De hybride turbine...

Volgens mij gaat dit zo nooit werken. Als je in een open buis de druk gaat verhogen dan slaan de vlammen er aan beide zijden uit. De druk kan niet hoger worden dan de inlaatdruk (in een open prismatisch systeem) dus heeft verbranden van brandstof geen zin. De inlaatdruk heb je al door de prop/compressor en de evt startsnelheid van de kist. Misschien bereik je meer door lucht snel door een conische pijp te blazen (grotere diameter aan achterzijde) door diffusie dan hiermee.

Zijn er plaatjes (doorsnede) van een straalmotor met afterburner waarop het drukverloop duidelijk te zien is samen met de vorm en relatieve afmetingen van de holten waar de gassen door stromen? (vraag is eigenlijk kan iemand die plaatsen, die zullen er vast zijn)

(hoop dat ik er naast zit en dat het lukt maar ik vrees er voor)

 

Ja, ik heb een hoop plaatjes van AB's bestudeerd: in veel gevallen zijn deze indd conisch, met de grootste diameter aan de achterzijde....wat me logisch lijkt...gezien het feit dat de lucht uitzet...en zo dus de juiste richting ingeholpen wordt...echter: tevéél diffusie zou ten koste gaan van de efficientie van de motor zonder ingeschakelde AB...daarbij denk ik niet dat diffusie écht noodzakelijk is voor het functioneren van de AB. Vandaar dat ik hier een rechte buis heb gebruikt...

Wat jij zegt over de druk klopt volgens mij wel...de druk zal niet noemenswaardig toenemen...maar wat wél toeneemt is de snelheid vd gasstroom...en dus ook de totale stuwkracht.

Wat volgens mij namelijk de doorslaggevende factor is: de massatraagheid van lucht...die zorgt ervoor dat de toegevoegde energie 'in de juiste richting gaat'...op die manier werkt een ramjet, zelfde principe...volgens mij.

 

Mischien is een ramjet met edf ervoor nog de beste optie. Ik schat de kans ook best groot dat die van de grond kan starten zonder bunghee. Andersom kan ook: opstijgen als edf en in een duik de ramjet opstarten.
Het enigste nadeel is , dat een edf geen schokgolven kan verdragen en niet in staat is om druk op te bouwen (dat is iets anders als stuwkracht!).

Dat een ramjet geen continu verbranding heeft mag je ook eens over buigen. Ook de construktie geeft een uitleg hoe je de naar voren slaande vlam kan opheffen.

succes,

Erik

Succes, Erik

 

Effe iets meer natuurkunde boeken doorspitten Sjef, drukken en snelheden zijn totaal verschillende dingen die je niet zomaar door elkaar kan gebruiken.

Die naverbrander constructie/theorie kan alleen werken als je een puist tegendruk aan de voorzijde hebt, anders veranderd hij weer gewoon terug naar de totaal onschuldige hittekanon die ik eerder vermelde, hoeveel brandstof je er ook in kieper! Met wat geknutsel zul je uiteindelijk best een mooie blauwe vlam krijgen maar dat zal nog steeds met 0,0000 kg stuwdruk zijn simpelweg omdat je (het woord stuwdruk zegt het al) helemaal geen druk in de voor fase hebt. Zoals reeds vaker hier door meerdere (bijna iedereen...) vermeld is moet je die druk hebben om het vervolgens in nog meer druk om te kunnen zetten. Zelfs met een state-of-the-art electrofan krijg je géén druk, alleen lucht versnelling waarbij elke naverbrander een gewone brander is, meer niet. (Zoals ook de branders in luchtballonnen) Ze kunnen er dan wel indrukwekkend uitzien maar je hebt er weinig aan, de brandstof die je erachter verbrand zal nooit sneller achteruit verbranden wat optisch misschien wel lijkt. Hoe meer lucht, hoe indrukwekkender de vlammenpartij zal zijn maar met geen omgezette energie. Om een beetje interessante druk te krijgen zul je tóch naar echte lucht pompen moeten kijken en dat zal in dit geval dus een radiale of axiale compressor zijn. De radiale heefd al weinig zin zoals Martin (frema) al aangaf, té hoog toerental om maar een beetje druk te krijgen, houd geen brushless motortje uit. Dan maar naar de axiale compressor maar het verleden heefd uitgewezen dat je dan minimaal 5 trappen moet hebben om enigzins wat druk op te wekken wat in ieder geval geld voor iedere straalbuis turbine, dus ook de hybride turbine. Kijk maar naar die eerste Caprioni hybride of de allereerste Jumo motoren van de duitsers in de oorlog, allemaal 5 trappen en daarna alleen maar meer. Kijk ook maar eens naar Jos van de Werf zijn draadje over volledig-axiaal-wat-vinden-jullie-ervan-12 en hoe hij aan het worstelen is om die compressor/luchtpomp aan het werken te krijgen.... Dat is jou minimale streven om uberhaubt mee te kunnen praten over "totale stuwkracht" .... ik hoop dat je het een beetje kan volgen?

Groetjes,
Gerald

 

neem nu het simpele voorbeeld van een vuurpijl, die is ook maar aan 1 kant open
in jou "motor" kan de druk zowel aan de voor als de achterkant weg dat is ook te zijn tijdens de start, de vlammen vliegen er aan de voorzijde even hard uit al aan de achterzijde alleen als je je propeller start blaas je de vlammen een beetje naar achteren, dit heeft nul komma nul met stuwdruk te maken.
stel dat je in jou motor één bar druk zou kunnen ontwikkelen (theoretisch)
dan is het het resultaat 500 gram vooruit en 500 gram achteruit dus 0,0
zoals ik al eerder aangaf, dit gaat echt niet werken.

sucses met je global warming

 

@ gerard: je maakt een denkfout door zoveel waarde te hechten aan de druk...waarom zou je zoveel druk willen opbouwen? Misschien omdat de verbranding dan efficienter (sneller en heter) verloopt bij een lagere druk.....maar NIET om een klein schoepenrad aan de uitlaatzijde aan te drijven...wat 'normaal' de bedoeling is. En daar maak je die denkfout die ik noemde: je benadert 'dit' teveel vanuit een 'ouderwets-turbine-perspectief'. En da's begrijpelijk, met je turbine achtergrond. Ook op engelstalige en franstalige fora lopen discussies over dit onderwerp, en ook daar zie je dat het vooral de 'ouwe rotten' zijn die er een hard hoofd in hebben.


Maargoed, hoor en wederhoor....ontkrachtende argumenten zijn net zoveel waard als bevestigende...

Terug naar de feiten:

-Een afterburner wérkt. Dat is bewezen in de praktijk, dat staat imho dus buiten deze discussie. (Of het efficient is, da's een subjectieve zaak: wat is efficient? 4 euro brandstof wegfakkelen om de (piek)output van 3 cent aan electriciteit-in-LiPo's te verdubbelen? Da's niet efficient nee. Maar de Concorde was ook niet efficient.)

-Een afterburner bouwt geen druk op

-Een afterburner is één grote onbrandingskamer....meestal ruim 2 keer zo lang als een hele turbine....dus de brandstof hoéft niet zo nodig snel te ontbranden....en de temperatuur hoéft niet zo hoog te liggen. Ik streef naar 600 graden oid...in de hotspot.



....wordt vervolgd.

 

hoe denk je anders vooruit te komen?? die druk word omgezet in voorwaarte snelheid

 

Nee man, druk boeit niet! Zoals ik eerder zei: een vliegtuigmotor moet je beschouwen als een luchtpomp - want dat is wat het is - en het vermogen van die pomp hangt van slechts één factor af: hoeveel liter lucht ie per seconde verplaatst. En of je die liter nou met hele hoge druk door een heel klein gaatje perst, of dat je met minder druk hetzelfde volume verplaatst door een groter gat...dat maakt geen bal uit....ik denk eigenlijk zelfs dat het minder efficient is om het onder hoge druk te doen.

En wat je zei over 'mijn motor' raakt ook kant nog wal, aangezien het nooit de bedoeling was om druk op te bouwen. De bedoeling is om energie toe te voegen aan een andere energiestroom, vandaar 'hybride'....snap je...je combineert twee energiebronnen met als enige doel: lucht verplaatsen. Zoveel mogelijk, zo snel mogelijk, zo makkelijk mogelijk, zo goedkoop mogelijk, enz, enz. DAT is de doelstelling...IMHO.
Het doel is NIET om een thermische turbinemotor na te bootsen...dus het hoeft niet op 1500 graden, 120k toeren, 15 Psi druk...

 

....ik geloof niet echt dat je het verhaal begrepen hebt, maakt niet uit, duurde bij mij ook een paar jaar hoor. Je vergeet steeds wat er vóór die afterburner zit om hem te laten werken..... Ik hoop eigenlijk gezien m'n leeftijd niet echt bij de "oude rotten" te horen ! Nogmaals, lees eens effe wat theorie over industriele brandkamers (turbine of geen turbine is effe niet wat we bedoelen) Een ramjet is eigenlijk niets meer dan een uitgeklede straalmotor, zonder druk wisseling werkt dat ding ook niet.
Kijk alleen uit met beweringen rond te slingeren als je de materie niet helemaal door hebt, zie het als opbouwende kritiek!

Groetjes,
Gerald

 

Dit drukverhaal is de reden dat ik vele posts geleden zei te denken dat je echt een verbrandingskamer nodig hebt. Om de lucht te versnellen volgens F=mdotx(v2-v1) heb je een kracht [F] nodig (DE AANDRIJFKRACHT) en krachten moeten op de constructie kunnen aangrijpen (op de kop van de verbrandingskamer of bij een andersom geplaatste kamer tegen de projectie van de "keerpijp" en bij een turbine ook op de schoepen van de leistator (de reden dat de stator achter het turbinewiel zit?) en de uitlaatconus) om nuttig te zijn, anders zet het spul zich op zichzelf af en knalt het er voor net zo hard uit als aan de achterzijde, misschien heb je nu de dubbelwerkende vlammenwerper uitgevonden (geintje).

De EDF zou de massastroom een bepaalde snelheid moeten geven en de diffusor zet dit om in dezelfde massastroom maar met lagere snelheid en dus een hogere statische druk (Bernoulli) welke de verbrandingsgassen naar achteren dwingt (dit speelt zich af voor en om de verbrandingskamer) In de verbrandingskamer krijg je door verbranding verhitting en daardoor expansie van het medium, omdat de motor aan de achterzijde open is krijg je als het goed is geen hogere druk dan om de verbrandingskamer maar een versnelling van het gas naar achteren, actie is -reactie, daarom het gat aan de achterzijde (tegenovergestelde als de gewenste aandrijfrichting) het makkelijkst, anders weer keerpijpen en zo. Het benodigde vermogen is echter zo hoog dat al zou 1 EDF trap de druk kunnen leveren dan nooit de benodigde massastroom geleverd kan worden. In een straalmotor is een overmaat aan lucht nodig omdat anders het spul veel te heeft wordt dus de benodigde massastroom is hoger dan de massastroom welke juist voldoende zuurstof zou leveren.

De EDF (het woord zegt het al FAN) is constructief niet juist, de voetdiameter is veel te klein waardoor als je een diffusor zou plaatsen de verbrandingskamer veel te klein van diameter zou worden. Eerst zou je een EDC (electro ducted compressor) moeten maken welke korte schoepjes heeft (grote voetdiameter) en dan een aantal in serie, dan boots je de axiale compressor van bijv. Jos na en dan nog kom je erg veel vermogen te kort.

[De fan versnelt veel lucht tot een hogere snelheid, de straalmotor versnelt "weinig" lucht tot een veel hogere snelheid, in de hierboven genoemde formule zie je dat dat beide hetzelfde effect kan hebben, in het eerste geval is mdot hoog, in het tweede geval is (v2-v1) hoog, het effect bij beiden is dat F hoger wordt alleen de manieren verschillen iets.]

Dit is de hoofdreden dat ik hier niet meer over denk. Andere reden is dat ik niet het oneindig aantal berekeningen kan maken om alle vormen en relatieve afmetingen van de onderdelen te berekenen en ik geen tijd en geld heb om tot in het oneindige te experimenteren.

De afterburnerdruk (die heb je nodig om het mdotx(v2-v1) principe nogmaals te doen) kan zich afzetten tegen de uitlaatdruk van de core engine. Ik vermoed (heb ik het al eerder over gehad met iemand hier op het forum) dat als je de afterburner inschakelt de core engine ook meer sprit moet krijgen om die extra druk te leveren, hierdoor weer hoger compressortoerental en hoger druk om verbrandingskamer. De afterburner beinvloed dus de hele motor. Niet alleen stijgt het brandstofverbruik door de AB maar ook de core engine slurpt meer omdat die anders ook geroosterd wordt door de AB.

Als ik door zou gaan zou ik het toch meer zoeken in een turbineloze straalmotor (air breathing rocket?) dan in een kale afterburner maar da's mijn insteek.

 

tjonge wat ben jij eigenwijs

ja en om lucht te verplaatsen heb je drukverschil nodig hoe wil je het anders van a naar b krijgen

 

Ik ben geen specialist maar probeer nog een andere invalshoek aan dit gebeuren te geven.

Propellor verplaatst lucht met snelheid X op een bepaalt toerental.
Met de toevoeging van een verbranding (gas/vloeistof) is het doel om de lucht welke de propellor verplaatst nog verder te vesnellen omdat deze uitzet bij verwarming (zo is het toch?)

Maar om van enig vermogen te spreken is er een bepaalde voordruk nodig (veronderstelt wordt dat de propellor deze voordruk geeft).

Om enige vorm van vermogen te krijgen is een drukverschil nodig, hoe hoger dit druk verschil hoe hoger het rendement/output van het vermogen.

Voorbeeld: automotor 1.4 liter(oud type met zijkleppen) heeft een grote compressiekamer, de uiteindelijke compressie is niet echt hoog door deze "grote" kamer.
Het vermogen van deze motor is dan ook laag, het drukverschil is niet hoog genoeg.
Dezelfde motor met kopkleppen, zeer kleine verbrandingskamer met hoge compressie.
Het vermogen van die motor ligt beduidend hoger omdat het drukverschil veel groter is.

Neem de stIrling motor, prachtige techniek, maar een hopeloos vermogen.
De compressie is laag zodat het uiteindelijke vermogen aan de krukas ook laag is.

Ik denk dat het inderdaad verstandig is om een verbrandingskamer te maken.
Probeer dan de snelheid van de lucht om te zetten in druk met een diffusor.
Daarmee kun je dan weer een hogere output druk genereren middels de verbranding.

daarmee lijkt het dat nijsinkgj gelijk heeft:
Om lucht te verplaatsen heb je drukverschil nodig hoe wil je het anders van a naar b krijgen

Hoe groter het drukverschil hoe sneller a naar b wil.

 

Klopt, ik ben stronteigenwijs! Maar ik ben duidelijk niet de enige hier.

Klopt, om lucht te verplaatsen heb je drukverschil nodig. Nooit gezegd dat dat niet zo was. Wél zeg ik jou, en jou en jou: HOGE druk is niet dé meest efficiente manier om die lucht te verplaatsen! Kijk eens om je heen naar de ontwikkelingen in de luchtvaart: het ontwikkelt zich richting 'lagedruk'....voor de voortstuwing: high-bypass turbofans zijn de toekomst, zie de Boeing 787 bijvoorbeeld: de motor daarvan is een ducted fan, aangedreven door een turbine (de core).

Wat jullie niet onder ogen willen zien, is dat jullie turbinetjes hopeloos onefficient zijn vergeleken met moderne (E)DF-techniek. Ik zou zeggen: wen er maar aan, want in de toekomst gaat dat verschil alleenmaar toenemen.

Maar blijf vooral hard roepen dat 'het niet gaat werken'...dan zal ik jullie het tegendeel bewijzen aan de hand van empirisch onderzoek. Meten is weten.

Stelletje radiaal-radicalen!

 

Hybride / druk / geen druk

Hey die Sjef! Ik waardeer ten zeerste je enthousiasme, laat ik dat voorop stellen.

Is het niet zo dat een 'super motor' zoals jij die voor de komende 787 voorstelt, allang in gebruik is? De 787 gaat ws. met een Trent 1000 vliegen, goed voor een bypass van zo'n 11:1 (11 delen lucht langs de core, 1 deel lucht erdoor). Vrijwel alle modernere kisten hebben al een ratio van 8, 9 of 10 tot 1. Dit zijn allemaal dus 'gewoon' ducted fan engines (nou zijn straight jets, turbojets, dat ook eigenlijk, maar goed).

Die toekomst die jij voorspelt, die is er dus allang : ). Neemt niet weg, dat er nog steeds een cruciaal element zorgt voor al onze reisjes naar weet ik waar, nl.... hoge druk. Die core engine, misschien nog maar goed voor 20% van de totale stuwkracht, draait nog wel het hele spul aan. ** Kom op, 't is nog steeds Suck Squeeze Bang Blow, hoe je t ook wendt of keert. De Squeeze.... is je drukverhoging**.

Wel gaaf dat je er zo over denkt hoor, zal je nog eens wat zeggen: toen ik klein was, had ik altijd met mijn Pa een discussie. Ik was fanatiek windsurfer, en had een broertje dood aan weinig/geen wind.
Mijn argument: als ik nou een ventilator heb, die heel hard kan blazen, zeg krachtje 5. En ik zou op de een of andere manier, bv met bootje naast me, die fan op mij kunnen richten, en mezelf ook bijhouden. Dan had ik vette wind, top!

Dan zei ik altijd, en als ik dat nou gewoon doe terwijl ik op mijn plank sta, met die fan op mijn rug in een backpack ofzo, dan werkt dat toch ook? Dat zeil weet niet wie of hoe die wind erin blaast, of dat nou mijn fan is, of de fan die naast me meevaart en erin blaast (dat zou nl. wél werken)...

HA HA mooi he? Heeft heel lang geduurd voordat ik begreep dat je dan gewoon het zeil uit je handen blaast, zonder werkelijk voorstuwing te creeren.

Anyways is OFF topic verhaal, maar vind jouw hybride EDF/turbine een chique hersenspinsel. Ga door!

 

Kan ik niet echt zeggen. met edf heb ik nu 96% motorisch rendement dus die 4% erbij is bijna geen doen. Het mechanisch rendement in edf zit aan zijn beperkingen doordat je diameter kleiner is als bij een prop . Hierdoor moeten dr toerentallen omhoog en heb je dus ook minder efficientie.
Je heb wel gelijk dat hoge drukken niet kunnen werken. Een zuiger compressor wordt immers erg heet en dat is inefficient.

de veranderingen liggen meer in de akkutechnologie. die kunnen nu makkelijker hoge stromen leveren en dat is noodzaak omdat de wettelijke 50V niet overschreden mag worden in de EU. Nu vliegen er ook 6-8kW edf jets rond maar dat is louter te danken aan hele grote en dure akkupakketten die na 30-40 vluchten zijn afgeschreven.dit heeft dus weinig met rendement te maken.

Elektro zal dus alleen maar ineffiecienter kunnen worden ivm turbines als de turbine nog meer gaan verbruiken. Die kant gaat het ook niet op want daar zijn ze druk mee bezig. Dat elektro ook niet stilzit is alleen maar mooi. Hoe ver dat doorgaat is voor ieder een gok.

 

Ik heb er ook niet zo veel verstand van, maar het lijkt me dat
zowel edf of een turbine twee verschillende manieren zijn om een
luchtstroom te creeren t.b.v. voortstuwing.
Ik kan me voorstellen dat een combinatie van beide efficienter kan zijn
dan ieder op zich alleen zal denk ik het geleverde vermogen lager zijn.
(een raceauto levert veel vermogen maar is redelijk inefficient.

Het volgende idee, voortbordurend op die van sjef.
Een straalpijp, of pulsejet is vrij simpel en bij de verbranding wordt
brandstof en lucht aan de voorkant aangezogen, welke het proces in stand houd.
Al zou je net als bij Sjef, de lucht van een edf of propellor in zo'n verbrandingskamer leiden. In de luwte achter in de kamer wordt de lucht
verwarmd waardoor de ingeblazen lucht van de edf uitzet en er dus een
grotere uitstroomsnelheid is dan een instroomsnelheid.

Of denk ik nu te simpel ?

 

Nee, da's preciés hoe ik ook denk dat het werkt: heel simpel.

 

Dan vergeet je dat bij een pulsejet er of kleppen zijn waarop de lucht zich kan "afzetten" of dat er een projectie van een keerpijp is waarop de lucht dat kan (bij een kleploze pulsjet) Een kleploze pulsejet heeft een expansie die zich in zichzelf afzet net zoals bij jouw open pijp maar er zit een 180 graden bocht in waardoor de externe krachten gestuurd worden, bij jouw pijp heffen die elkaar op bij de pulsejet versterken die elkaar. Da's mijn idee.

 

Hee mensen,

Leuk project, Maar denk er niet te licht over. Het lijkt allemaal heel erg simpel, maar dat is het nooit. Kijk alleen al naar de turbine waar ik aan bouw, In de basis gelijk aan alle andere model turbines. Maar wel enorm veel werk om het aan de gang te krijgen.

Druk is inderdaad iets dat je juist wel nodig hebt om een beetje rendement te halen uit je verbranding (genoeg om er iets mee te kunnen doen) In de vliegtuig industrie is het overigens de verbrandings temperatuur dat de begrenzende factor is met betrekking tot de pressure ratio. Zou men materialen hebben die veel hogere temperaturen kunnen verdragen dan zou men direct de temperatuur van de verbranding gaan verhogen. Dit doet men dus door de pressure ratio ook te verhogen.

Leuke uitleg hierover op:
The GEnx Theatre
vooral het filmpje over de compressor!

Even ter info. het opgenomen vermogen van een redelijke modelturbine compressor @ max rpm >> 40000 Watt >> 40 kW. sommigen wat meer anderen wat minder.

Over rendement van de verschillende motoren begrijp ik de discussie niet zo goed. Het enige voordeel is dat je vliegtijd misschien wat langer is met de EDF, maar zeker ook een stukje minder spectaculair (mijn mening). Dat is dus een afweging die je zelf moet maken. Voor het milieu hoef je het niet te doen. Daarvoor zijn de turbine en de edf ongeveer even belastend als je alles meetelt.

Greetz,
Jos

 

Je bedoelt dus dat een compressor van een modelturbine 40Kw nodig heeft om de benodigde hoeveelheid lucht te leveren bij volgas???
m.a.w, als je de compressor aandrijft door een electromotor i.p.v. het turbinewiel, heb je een motor van 40 Kw nodig.