavirtaa ECU:n (ks sivu 21) ohjaamana turbiini- ja ahdinkammioiden ulkopintaan, moottorin päällä olevien muotosuojien  muodostamaan kanavaan ns. nacelle-tilaan - kuvassa 9 kirkas keltainen alue.

Hyötysuhde muuttuu ahtimen painesuhteen OPR muuttuessa lentotilan ja olosuhteiden mukaan, kun ahtimen paineen ja lämpötilan liiallisen nousun ja sakkauksen estämiseksi kp-ahtimen ensimmäisten staattorivyöhykkeiden siipikulmia säädetään ja paineilmaa vuodatetaan hukkaan. Ks sivut 5, 6.

Moottorin kunto vaikuttaa hyötysuhteeseen ja siten polttoaineenkulutukseen (sivu 23). Tuotettaessa lämpöenergiaa mahdollisimman paljon hyötysuhteen nostamiseksi, kuumat kaasut rappeuttavat kp-turbiinin siipiä, vaikka ne suojataan ilmavaipalla ja jäähdytetään sisäkautta ahtimen vuodatus-ilmalla. Sillä jäähdytetään myös siipikiekkorunkoja, laakeripesiä ja turbiinien akseleita (sivu 22).

Jopa 15% ahtimen ilmasta voi mennä moottorin jäähdytykseen, huohotukseen, moottorin imuilma-kanavan lämmitykseen jäätymisen estämiseksi, (joissakin lentokoneissa polttoaineen jäänestoon), sekä lentokoneen tarpeisiin (paineistukseen ym). Tämä ilma on pois työntötehon tuotosta. Uusissa moottoreissa (Boeing 787) hyötysuhdetta on parannettu vähentämällä vuodatusilman määrää.

Suihkukone lentää 11 km korkeudella (≈ FL 360 ks jälj) tietyllä polttoainemäärällä 80% pidemmän matkan ja 80% nopeammin kuin meren pinnan tasolla. (Lähde Ab. Lentotekniikan perusteet s. 62). Kulutussuhde 1/1,8 = 0,556. Polttoainetta siis kuluu noin 44 % vähemmän. (Ylempänä ero kasvaa, alempana on pienempi.) Polttoainekulutuksen kannalta lentokorkeuden etu käytetään hyödyksi, ja optimi lentokorkeus vaihtelee mm lentokonetyypin, kuormauksen, lentomatkan, vallitsevien tuulten* ja toivotun lentonopeuden mukaan. Kevyellä kuormalla polttoainekulutus on luonnollisesti pienempi. Polttoainekuorman vähetessä lennolla yleensä pyritään nousemaan edullisempaan korkeuteen. Liikennekoneiden matkakorkeus on puhallinturbiinikoneilla 10 km (≈ FL 330) molemmin puolin ja (potkuriturbiinikoneilla 5 - 7,5 km arvio pm).

(* Lentokone voi polttoaineen ja ajan säästämiseksi joskus korkealla hyödyntää tasaisesti puhaltavia suihkuvirtauksia, jetejä. Puhaltavat nopeimmillaan lähes 300 km/h ja keskimäärin lännestä itään.)

Lentoliikenne IFR (instrument flight rules) on porrastettu lentopinnoille FL 1000 ft välein (305 m), ja ne ilmoitetaan satoina jalkoina, esim FL 350 = 35000 ft (10668 m). Lentoliikenne voi  rajoittaa edullisimman lentopinnan käyttöä. (FL 430 = 13106 m on useimmilla laajarunkokoneilla ylin FL .)

Kontra1
Seuraa 
Viestejä4947

JPi ja PPo

Esitän pahoitteluni harkitsemattomasta kommentista 256, jossa kirjoitin  näin: Keskustelua voidaan jatkaa, jos ymmärrätte asian, tai jos ette ymmärrä asiaa ja haluatte kysyä jotakin.

Korjaan sen muotoon: Keskustelua voidaan jatkaa, jos olette samaa mieltä, tai jos  eri mieltä, mutta valmiina muuttamaan käsitystä rakentavan keskustelun tuloksena.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä4947

JPI

Sinulla oli teoria miksi Laval-suuttimella äänen nopeus ei rajoita suihkun nopeutta kuten se tekee suppenevalla suuttimella. Mikä on esittämäsi käsityksesi todennäköisyys mielestäsi faktatietoon? Minun mielestäni se on 40%.

JPI
Seuraa 
Viestejä27206

Kontra1 kirjoitti:
JPI

Sinulla oli teoria miksi Laval-suuttimella äänen nopeus ei rajoita suihkun nopeutta kuten se tekee suppenevalla suuttimella. Mikä on esittämäsi käsityksesi todennäköisyys mielestäsi faktatietoon? Minun mielestäni se on 40%.

Suuttimen suppenevassa kohdassa sitä kaasua pusketaan ulos polttokammion paineella, mutta paineen aiheuttama voimavaikutus etenee siinä kaasussa vain äänen nopeudella, joten nopeus ei paineen vaikutuksesta voi kasvaa.
Kuitenkin suurpaineinen kaasu laajenee suuttimen levenevässä osassa (laajenisi se myös vaikka suurin ei levenisi, mutta ei niin helposti), eikä kaasun saavuttama loppunopeus ole sidottu siihen, mikä on äänen nopeus kaasussa. Kaasun molekyylien lämpöliikkeen keskim. nopeus on suurempi kuin äänen nopeus kaasussa, joten tottakai ne molekyylit omaamillaan nopeuksilla maksimissa ulos purkautuvat (ei kuitenkaan ihan, koska suutin loppuu aikanaan, eli ei jatku kunnes kaasun paine on nolla.)
Sitäpaitsi, mikä kohta siinä kaasussa ei mielestäsi voi äänen nopeutta ylittää?, Eihän kyseessä ole mikään homogeeninen klöntti, vaan virtaus jossa paine, lämpötila ja nopeus riippuvat siitä missä kohdassa ollaan?

3³+4³+5³=6³

Kontra1
Seuraa 
Viestejä4947

JPI kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
JPI

Sinulla oli teoria miksi Laval-suuttimella äänen nopeus ei rajoita suihkun nopeutta kuten se tekee suppenevalla suuttimella. Mikä on esittämäsi käsityksesi todennäköisyys mielestäsi faktatietoon? Minun mielestäni se on 40%.

Suuttimen suppenevassa kohdassa sitä kaasua pusketaan ulos polttokammion paineella, mutta paineen aiheuttama voimavaikutus etenee siinä kaasussa vain äänen nopeudella, joten nopeus ei paineen vaikutuksesta voi kasvaa.
Kuitenkin suurpaineinen kaasu laajenee suuttimen levenevässä osassa (laajenisi se myös vaikka suurin ei levenisi, mutta ei niin helposti), eikä kaasun saavuttama loppunopeus ole sidottu siihen, mikä on äänen nopeus kaasussa. Kaasun molekyylien lämpöliikkeen keskim. nopeus on suurempi kuin äänen nopeus kaasussa, joten tottakai ne molekyylit omaamillaan nopeuksilla maksimissa ulos purkautuvat (ei kuitenkaan ihan, koska suutin loppuu aikanaan, eli ei jatku kunnes kaasun paine on nolla.)
Sitäpaitsi, mikä kohta siinä kaasussa ei mielestäsi voi äänen nopeutta ylittää?, Eihän kyseessä ole mikään homogeeninen klöntti, vaan virtaus jossa paine, lämpötila ja nopeus riippuvat siitä missä kohdassa ollaan?

No miksi kaasu muuttaa mielensä, ja alkaakin liikkua yli äänen nopeudella, kun se ei kovallakaan paineella suostu nostamaan nopeutta Laval-suuttimen kurkussa, vaikka paine laskee hurjasti kurkun jälkeen? 

Ylittäähän kaasun nopeus äänen nopeuden - en minä sitä epäile. Mutta kumma se vaan on että se joskus ei halua ylittää sitä mutta tässä Lavalissa ihan kivuttomasti.

Mutta mikä se fysikaalinen mekanismi siinä on kyseessä? En minä ihan suoralta kädeltä niele selitystäsi. Jostain pitäisi saada tutkimustietoa.

1. Tälle kuvaukselle pitäisi saada luotettavampi kuvaus:

Kun virtaavan ilman paine, tiheys ja lämpötila ja sisäenergia (ks Wiki) pienenevät jatkuvasti, suihkun liike-energia kasvaa ja nopeus ylittää äänennopeuden suihkun lämpötilassa.

2. Toinen kysymys on suihkun lämpötila. Laskeeko suihkun lämpötila kaasun harvetessa, vai laskeeko vain lämpöenergia lämpötilan pysyessä muuttumattomana?

Minun järkeeni ei mahdu se, että kun kaasu ei kosketa mitään lämpöä johtavaa, miten sen lämpötila voisi laskea, vaikka se harvenee? Onhan auringon koronakin hillittömän kuuma, vaikka on hyvin harvaa kaasua.

Nuo kaksi asiaa kun saisi tolkulleen, ei muita isompa kysymyksiä sitten enää olekaan.

JPI
Seuraa 
Viestejä27206

Kontra1 kirjoitti:
JPI kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
JPI

Sinulla oli teoria miksi Laval-suuttimella äänen nopeus ei rajoita suihkun nopeutta kuten se tekee suppenevalla suuttimella. Mikä on esittämäsi käsityksesi todennäköisyys mielestäsi faktatietoon? Minun mielestäni se on 40%.

Suuttimen suppenevassa kohdassa sitä kaasua pusketaan ulos polttokammion paineella, mutta paineen aiheuttama voimavaikutus etenee siinä kaasussa vain äänen nopeudella, joten nopeus ei paineen vaikutuksesta voi kasvaa.
Kuitenkin suurpaineinen kaasu laajenee suuttimen levenevässä osassa (laajenisi se myös vaikka suurin ei levenisi, mutta ei niin helposti), eikä kaasun saavuttama loppunopeus ole sidottu siihen, mikä on äänen nopeus kaasussa. Kaasun molekyylien lämpöliikkeen keskim. nopeus on suurempi kuin äänen nopeus kaasussa, joten tottakai ne molekyylit omaamillaan nopeuksilla maksimissa ulos purkautuvat (ei kuitenkaan ihan, koska suutin loppuu aikanaan, eli ei jatku kunnes kaasun paine on nolla.)
Sitäpaitsi, mikä kohta siinä kaasussa ei mielestäsi voi äänen nopeutta ylittää?, Eihän kyseessä ole mikään homogeeninen klöntti, vaan virtaus jossa paine, lämpötila ja nopeus riippuvat siitä missä kohdassa ollaan?

No miksi kaasu muuttaa mielensä, ja alkaakin liikkua yli äänen nopeudella, kun se ei kovallakaan paineella suostu nostamaan nopeutta Laval-suuttimen kurkussa, vaikka paine laskee hurjasti kurkun jälkeen? 


Ei se mieltään muuta, kaasun molekyylithän liikkuvat suurella nopeudella (yli äänen nopeuden:, joka suuntaan. Kurkussa polttokammion paineen voimavaikutus kaasuun kuitenkin etenee korkeintaan äänen nopeudella, joten sen kammiopaineen vaikutuksesta ei kaasuklöntti kurkussa ylitä äänen nopeutta. Tämä on se sinun hokemasi ei-yli-äänennopeutta mantra, se ei ole mikään mystinen kaasumolekyylien liikettä rajoittava yleispätevä laki., ne haluavat lentää joka suuntaan sillä keskim. nopeudella joka niillä kulloinkin on ja suuttimen laajenevassa osassa ne vihdoin kokevat vapauden riemun.

Lainaus:

Ylittäähän kaasun nopeus äänen nopeuden - en minä sitä epäile. Mutta kumma se vaan on että se joskus ei halua ylittää sitä mutta tässä Lavalissa ihan kivuttomasti.

Mutta mikä se fysikaalinen mekanismi siinä on kyseessä? En minä ihan suoralta kädeltä niele selitystäsi. Jostain pitäisi saada tutkimustietoa.

1. Tälle kuvaukselle pitäisi saada luotettavampi kuvaus:

Kun virtaavan ilman paine, tiheys ja lämpötila ja sisäenergia (ks Wiki) pienenevät jatkuvasti, suihkun liike-energia kasvaa ja nopeus ylittää äänennopeuden suihkun lämpötilassa.

2. Toinen kysymys on suihkun lämpötila. Laskeeko suihkun lämpötila kaasun harvetessa, vai laskeeko vain lämpöenergia lämpötilan pysyessä muuttumattomana?

Minun järkeeni ei mahdu se, että kun kaasu ei kosketa mitään lämpöä johtavaa, miten sen lämpötila voisi laskea, vaikka se harvenee? Onhan auringon koronakin hillittömän kuuma, vaikka on hyvin harvaa kaasua.

Nuo kaksi asiaa kun saisi tolkulleen, ei muita isompa kysymyksiä sitten enää olekaan.

En näihin jaksa nyt kaikkiin erikseen syventyä, mutta suosittelen, että selvität itsellesi mitä lämpötila fysiikassa tarkkaanottaen on.

3³+4³+5³=6³

Kontra1
Seuraa 
Viestejä4947

JPI kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
JPI kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
JPI

Sinulla oli teoria miksi Laval-suuttimella äänen nopeus ei rajoita suihkun nopeutta kuten se tekee suppenevalla suuttimella. Mikä on esittämäsi käsityksesi todennäköisyys mielestäsi faktatietoon? Minun mielestäni se on 40%.

Suuttimen suppenevassa kohdassa sitä kaasua pusketaan ulos polttokammion paineella, mutta paineen aiheuttama voimavaikutus etenee siinä kaasussa vain äänen nopeudella, joten nopeus ei paineen vaikutuksesta voi kasvaa.
Kuitenkin suurpaineinen kaasu laajenee suuttimen levenevässä osassa (laajenisi se myös vaikka suurin ei levenisi, mutta ei niin helposti), eikä kaasun saavuttama loppunopeus ole sidottu siihen, mikä on äänen nopeus kaasussa. Kaasun molekyylien lämpöliikkeen keskim. nopeus on suurempi kuin äänen nopeus kaasussa, joten tottakai ne molekyylit omaamillaan nopeuksilla maksimissa ulos purkautuvat (ei kuitenkaan ihan, koska suutin loppuu aikanaan, eli ei jatku kunnes kaasun paine on nolla.)
Sitäpaitsi, mikä kohta siinä kaasussa ei mielestäsi voi äänen nopeutta ylittää?, Eihän kyseessä ole mikään homogeeninen klöntti, vaan virtaus jossa paine, lämpötila ja nopeus riippuvat siitä missä kohdassa ollaan?

No miksi kaasu muuttaa mielensä, ja alkaakin liikkua yli äänen nopeudella, kun se ei kovallakaan paineella suostu nostamaan nopeutta Laval-suuttimen kurkussa, vaikka paine laskee hurjasti kurkun jälkeen? 


Ei se mieltään muuta, kaasun molekyylithän liikkuvat suurella nopeudella (yli äänen nopeuden:, joka suuntaan. Kurkussa polttokammion paineen voimavaikutus kaasuun kuitenkin etenee korkeintaan äänen nopeudella, joten sen kammiopaineen vaikutuksesta ei kaasuklöntti kurkussa ylitä äänen nopeutta. Tämä on se sinun hokemasi ei-yli-äänennopeutta mantra, se ei ole mikään mystinen kaasumolekyylien liikettä rajoittava yleispätevä laki., ne haluavat lentää joka suuntaan sillä keskim. nopeudella joka niillä kulloinkin on ja suuttimen laajenevassa osassa ne vihdoin kokevat vapauden riemun.

Lainaus:

Ylittäähän kaasun nopeus äänen nopeuden - en minä sitä epäile. Mutta kumma se vaan on että se joskus ei halua ylittää sitä mutta tässä Lavalissa ihan kivuttomasti.

Mutta mikä se fysikaalinen mekanismi siinä on kyseessä? En minä ihan suoralta kädeltä niele selitystäsi. Jostain pitäisi saada tutkimustietoa.

1. Tälle kuvaukselle pitäisi saada luotettavampi kuvaus:

Kun virtaavan ilman paine, tiheys ja lämpötila ja sisäenergia (ks Wiki) pienenevät jatkuvasti, suihkun liike-energia kasvaa ja nopeus ylittää äänennopeuden suihkun lämpötilassa.

2. Toinen kysymys on suihkun lämpötila. Laskeeko suihkun lämpötila kaasun harvetessa, vai laskeeko vain lämpöenergia lämpötilan pysyessä muuttumattomana?

Minun järkeeni ei mahdu se, että kun kaasu ei kosketa mitään lämpöä johtavaa, miten sen lämpötila voisi laskea, vaikka se harvenee? Onhan auringon koronakin hillittömän kuuma, vaikka on hyvin harvaa kaasua.

Nuo kaksi asiaa kun saisi tolkulleen, ei muita isompa kysymyksiä sitten enää olekaan.

En näihin jaksa nyt kaikkiin erikseen syventyä, mutta suosittelen, että selvität itsellesi mitä lämpötila fysiikassa tarkkaanottaen on.

Auringon koronassa lämpötila on vähitään 100000 Kelvinä ja jopa miljoona Kelviniä. Mutta mikä on energia - ei ole hääppönen. Kun auringosta sataa niitä koronan lähettiläitä ja astronautit ovat sille alttiina, eikä tunnu  missään. Mahtaisikohan edes polttaa kättä, jos pääsisi kokeilemaan, mutta auringon kuumuus on 5600 Kelviniä, niin ei huvita lähteä kokeilemaan.

Eipä ainakaan Wikstä mitään apua asiaan löytynyt - ei edes mainittu lämpöenergiaa. 

Kun olet niitä avaruusrakettiasioita seurannut, eikö ole sattunut silmään mainintaa suihkun lämpötilasta. Sen tietäminen olisi merkittävä tieto Laval-suuttimen sielunelämän ymmärtämisessä. 

Eipä noiden asioiden varma faktatieto Suihkumoottorikoosteni oleelliseen sisältöön vaikuta - kun tietää mitä ilmalle tapahtuu kun se menee moottoriin sisään ja tulee ulos tuottamaan työntövoimaa, ja nuo Laval-suutinasiat koskevat vain hävittäjien moottoreita, ja ovat vajaan sivun käsittelyllä lisänä tässä Liikennokoneiden moottorien koosteessa, ja raketti on mainittu vain kerran pari.

Näyttivät eilen telkassa araruusrakettien lavettikonetta.

Mahtava ilmestys, 6 kpl General Electricin CF6-80 moottoriversiota yhteensä työntötehoa matkalennolla  ehkä  120000 - 150000 hp versiosta riippuen.

Generaattorikäytössä  yhdestä CF6-80 versiosta LMS100 PA voidaan repiä ~100 MW (134000 hp) hetkellisesti < 10 min,

Perusfyysikko
Seuraa 
Viestejä321

Kontra1 kirjoitti:
JPI kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
JPI

Sinulla oli teoria miksi Laval-suuttimella äänen nopeus ei rajoita suihkun nopeutta kuten se tekee suppenevalla suuttimella. Mikä on esittämäsi käsityksesi todennäköisyys mielestäsi faktatietoon? Minun mielestäni se on 40%.

Suuttimen suppenevassa kohdassa sitä kaasua pusketaan ulos polttokammion paineella, mutta paineen aiheuttama voimavaikutus etenee siinä kaasussa vain äänen nopeudella, joten nopeus ei paineen vaikutuksesta voi kasvaa.
Kuitenkin suurpaineinen kaasu laajenee suuttimen levenevässä osassa (laajenisi se myös vaikka suurin ei levenisi, mutta ei niin helposti), eikä kaasun saavuttama loppunopeus ole sidottu siihen, mikä on äänen nopeus kaasussa. Kaasun molekyylien lämpöliikkeen keskim. nopeus on suurempi kuin äänen nopeus kaasussa, joten tottakai ne molekyylit omaamillaan nopeuksilla maksimissa ulos purkautuvat (ei kuitenkaan ihan, koska suutin loppuu aikanaan, eli ei jatku kunnes kaasun paine on nolla.)
Sitäpaitsi, mikä kohta siinä kaasussa ei mielestäsi voi äänen nopeutta ylittää?, Eihän kyseessä ole mikään homogeeninen klöntti, vaan virtaus jossa paine, lämpötila ja nopeus riippuvat siitä missä kohdassa ollaan?

No miksi kaasu muuttaa mielensä, ja alkaakin liikkua yli äänen nopeudella, kun se ei kovallakaan paineella suostu nostamaan nopeutta Laval-suuttimen kurkussa, vaikka paine laskee hurjasti kurkun jälkeen? 

Ylittäähän kaasun nopeus äänen nopeuden - en minä sitä epäile. Mutta kumma se vaan on että se joskus ei halua ylittää sitä mutta tässä Lavalissa ihan kivuttomasti.

Mutta mikä se fysikaalinen mekanismi siinä on kyseessä? En minä ihan suoralta kädeltä niele selitystäsi. Jostain pitäisi saada tutkimustietoa.

1. Tälle kuvaukselle pitäisi saada luotettavampi kuvaus:

Kun virtaavan ilman paine, tiheys ja lämpötila ja sisäenergia (ks Wiki) pienenevät jatkuvasti, suihkun liike-energia kasvaa ja nopeus ylittää äänennopeuden suihkun lämpötilassa.

2. Toinen kysymys on suihkun lämpötila. Laskeeko suihkun lämpötila kaasun harvetessa, vai laskeeko vain lämpöenergia lämpötilan pysyessä muuttumattomana?

Minun järkeeni ei mahdu se, että kun kaasu ei kosketa mitään lämpöä johtavaa, miten sen lämpötila voisi laskea, vaikka se harvenee? Onhan auringon koronakin hillittömän kuuma, vaikka on hyvin harvaa kaasua.

Nuo kaksi asiaa kun saisi tolkulleen, ei muita isompa kysymyksiä sitten enää olekaan.

 

Ajatukset on poukkoilleet viikonlopun ajan päässä kuin kaasumolekyylit.

Uudelleen: kineettinen kaasuteoria.

Sen mukaan kaasun lämpötila vastaa molekyylien keskimääräistä liike-energiaa satunnaisiin suuntiin (suhteessa koko kaasumassaan). Ei ole erikseen lämpötilaa ja -energiaa. Tässä animaatio mitä tapahtuu sylinterissä jonka tilavuutta mäntä muuttaa (adiabaattisesti eli lämpöä ei johdu pois):

https://www.youtube.com/watch?v=dQeCEqkE9eE

Sylinterin seinään osuva molekyyli kimpoaa samalla nopeudella takaisin, mutta ne joihin osuu kohti liikkuva mäntä, "vastapalloon", saavat lisää nopeutta joka törmäyksessä eli lämpötila nousee (energia tulee männän liikkeestä, se joutuu tekemään työtä).   Kun se "lämmennyt" molekyyli törmäilee muihin, sen liike-energia eli lämmön nousu jakautuu nopeasti koko kaasumassaan. Sama toisin päin kun mäntä vetäytyy (ja tilavuus kasvaa ja kaasu tekee työtä mäntään): joka törmäyksessä mäntään molekyylin liike-energia vähenee.

Jos kaasu pääsee laajenemaan joka suuntaan tyhjiöön niin etteivät molekyylit osu mihinkään ulkoiseen esteeseen, niiden nopeus eli lämpötila ei muutu. Ne eivät myöskään tee työtä.

Suppeneva suutin vastustaa kaasun virtausta: jokainen molekyylin törmäys suuttimeen muuttaa molekyylin nopeutta virtausta vastaan eli virtausnopeus pienenee. Suuttimesta ulos molekyylejä ajaa paine-ero eli toisten molekyylien toispuoleiset törmäykset. Tämä vuorovaikutus voi edetä korkeintaan äänen nopeudella: kun molekyyli tönitään tähän nopeuteen, takana tulevat molekyylit eivät enää saa sitä kiinni eikä molekyylin nopeus ulos suuttimesta kasva. Molekyylien keskimääräinen nopeus on hieman suurempi kuin äänen nopeus eli  muutama molekyyli voi saada äänen nopeutta suuremman nopeuden mutta koko kaasumassa keskimäärin ei voi.

Kun kaasumassa liikkuu laajenevassa suuttimessa, molekyylit kimpoilevat etääntyvästä suuttimen seinästä, jolloin niiden nopeus kiihtyy keskimäärin ulospäin suuttimesta, eli koko kaasumassan nopeus kiihtyy. Samalla niiden satunnainen liike suhteessa kaasumassaan, siis lämpötila, vähenee. Aiemmin esitin vertauksen täysin kimmoisasta pomppivasta pallosta: tasamaalla se pompii aina samalle korkeudelle. Alamäessä jokainen pomppu on edellistä matalampi mutta vaakasuora nopeus kiihtyy. 

Suuttimien ero  on siis siinä että suppenevassa suutimessa molekyylien nopeus ulos tulee suoraan toisilta molekyyleiltä mutta laajenevassa välillisesti suuttimen seinän kautta.  Jotta tämä toimisi, suutin ei saa laajeta nopeammin kuin kaasumolekyylit pyrkivät laajenemaan, eli avautumiskulman tangentin on oltava pienempi kuin molekylin nopeus jaettuna kaasun virtausnopeudella. Tämän takia suutin voi laajeta nopeasti kurkun jälkeen, kun kaasu on kuumaa (eli molekyylien nopeus suuri) ja virtausnopeus pieni. Avautumiskulma pienenee sitä mukaa kun kaasun nopeus kasvaa ja lämpötila laskee.

laiskimus
Seuraa 
Viestejä1385

Kontra1 kirjoitti:
. . .

, jotta saisin oppimateriaalin mahdollisimman virheettömäksi.  

Se onnistuu ihan helposti siten, ettet yritä tuottaa tekstiä omasta päästäsi mutuilun pohjalta, vaan kopsaat asiansa osaavien kirjoittamaa tekstiä sellaisenaan. Tekijänoikeuslaki ei rajoita plagiointia omaan käyttöön mitenkään, ja opetuskäyttöönkin kopiointia sallitaan paljon enemmän kuin kaupalliseen tarkoitukseen. Mikäli nuo seikat rajoittavat liikaa jää vaihtoehdoksi valmiin oppimateriaalin ostaminen.

Huonoin vaihtoehto on se että jatkat väitteiden keksimistä tyhjästä ja oletat perusteettomasti syntyneen tuotoksen olevan oikein. Ei täällä kukaan jaksa virheitäsi ikuisuuksia korjailla, varsinkin kun jo tehdyt korjaukset eivät näytä menneen perille. Esim tähän:

Lainaus:
Minun järkeeni ei mahdu se, että kun kaasu ei kosketa mitään lämpöä johtavaa, miten sen lämpötila voisi laskea, vaikka se harvenee?
on jo vastattu useammankin kerran, mutta edelleen jatkat ikäänkuin niin ei olisi. Tässä vielä kerran, adiabaattisessa prosessissa kaasun lämpötila laskee kun se tekee työtä, mikäli ei tee ei lämpötila laske. Aivan sama tilanne bensakoneen työtahdin aikana sen jälkeen kun palaminen on jo loppunut. Kaasu tekee työtä ja jäähtyy, eikä syynä ole lämmön johtuminen sylinterin kanteen ja -seinämiin, eikä mäntään. Mikäli se ei käy sinun järkeesi olisi jo syytä jättää oppimateriaalin tuottaminen sellaisille joiden järkeen se käy.

laiskimus
Seuraa 
Viestejä1385

Perusfyysikko kirjoitti:
Jos kaasu pääsee laajenemaan joka suuntaan tyhjiöön niin etteivät molekyylit osu mihinkään ulkoiseen esteeseen, niiden nopeus eli lämpötila ei muutu. Ne eivät myöskään tee työtä. 

Elleivät tee työtä ei niille muodostu myöskään liike-energiaa. Eli vaikka lopputuloksena kaikki molekyylit liikkuvat alkupisteestä poispäin, eikä satunnaisesti kuten lämpöliikkeessä, pidät silti kaikkea molekyylien liikettä lämpöliikkeenä.

Toinen ja vähintäänkin yhtäpätevä vaihtoehto on tarkastella hieman pienempää kaasutilavuutta kerrallaan koko kaasun sijasta, jolloin on helppoa todeta sen massakeskipisteen liikkuvan ja siten osa lämpöenergiasta on kaasupilven laajentuessa muuttunut liike-energiaksi, mikä edellyttää että työtä on tehty. Lisäksi huomataan että laajenevan kaasun ulkoreunalla tietyn massan omaava kaasutilavuus omaa suuremman kokonaisenergian (lämpö + liike) kuin keskemmällä lähempänä alkupistettä oleva saman massainen kaasutilavuus. Jälkimmäinen on siis tehnyt työtä edelliselle lisäten sen energiaaa ja vähentäen omaansa. Tällöin lämpötilat ovat muuttuneet ja sisällä on kylmempää kuin laajenevan kaasupilven reunamilla. Jos mittaisit kaasun lämpötilaa mittarilla, vastaisi tällainen lopputulos havaintoja, toisin kuin pelkkään määritelmään perustuva siteeraamasi menettelytapa, jonka lopputuloksen saatiin määriteltyä vakiona pysyvä lämpötila.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat