Sivut

Kommentit (370)

PPo
Seuraa 
Viestejä14545

Kontra1 kirjoitti:
Tuossa samassa kommentissa 321 kysyin:

Kumpi tapa on oikeampi sanoa sama asia?

Suppenevassa suuttimessa staattisen paineen laskiessa liike-energia kasvaa, tiheyden laskiessa lämpöenergia pienenee ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi.

Vai

Suppenevassa suuttimessa staattisen paineen laskiessa liike-energia kasvaa, tiheyden laskiessa lämpötila laskee ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi. 

Eiköhän kumpikin tapa ole ihan oikea, vai mitä mieltä olette?

Tämä onkin viimeinen kysymys. 

Kirjoittaisin, että lämpötilan laskun ja  lämpöenergian laskun aiheutaa laajenevan kaasun tekemä työ ja tämä lisää kaasun pp:n liike-energiaa.

En tiedä, onko yhtään parempi?

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

PPo kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Tuossa samassa kommentissa 321 kysyin:

Kumpi tapa on oikeampi sanoa sama asia?

Suppenevassa suuttimessa staattisen paineen laskiessa liike-energia kasvaa, tiheyden laskiessa lämpöenergia pienenee ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi.

Vai

Suppenevassa suuttimessa staattisen paineen laskiessa liike-energia kasvaa, tiheyden laskiessa lämpötila laskee ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi. 

Eiköhän kumpikin tapa ole ihan oikea, vai mitä mieltä olette?

Tämä onkin viimeinen kysymys. 

Kirjoittaisin, että lämpötilan laskun ja  lämpöenergian laskun aiheutaa laajenevan kaasun tekemä työ ja tämä lisää kaasun pp:n liike-energiaa.

En tiedä, onko yhtään parempi?

Joo noinhan sinä tapahtuu. Sulla on taas semmoinen symboli, tuo kaasun pp liike-energiaa, että mitä tuo pp tarkoittaa? 

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

Eikös ollut aikoinaan puhetta noista molekyylien törmäyksistä, että ne olisivat täysin kimmoisia?

Kyllähän siinä niin käy, että kun ne lyövät päänsä yhteen, ne saavat kumpikin tällin, joka hypyttää eletroneja radoillaan ylös, ja alas palatessaan lähettävät ainakin yhden sm-kvantin, samalla menettäen liike-energiaansa. 

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

Mutta mitäs sitten tapahtuu, kun lämpötila on tasaantunut ja asettunut ympäristön lämpötilaan. Törmäleväthän ne molekyylit edelleen. Menetettyään liike-energiaansa törmäyksessä kun on hidastunut, miten se saa takaisin sen? No jollakin kaverilla kun on kovempi vauhti, se siirtää sitä liikemääräänsä? No se pääasia kuitenkin oli, että kuumina niiden törmäykset eivät ole täysin kimmoisia.

PPo
Seuraa 
Viestejä14545

Kontra1 kirjoitti:
PPo kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Tuossa samassa kommentissa 321 kysyin:

Kumpi tapa on oikeampi sanoa sama asia?

Suppenevassa suuttimessa staattisen paineen laskiessa liike-energia kasvaa, tiheyden laskiessa lämpöenergia pienenee ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi.

Vai

Suppenevassa suuttimessa staattisen paineen laskiessa liike-energia kasvaa, tiheyden laskiessa lämpötila laskee ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi. 

Eiköhän kumpikin tapa ole ihan oikea, vai mitä mieltä olette?

Tämä onkin viimeinen kysymys. 

Kirjoittaisin, että lämpötilan laskun ja  lämpöenergian laskun aiheutaa laajenevan kaasun tekemä työ ja tämä lisää kaasun pp:n liike-energiaa.

En tiedä, onko yhtään parempi?

Joo noinhan sinä tapahtuu. Sulla on taas semmoinen symboli, tuo kaasun pp liike-energiaa, että mitä tuo pp tarkoittaa? 

pp on painopiste on massakeskipiste

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

PPo kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
PPo kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Tuossa samassa kommentissa 321 kysyin:

Kumpi tapa on oikeampi sanoa sama asia?

Suppenevassa suuttimessa staattisen paineen laskiessa liike-energia kasvaa, tiheyden laskiessa lämpöenergia pienenee ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi.

Vai

Suppenevassa suuttimessa staattisen paineen laskiessa liike-energia kasvaa, tiheyden laskiessa lämpötila laskee ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi. 

Eiköhän kumpikin tapa ole ihan oikea, vai mitä mieltä olette?

Tämä onkin viimeinen kysymys. 

Kirjoittaisin, että lämpötilan laskun ja  lämpöenergian laskun aiheutaa laajenevan kaasun tekemä työ ja tämä lisää kaasun pp:n liike-energiaa.

En tiedä, onko yhtään parempi?

Joo noinhan sinä tapahtuu. Sulla on taas semmoinen symboli, tuo kaasun pp liike-energiaa, että mitä tuo pp tarkoittaa? 

pp on painopiste on massakeskipiste

Sanoithan sinä sen jo tuolla aikaisemmin, en vaan ollut oikein kartalla silloin. Mutta jos minä kirjoitan se oppimateriaaliin, tulee semmoinen haloo, kun alkavat kysellä sitä, että mikä ihmeen painopiste, että taidan jättää sen pois, kun en oikein itsekään sitä ole vielä sisäistänyt. 

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

Tämän päiväinen keskustelu on ollut todellan antoisaa, kun mieltä vaivanneet kysymykseni ovat saaneet selityksensä. Suihkumoottorikoostetta oppimateriaaliksi kootessani termodynamiikkaakin tarvitaan, ja se tarve on nyt täyttynyt. Siitä suuri kiitos taas Perusfyysikolle ja PPo:lle. Omin voimin ongelmani eívät olisi selvinneet.  

Keskustelun alussa rajasin keskustelukumppaneita, eikä sellaista saisi tehdä, mutta rajansa on trollaamisenkin sietämisellä, jota juuri tässä ketjussa olen saanut kokea. On se kumma, että vaikka trollaus on kiellettyä, joku heikon itsetunnon piilottaakseen ja imagoaan nostaakseen alkaa täällä trollata ja sättiä ihan urakalla ihan ilman syytä. Totta kai asiallisesti käyttäytyviä keskustelijoitahan täällä fysiikan osaajia on paljonkin. Itselläni kun termodynamiikasta on ollut vain hajatietoa, ja täällä sitä asiantuntemusta on, totta kai olen ollut halukas sitä vastaanottamaan keneltä tahansa.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

Suihkumoottorin ja raketin suihkusuuttimen termodynamiikkaa

1.  Lämpöenergiasta puhuttaessa täytyy tietää massa tai massavirta jonka lämpötilasta on kysymys.

2.  Suihkumoottorin suihkun tekemänä työnä on syntynyt työntövoima. Sen tuottamisessa pienemmästä entropiasta suurempaan entropiaan menetetään energiana suihkuun jäänyt liike-energia ja lämpöenergia. Liike-energia tuottaa ympäröivään ilmaan turbulenssia, joka muuttuu lämmöksi ja suihkun lämpö siirtyy johtuvana ympäröivään ilmaan ja osaksi säteilee ympäristöön.

3.  Raketin suihku säteilee lämpönsä avaruuteen. Siinäkin pienemmästä entropiasta siirryttäessä suurempaan entropiaan, hukkaenergia poistuu vain lämpösäteilynä, kun se ei kohtaa mitään lämpöä johtavaa.

Yksittäisellä molekyylillä ei ole lämpötilaa. Lämpösäteily edellyttää yksittäisten molekyylien liike-energian muutoksia, eli sitäkään ei synny ilman törmäilyä (ks Wiki). Aika pian suihku lakkaa olemasta kaasua jossa molekyylit jatkuvasti törmäilevät toisiinsa. Siitä tulee hiukkaspilvi, jossa jokainen molekyyli lentää omaa nopeutta omaan suuntaansa törmäämättä mihinkään.

Laskeeko siis lämpötila kaasun harventuessa? Se on selvä, että lämpöenergia pienenee.

Kaasun harventuessa lämpötila laskee, koska törmäykset vähenee, vaikka yksittäisten molekyylien liike säilyisikin oman aikansa.

Eiväthän ne molekyylien törmäilyt täysin kimmoisia voi olla - jos olisivat, eihän mitään sähkömagneettista säteilyä eli lämpösäteilyä voisi syntyä, eikä kaasun lämpötila laskisi ollenkaan.

[Tämä taitaakin päteä vain suljetussa systeemissä, eikä raketin suihkun tapauksessa, vaikka se laajenee tyhjiöön. 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

Suppenevassa suuttimessa lämpötilan laskun ja lämpöenergian laskun aiheuttaa laajenevan kaasun tekemä työ ja tämä lisää kaasun painopiste liike-energiaa ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi.

Laval-suutin

Laval-suuttimen periaate

Vertaus täysin kimmoinen pomppiva pallo. Tasamaalla pallo pomppii aina samalle korkeudelle. Alamäessä jokainen pomppu on edellistä matalampi, mutta vaakasuora nopeus kiihtyy.

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.

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

ve=√(TR/M*2k/(k-1)*(1-(pe/p)^((k-1)/k))

where: 

ve= exhaust velocity at nozzle exit,

T= absolute temperature of inlet gas,

R= universal gas law constant,

M= the gas molecular mass (also known as the molecular weight)

k= cp/cv = isentropic expansion factor

  (cp and cv are specific heats of the gas at constant pressure and constant volume respectively),

pe= absolute pressure of exhaust gas at nozzle exit,

p= absolute pressure of inlet gas.

Suihkun nopeus ei riipu massavirrasta, mutta työntövoima sen sijaan riippuu.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

Jatko   Suihkumoottorin ja raketin suihkusuuttimen termodynamiikkaa

Molekyylien törmäys

Eikös ollut aikoinaan puhetta noista molekyylien törmäyksistä, että ne olisivat täysin kimmoisia?

Kyllähän siinä niin käy, että kun ne lyövät päänsä yhteen, ne saavat kumpikin tällin, joka hyppyyttää elektroneja radoillaan ylös, ja alas palatessaan lähettävät ainakin yhden sm-kvantin, samalla menettäen liike-energiaansa.

Mutta mitäs sitten tapahtuu, kun lämpötila on tasaantunut ja asettunut ympäristön lämpötilaan. Törmäleväthän ne molekyylit edelleen. Menetettyään liike-energiaansa törmäyksessä kun on hidastunut, miten se saa takaisin sen? No jollakin kaverilla kun on kovempi vauhti, sekö siirtää sitä liikemääräänsä, vai miten? No se pääasia kuitenkin oli, että kuumina niiden törmäykset eivät ole täysin kimmoisia.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

Perusfyysikko ja PPo

Nuo edelliset kommentit on yhteenveto eilisestä keskustelusta + Laval-fysiikka aikaisemmasta.

Jos kävisitte ne läpi ja katsoisitte onko korjattavaa ja täydennettävää,

PPo
Seuraa 
Viestejä14545

Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko ja PPo

Nuo edelliset kommentit on yhteenveto eilisestä keskustelusta + Laval-fysiikka aikaisemmasta.

Jos kävisitte ne läpi ja katsoisitte onko korjattavaa ja täydennettävää,

The analysis of gas flow through de Laval nozzles involves a number of concepts and assumptions:

For simplicity, the gas is assumed to be an ideal gas.

Teoreettisissa tarkasteluissa on oletettu, että kaasu käyttäytyy ideaalikaasun tavoin.

Se tarkoittaa, että kaasumolekyylien törmäykset toisiinsa ja astian seiniin ovat kimmoisia.

Mielestäni tämä tarkoittaa, että kaasusta säteilynä poistuva energia on niin vähäistä, että se voidaan jättää tarkasteluissa huomiotta.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

PPo kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko ja PPo

Nuo edelliset kommentit on yhteenveto eilisestä keskustelusta + Laval-fysiikka aikaisemmasta.

Jos kävisitte ne läpi ja katsoisitte onko korjattavaa ja täydennettävää,

The analysis of gas flow through de Laval nozzles involves a number of concepts and assumptions:

For simplicity, the gas is assumed to be an ideal gas.

Teoreettisissa tarkasteluissa on oletettu, että kaasu käyttäytyy ideaalikaasun tavoin.

Se tarkoittaa, että kaasumolekyylien törmäykset toisiinsa ja astian seiniin ovat kimmoisia.

Mielestäni tämä tarkoittaa, että kaasusta säteilynä poistuva energia on niin vähäistä, että se voidaan jättää tarkasteluissa huomiotta.

Mutta niistä törmäyksistähän se lämpösäteily on seuraus, kun kaikki sähkömagneettinen säteily lämmön aaltopituudella syntyy elektronin putoanmisesta takaisin vyöhykkeelleen. Perusfyysikkohan sen selvitti Wikipediasta (Wiki ei tällä kertaa ei erehtynyt).

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

Suihkumoottorin ja raketin suihkusuuttimen termodynamiikkaa       muutos

1.  Lämpöenergiasta puhuttaessa täytyy tietää massa tai massavirta jonka lämpötilasta on kysymys.

2.  Suihkumoottorin suihkun tekemänä työnä on syntynyt työntövoima. Sen tuottamisessa pienemmästä entropiasta suurempaan entropiaan menetetään energiana suihkuun jäänyttä liike-energiaa ja lämpöenergiaa, mutta sitä vähemmän, mitä parempi työntövoimahyötysuhde nopeuden kasvaessa saavutetaan. Liike-energia tuottaa ympäröivään ilmaan turbulenssia, joka muuttuu lämmöksi ja suihkun lämpö siirtyy johtuvana ympäröivään ilmaan ja osaksi säteilee ympäristöön.

3.  Raketin suihku säteilee lämpönsä avaruuteen. Siinäkin pienemmästä entropiasta siirryttäessä suurempaan entropiaan, hukkaenergia poistuu vain lämpösäteilynä, kun se ei kohtaa mitään lämpöä johtavaa. Raketilla suihkun hukkaenergia ilmakehässä vähenee nopeuden kasvaessa, mutta avaruudessa ei taida juurikaan muuttua?

Yksittäisellä molekyylillä ei ole lämpötilaa. Lämpösäteily edellyttää yksittäisten molekyylien liike-energian muutoksia, eli sitäkään ei synny ilman törmäilyä (ks Wiki). Aika pian suihku lakkaa olemasta kaasua jossa molekyylit jatkuvasti törmäilevät toisiinsa. Siitä tulee hiukkaspilvi, jossa jokainen molekyyli lentää omaa nopeutta omaan suuntaansa törmäämättä mihinkään.

Laskeeko siis lämpötila kaasun harventuessa? Se on selvä, että lämpöenergia pienenee.

Kaasun harventuessa lämpötila laskee, koska törmäykset vähenee, vaikka yksittäisten molekyylien liike säilyisikin oman aikansa.

Eiväthän ne molekyylien törmäilyt täysin kimmoisia voi olla - jos olisivat, eihän mitään sähkömagneettista säteilyä eli lämpösäteilyä voisi syntyä, eikä kaasun lämpötila laskisi ollenkaan.

[Tämä taitaakin päteä vain suljetussa systeemissä, eikä raketin suihkun tapauksessa, vaikka se laajenee tyhjiöön. 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

Suppenevassa suuttimessa lämpötilan laskun ja lämpöenergian laskun aiheuttaa laajenevan kaasun tekemä työ ja tämä lisää kaasun painopiste liike-energiaa ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi.

Laval-suutin

Laval-suuttimen periaate

Vertaus täysin kimmoinen pomppiva pallo. Tasamaalla pallo pomppii aina samalle korkeudelle. Alamäessä jokainen pomppu on edellistä matalampi, mutta vaakasuora nopeus kiihtyy.

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.

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

ve=√(TR/M*2k/(k-1)*(1-(pe/p)^((k-1)/k))

where: 

ve= exhaust velocity at nozzle exit,

T= absolute temperature of inlet gas,

R= universal gas law constant,

M= the gas molecular mass (also known as the molecular weight)

k= cp/cv = isentropic expansion factor

  (cp and cv are specific heats of the gas at constant pressure and constant volume respectively),

pe= absolute pressure of exhaust gas at nozzle exit,

p= absolute pressure of inlet gas.

Suihkun nopeus ei riipu massavirrasta, mutta työntövoima sen sijaan riippuu.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5004

Yliäänikoneiden moottoreista                    Lähteet 20, 21,  13,  23a ja b,  24.     muutokset vinolla

Yliäänikoneen moottorin imukanavassa on suppeneva yliäänidiffuusori (säätyvä). Kun nopeus laskee suhteessa enemmän kuin tiheys kasvaa, poikkipinnan täytyy pienentyä. Tätä seuraa laajeneva aliääni-diffuusori. Yliääninen sisääntuloilma pakotetaan pitkittäiseen aaltoliikkeeseen, jossa on yli- ja aliäänikeskittymiä. Aliäänikeskittymä sovitetaan ahtimen ensimmäiselle siipikiekolle. (Ahtimen ensimmäiset siivistötkin voivat toimia yliäänisinä.)

Yliääninen suihku syntyy Laval-suuttimella (suppeneva ja heti laajeneva). Kun virtaavan ilman paine, tiheys ja lämpötila ja sisäenergia (ks Wiki) pienenevät jatkuvasti, suihkun liike-energia kasvaa ja nopeus ylittää äänennopeuden suihkun lämpötilassa. Suihkuputken ja ulkoilman paine-ero on oltava riittävä nostamaan kapeimman kohdan virtaus rajoittumaan äänennopeuteen - kuristumaan tukkeutumaan asti, ja estämään laajenevassa osassa tiivistysiskun syntyminen – diffuusori-ilmiön. Laval-suihkun nopeus on vakio massavirrasta riippumaton.

Suppenevalla suuttimellakin on mahdollista yltää yliäänilentoon Mach 1,5  kuuman suihkun suuren äänen nopeuden vuoksi, mutta suihkun lämpöhäviöt ovat suuremmat kuin Laval-suuttimella.

Yliäänikoneen ohivirtausmoottorin puhaltimen imu- ja suihkukanavat (hidastin ja kiihdytin) voivat olla yhteiset turbiinin kanssa, ja itse puhallin toimia aliäänisenä. Yliäänelle muotoilluilla puhallin-siivillä saadaan erillinenkin muotoiltu yliääninen puhallinkanava (taloudellinen), lähde 21, vrt s.13 puhallinsuihkun nopeus. Ohivirtausmoottori on suoravirtausmoottoria tehokkaampi Mach 1,6 saakka. Boeing F18 Hornet: ohivirtaus 34 % (nopeus korkealla 1900 km/h ja matalalla 1300 km/h).

Hävittäjien moottorien suihkusuuttimet koostuvat yleensä kahdesta peräkkäisestä kukan terälehtien tavoin säätyvästä laippasuuttimesta. Aliäänilennolla suutin säädetään takasuuttimella suppenevaksi.  Yliääninen suihku syntyy suuttimilla yhdessä muodostetulla Laval-suuttimella, joka säätyy ilman läpivirtauksen mukaan, lähde 26 Fig. Jälkipoltolla, ruiskuttamalla lisäpolttoainetta suihkuputkeen, työntövoima kasvaa 50 - 100%. Kun kulutus kasvaa 100 - >400% käyttö on lyhytaikaista. Jälki-poltolla Laval-suutin pitää laajentaa ja lentotilasta riippuva suutinsäätö pitää painesuhteen oikeana. pm. (Työntövoima jälkipoltolla 'wet thrust' ja sitä ilman 'dry thrust'). Suutin voi olla myös kääntyvä 'vectoring nozzle' manööverien helpottamiseksi. Kun suutinaukon ja ympäröivän ilman paine poikkeavat, syntyy seisova sokkiaalto ja suihku pätkittyy paine+lämpö-keskittymien jonoksi, joka jälkipoltolla tulee näkyväksi, google: 'shock diamonds', lähde 29a. Lähteet 25, 13, 22, 26.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat