Water Injection nei turbofan

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Blackbirdsr71
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Water Injection nei turbofan

Messaggio da Blackbirdsr71 » 6 febbraio 2008, 9:12

Ho fatto una rapida ricerca sul forum, ma non sono riuscito a trovare nessun topic di discussione in cui si parlasse di dello scenario di applicazione di questa tecnologia ai motori a turbina.
Che sia stata usata intensivamente nei motori aeronautici della seconda guerra mondiale è risaputo, così come anche che in seguito ne fu tentato l'utilizzo in alcuni veicoli da strada (a quanto ne so l'interesse calò drasticamente con la comparsa dei primi sistemi ad Intercooling), tuttavia non sono riuscito a trovare molto materiale sulle prospettive di un ipotetica applicazione nel campo, più che altro civile; ci sono dei documenti discordanti, chi dice che sia la manna dal cielo per ridurre emissioni e aumentare le prestazioni motore e chi dice che all'atto pratico risulta conveniente soltanto in maniera relativa e comporta anche qualche problema ingegneristico.
Chiedo dunque a chi è più ferrato nel campo di illuminarmi.
Grazie :D
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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da JT8D » 6 febbraio 2008, 19:24

La spinta dipende, tra le altre cose, anche dalla densità del fluido che attraversa il motore. Vi è quindi una diminuizione della spinta quando diminuisce la pressione atmosferica con l'altitudine oppure quando la temperature è elevata. L'iniezione d'acqua (o acqua e metanolo) permette di recuperare questa spinta o, in alcuni casi, dare una spinta aggiuntiva per il decollo.
Chiaramente poteva essere utilizzata anche sui turboelica.
Era una pratica abbastanza diffusa anni fa, ad esempio sul DC8. Oggi, con i moderni motori flat-rated è molto poco usata.

Paolo
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Black Magic

Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Black Magic » 6 febbraio 2008, 19:51

La usiamo per aumentare la potenza, quando richiesta, nel Pegasus dell'harrier, che in hovering va "ad acqua" :D

Su alcuni propulsori militari convenzionali, sempre navy, viene immessa acqua nebulizzata all'exhaust per abbattere il rumore.
Cosa che su una portaerei è particolarmente sentitaa, dato che il personale di bordo lavora molto vicino agli aerei.

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Blackbirdsr71 » 6 febbraio 2008, 20:19

Il metanolo in questi sistemi credo non sia funzionale ma sia messo come anti-freeze, ma vado a intuizione quindi perdonate corbellerie :D
In effetti, a quanto avevo letto la water injection era/è usata in decollo, per i primi 40-60 secondi circa, addirittura 120 nel caso del DC8, e quasi esclusivamente in caso di temperature al decollo di una certa entità.

Questo è uno dei documenti su cui mi era caduto l'occhio, e prendendo per buoni i loro studi, un eventuale applicazione della tecnologia in futuro non è del tutto da sottovalutare: http://www-psao.grc.nasa.gov/Library/Ab ... _20_04.pdf

Il fatto che l'iniezione sia utilizzata in veicoli militari (non sapevo dell'AV-8B, grazie Black Magic) lascia comunque supporre che una certa utilità pratica, a fronte dell'aumento di peso, la dimostri.

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Galaxy » 6 febbraio 2008, 20:44

Domanda scema...

ma l'acqua da immettere nel motore dove viene presa?
Federico
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Black Magic

Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Black Magic » 6 febbraio 2008, 21:42

Galaxy ha scritto:Domanda scema...

ma l'acqua da immettere nel motore dove viene presa?
Macche'...quite fair son.

Sul Pegasus l'acqua e 'contenuta in un tank da 500lbs che si trova nella cellula dell'aereo.
Il motore decide quando usarla autonomamente.

L'effetto benefico è dovuto prevalentemente a 3 fattori:

- La parte iniettata negli stadi di compressione ne diminuisce la temperatura e aumenta il rendimento del ciclo termodinamico.
- La stessa acqua vaporizzata aumenta la massa fluente, e la potenza e' ad essa proporzionale.
- Quella iniettata in camera di combustione "inganna" la fuel control unit, permettendo un overboost di JP8.

Giacomo
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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Giacomo » 6 febbraio 2008, 23:03

Esempio di turboprop: RR Dart
viene inniettata acqua-metanolo nel compressore centrifugo prendendola da un apposito serbatoio

saluti
Giacomo

Black Magic

Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Black Magic » 9 febbraio 2008, 18:15

dodullo ha scritto:Ciao Ste,
sicuro che aumenta il rendimento? Se a valle del compressore si esce più freddi, a parità di TIT dovremmo spendere più energia compensata dalla riduzione del lavoro di compressione. Mi viene da pensare che aumenti la potenza ma non il rendimento....però non ricordo esattamente. Se invece realmente aumenta il rendimento, ti va di scrivere due righe che mi tolgano il dubbio? Grazie1000
Ciao :)

Hai ragione, ma la nostra inter-refrigerazione per recuperare rendimento è diversa.
Noi non facciamo altro che raffreddare il flusso tra uno stadio e l'altro su un'isobara intermedia.
Ma la T di fine compressione rimane la stessa.

Faccio un esempio.
Se lo stadio porta l'aria da P1 a P2 facciamo così:
Immaginati di avere (sul piano entalpico) tre isobare P1, P2' e P2.
L'aria viene compressa nello stadio prima da P1 a P2'<P2, lo stadio viene refrigerato lungo l'isobara P2' e il flusso viene riportato a temperatura T1, ma la pressione rimane comunque P2'(scendo lungo l'isobara).
A questo punto ricomprimo da P2' a P2.

Se ti fai i conti sul lavoro di compressione dovresti trovare che il rendimento comprimendo da 1-2'-2 con l'inter-refrigerazione è maggiore di una compressione diretta 1-2.

Non ho trovato un grafico da usare; sarebbe stato più semplice.
Appena ho tempo posto anche i passaggi...ovviamente non per te!

Ciao

Black Magic

Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Black Magic » 9 febbraio 2008, 19:06

dodullo ha scritto:Si si anche io mi riferivo a quella compressione interrefrigerata....ma con la compressione che hai descritto, se non ricordo male, riduci il lavoro di compressione (infatti le isobare tendono a divergere) ma aumenti il Q1. Ho il ricordo che aumenti di sicuro il lavoro utile al ciclo ma che ci sia il rischio di un peggioramento del rendimento....

Solo che ho tutto il materiale di macchine in ufficio..... :(
:oops:
Se non ricordo male, alla chiusura del ciclo, è proprio come dici; ma io parlo di rendimento di compressione, non di tutto il ciclo completo.

C'era pero' un trucchetto col quale, lavorando sul rendimento di combustione, chi fa la turbina recupera questo svantaggio, ma non sono sicuro di ricordarlo bene.
Anch'io ho tutte le scartoffie a lavoro... :(
Ci riaggiorniamo la prox sett.
Ciao
:)

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Fearless flyer » 9 febbraio 2008, 19:12

Lo dico con un po' di vergogna: avessi capito una sola parola :roll: :lol: :lol: :lol:

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Fearless flyer » 9 febbraio 2008, 19:17

dodullo ha scritto:
Fearless flyer ha scritto:Lo dico con un po' di vergogna: avessi capito una sola parola :roll: :lol: :lol: :lol:

Fearless Flyer
Però forse tu capiresti perché ho fifa del treno, autobus e quant'altro affollato.... :D
Si, quello sicuramente :wink: .

Ma è proprio impossibile secondo te trovare un modo per spiegare cose così complesse come quelle di cui parli con Black in un modo che possa capire anche io e quelli che qui non sono tecnici?
Voglio dire, è proprio la materia ad essere troppo complessa da poter essere semplificata?

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da Fearless flyer » 9 febbraio 2008, 19:25

dodullo ha scritto:Proviamo....con un pò di intuito...anche se non proprio con rigore scientifico..... :)
Si sa che l'aria quando si scalda aumenta la sua densità e quindi si oppone a farsi comprimere. Se si riduce la densità, raffreddando l'aria, il compressore fa anche meno fatica a comprimere da una pressione p1 ad una pressione maggiore.....e quindi "ruba" meno lavoro alla turbina....
Si capisce un pò di più? :oops:
Si grazie Donato! :wink:
Ne facevo un discorso più ampio...sarebbe interessante.
Mi dà fastidio l'idea che possano esserci dei mondi talmente lontani tra di loro che neanche lo sforzo di comunicazione possa aiutare ad avvicinare.
A Voglia di Volare ovviamente lavoriamo molto su questo perchè dobbiamo avvicinare il mondo tecnico al mondo dei paurosi.
E non mi va di rassegnarmi all'idea di non capire quando si parla di motori :evil: :lol: .

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da vichinga » 9 febbraio 2008, 19:52

Fearless flyer ha scritto:Lo dico con un po' di vergogna: avessi capito una sola parola :roll: :lol: :lol: :lol:

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da max70 » 10 febbraio 2008, 13:23

Da quello che ricordo delle lezioni di chimica:
L'inizione è spesso di una soluzione di acqua e metanolo perchè quest'ultimo ha, dal punto di vista chimico, una testa che si lega all'acqua ed una che si lega al carburante quindi riesce a "distribuire" bene l'acqua nel flusso di carburante.

Forte la faccenda dell' Harrier che va ad acqua, proprio non ne avevo idea.
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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da tartan » 10 febbraio 2008, 13:46

Anche il vecchio B747 Alitalia con i motori JT9D-7 aveva la possibilità di una spinta WET.
La mia vita è dove mi spendo, non dove mi ingrasso!
Prima o poi si muore, non c'è scampo, l'importante è morire da vivi.
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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da N757GF » 11 febbraio 2008, 3:19

dodullo ha scritto: Si sa che l'aria quando si scalda aumenta la sua densità e quindi si oppone a farsi comprimere.
??? Proprio sicuro che sia il modo migliore di dirlo? La settimana prossima torno in italia, passa in ufficio da me che vediamo di riaggiustare la tua carriera universitaria :)

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da N757GF » 11 febbraio 2008, 3:22

Eretiko ha scritto: Acqua rigorosamente "demineralizzata"!!
8)
Ricordo di aver volato tanti anni fa su un 747 (credo 100), e al decollo sulla parte anteriore del motore si aprivano degli sportelli, che poi in salita si richiudevano. Cos'erano?

Grazie

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da LS4 » 11 febbraio 2008, 13:31

dodullo ha scritto:ho cercato un modo intuitivo per far capire che il lavoro di compressione tra una pressione p1 e p2 è descrescente per temperature decrescenti.....
beh, devo dire che il modo non è molto intuitivo... :D anche perchè non è "intuitivo" che l'aria aumenti la propria densità all'aumentare della temperatura
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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da vichinga » 11 febbraio 2008, 13:45

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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da LS4 » 11 febbraio 2008, 14:34

sviluppa l'integrale in dp, così è tutto chiaro :)
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Re: Water Injection nei turbofan

Messaggio da LS4 » 11 febbraio 2008, 15:05

dodullo ha scritto:La dimostrazione è lasciata alla buona volontà del lettore.....quanto mi faceva inca@@are sta frase... :)
:lol: :lol: :lol: :lol: ( Iknow)
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