camera combustione turboshaft??

[rangio]

ci sono un pò di cose che non riesco ad afferrare al riguardo.
oltretutto sento il morso della vergogna nel fare una domanda che molti troveranno stupida.
la domanda è questa:
in un motore a 4tempi la fase di scoppio è chiusa dall'insieme cilindro-pistone-testata con valvole chiuse,giusto?
insomma l'unica via di espansione della miscela è spingere giù il pistone e alè.
ma parlando di una camera di combustione in un turboshaft la detonazione del combustibile non trova due diverse vie di fuga?c'è il condotto di ingresso nella camera che non è chiuso,c'è giusto il flusso di aria proveniente dal compressore.com'è possibile che ci sia un flusso incanalato solo nella parte calda del motore?insomma la camera di combustione ha una conformazione particolare o mi sfugge qualcosa?
mmm.mi viene il sospetto di confondermi tra detonazione e semplice combustione.
è possibile immaginare una camera di combustione come un lanciafiamme dentro un tubo nel quale viene immessa aria compressa?è vicina come immagine?

comunque dagli spaccati dei turboshaft tipo la pt6 davvero non capisco che forma hanno le camere di combustione.non ho capito se ce n'è una sola o diverse disposte a spicchi.hmmm

qualcuno mi tiri fuori dal profondo pozzo dell'ignoranza.grazie

[N757GF]

in un motore a 4tempi la fase di scoppio è chiusa dall'insieme cilindro-pistone-testata con valvole chiuse,giusto?
insomma l'unica via di espansione della miscela è spingere giù il pistone e alè.

Si` cosi`. In realta` non e` un scoppio, detonazione o altra roba comparabile. E` una combustione in cui la temperatura del fluido aumenta e spinge giu` il pistone espandendosi e raffreddandosi. Il motore a 4 tempi in realta` ha cinque fasi: aspirazione, compressione, combustione (rapida, ma con un fronte di fiamma che si propaga), espansione e scarico

ma parlando di una camera di combustione in un turboshaft la detonazione del combustibile non trova due diverse vie di fuga?c'è il condotto di ingresso nella camera che non è chiuso,c'è giusto il flusso di aria proveniente dal compressore.com'è possibile che ci sia un flusso incanalato solo nella parte calda del motore?insomma la camera di combustione ha una conformazione particolare o mi sfugge qualcosa?
mmm.mi viene il sospetto di confondermi tra detonazione e semplice combustione.
è possibile immaginare una camera di combustione come un lanciafiamme dentro un tubo nel quale viene immessa aria compressa?è vicina come immagine?

In un motore a turbina la combustione e` continua e nella camera di combustione (dall'uscita del compressore all'ingresso della turbina) la pressione e` praticamente costante. La camera (o le camere) di combustione hanno delle forme particolari, ma non per convincere il fluido caldo ad andare dalla parte giusta . La tua immagine di un lanciafiamme in un tubo di fiamma non e` troppo lontano dalla realta`. Com'e` allora che i gas caldi escono dalla turbina e non risalgono per il compressore?
Ti lascio ancora un pochino con il dubbio Nel frattempo ti consiglio il tutorial di Paolo:

http://www.md80.it/approfondimenti/Turb ... 20base.pdf

[JT8D]

In un motore 4t, come giustamente detto sopra, hai le tue classiche 4 fasi: aspirazione, compressione, combustione ed espansione, scarico. Considerando un motore a ciclo Otto, la combustione è idealmente a volume costante, ma in realtà essa non può essere istantanea e richiede un certo tempo per completarsi, con un fronte di fiamma che si propaga dalla candela, e quindi nel ciclo reale non è a volume costante.
La detonazione è un'altra cosa: è un'anomalia di combustione che porta ad avvertire un caratteristico rumore metallico, comunemente detto battito in testa.

Nei motori a turbina le cose sono differenti: dai un'occhiata all'approfondimento, dove si spiega il ciclo di funzionamento (Brayton), come è strutturata una camera di combustione e quali tipi di camere esistono

Per quanto riguarda il PT6 ha una camera di combustione del tipo anulare a flusso invertito: non è a spicchi, ma, come tutte le anulari, è unica, con un singolo tubo di fiamma, disposto ad anello.

Paolo

[Ro60]

Ottime spiegazioni!

Aggiungo per dovere di precisazione che la macchina turbogas è un sistema di tipo "aperto", mentre,come giustamente dedotto, in un ciclo OTTO è di tipo chiuso.

Pregevole il dettaglio di N757 nello specificare che nel ciclo OTTO trattasi di combustione con propagazione di fiamma iniziata dal calore sprigionato dalla scintilla della candela. Quindi impropriamente chiamato "motore a scoppio"...

Nel ciclo DIESEL, aggiungo io, invece trattasi di detonazione, la miscela aria/gasolio non viene quindi accesa da ausili esterni ma dal crescere della temperatura della miscela dovuto al crescere della pressione, sino al raggiungimento del punto di accensione (autoaccensione).

Notare anche che il ciclo DIESEL è più "simile" al turbogas di quanto non lo sia un ciclo OTTO, ad esempio perchè entrambi aspirano la massima quantità di aria possibile, cosa che non accade con il motore a benzina dove il comburente viene dosata dalla valvola a farfalla.

Ciao!

[Zapotec]

La tua immagine di un lanciafiamme in un tubo di fiamma non e` troppo lontano dalla realta`. Com'e` allora che i gas caldi escono dalla turbina e non risalgono per il compressore?

Dopo aver stressato Paolo e Er(m)etiko forse lo so !

Perchè segue il gradiente di pressione: Verso l'uscita del motore e dopo la turbina i gas vengono accelerati e quindi si crea depressione. Il compressore prima della camera tiene la pressione più elevata e quindi l'unica via di uscita è appunto in direzione dello scarico.
Questo era il grafico che mi era stato postato per la spiegazione

engine.gif

Interessante, come avevo messo anche nell'altro post, il sito della Nasa dove è possibile "costruire" un motore virtuale http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/ngnsim.html e appunto vedere anche i gradienti di pressione.

Molto OT : Aggiungo solo che nei motori a benzina delle auto, si cerca di lavorare sempre al limite della (non) detonazione perchè il rendimento è massimo. La detonazione come detto da Paolo, implica quel classico rumorino metallico: infatti le centraline delle auto tramite un "microfono" (in realtà un captatore piezoelettrico) svolgono una vera e propria analisi del rumore per arrivare appena al di sotto appunto del battito in testa e regolano di conseguenza l'anticipo.

ciao ciao

[rangio]

mawow!!scusatemi se insisto ma devo attingere dai vostri cervelli,complimenti a tutto il forum.davvero.
comunque nel tutorial si parla di camere di combustione multiple(non sono bellissime?)sottolineando il fatto che il loro impiego sia caduto in disuso e la loro particolare conformazione si adatta ai compressori centrifughi.
sì però la pt6(che mi sembra un pò il "fire"dei turboshaft)ha il compressore centrifugo e una camera anulare.come mai?scelte dettate da esigenze di ingombro?esistono turboshaft con solo compressore assiale?
avrei altre domande sullo stile"papà perchè è così questa cosa qua?".

però le posterò in un'altro topic

[JT8D]

mawow!!scusatemi se insisto ma devo attingere dai vostri cervelli,complimenti a tutto il forum.davvero.
comunque nel tutorial si parla di camere di combustione multiple(non sono bellissime?)sottolineando il fatto che il loro impiego sia caduto in disuso e la loro particolare conformazione si adatta ai compressori centrifughi.
sì però la pt6(che mi sembra un pò il "fire"dei turboshaft)ha il compressore centrifugo e una camera anulare.come mai?scelte dettate da esigenze di ingombro?esistono turboshaft con solo compressore assiale?
avrei altre domande sullo stile"papà perchè è così questa cosa qua?".

però le posterò in un'altro topic

Per la precisione il PT6A ha un compressore costituito da tre stadi assiali e da un centrifugo, posto prima della camera di combustione.
Parlando in generale, il compressore centrifugo è spesso usato nei motori turboelica, al contrario che nei grossi turbofan. Esso si adatta molto bene all'utilizzo in questi motori perché con un solo stadio permette di raggiungere buoni rapporti di compressione, ha dei buoni rendimenti e ampia flessibilità all'interno dei regimi di utilizzazione, è semplice e economico da costruire, pesa poco, richiede basse potenze per la messa in moto e quindi starter più leggeri.
Come svantaggi, ha una elevata sezione frontale e mal si adatta ad essere accoppiato in più di due stadi, perchè si verificherebbero forti perdite di rendimento. Quindi fino a che le potenze non superano certi valori, rappresenta una buona scelta. Per le grandi potenze ci vorrebbero giranti di notevole diametro oppure in numero superiore a due, è quindi d’obbligo l’utilizzo del compressore assiale, generalizzato sui Jet e sui turboelica di grande potenza. C'è da dire che, con lo stato dell'arte attuale, molti costruttori sono orientati ad utilizzare l'assiale anche sulle basse potenze.

Per quanto riguarda le camere di combustione, le anulari presentano dei vantaggi rispetto alle multiple o alle tubo-anulari: sono più corte, a parità di potenza e di diametro, rispetto alle altre; non vi sono problemi di propagazione di fiamma tra una camera e l'altra; l'area della superfice è di molto inferiore rispetto alle tubo-anulari, permettendo di usare minore aria di raffreddamento, cosa che migliora l'efficienza della combustione e permette migliori rendimenti e una produzione di agenti inquinanti decisamente inferiore.

Paolo

[rangio]

mawow!!scusatemi se insisto ma devo attingere dai vostri cervelli,complimenti a tutto il forum.davvero.
comunque nel tutorial si parla di camere di combustione multiple(non sono bellissime?)sottolineando il fatto che il loro impiego sia caduto in disuso e la loro particolare conformazione si adatta ai compressori centrifughi.
sì però la pt6(che mi sembra un pò il "fire"dei turboshaft)ha il compressore centrifugo e una camera anulare.come mai?scelte dettate da esigenze di ingombro?esistono turboshaft con solo compressore assiale?
avrei altre domande sullo stile"papà perchè è così questa cosa qua?".

però le posterò in un'altro topic

Per la precisione il PT6A ha un compressore costituito da tre stadi assiali e da un centrifugo, posto prima della camera di combustione.
Parlando in generale, il compressore centrifugo è spesso usato nei motori turboelica, al contrario che nei grossi turbofan. Esso si adatta molto bene all'utilizzo in questi motori perché con un solo stadio permette di raggiungere buoni rapporti di compressione, ha dei buoni rendimenti e ampia flessibilità all'interno dei regimi di utilizzazione, è semplice e economico da costruire, pesa poco, richiede basse potenze per la messa in moto e quindi starter più leggeri.
Come svantaggi, ha una elevata sezione frontale e mal si adatta ad essere accoppiato in più di due stadi, perchè si verificherebbero forti perdite di rendimento. Quindi fino a che le potenze non superano certi valori, rappresenta una buona scelta. Per le grandi potenze ci vorrebbero giranti di notevole diametro oppure in numero superiore a due, è quindi d’obbligo l’utilizzo del compressore assiale, generalizzato sui Jet e sui turboelica di grande potenza. C'è da dire che, con lo stato dell'arte attuale, molti costruttori sono orientati ad utilizzare l'assiale anche sulle basse potenze.

Per quanto riguarda le camere di combustione, le anulari presentano dei vantaggi rispetto alle multiple o alle tubo-anulari: sono più corte, a parità di potenza e di diametro, rispetto alle altre; non vi sono problemi di propagazione di fiamma tra una camera e l'altra; l'area della superfice è di molto inferiore rispetto alle tubo-anulari, permettendo di usare minore aria di raffreddamento, cosa che migliora l'efficienza della combustione e permette migliori rendimenti e una produzione di agenti inquinanti decisamente inferiore.

Paolo

interessante il layout della pt6.però è curioso che nella più recente serie 200 abbiano eliminato i compressori assiali in favore di un'unico stadio centrifugo.quel motore sembra sorprendentemente piccolo e ha l'albero della turbina di potenza che gira all'interno dell'asse del compressore.
sembra tutto semplificato al massimo e a parte una rete metallica non mi pare abbia protezioni particolari da fob.

ho visto un disegno piuttosto elementare sul sito della p&w e ho notato che riporta schematizzate le bronzine ma sembra ci siano anche dei cuscinetti a rulli.è possibile che i cuscinetti reggano le condizioni di stress di una turbina?

[JT8D]

Il PT6A è offerto sia come turboelica, per la propulsione di aeromobili, che come turboshaft, per gli elicotteri. Il PW200 è invece esclusivamente turboshaft per elicotteri.

E' un motore che deriva in parte dall'esperienza fatta con il PT6, ed è progettato proprio per avere un motore semplice e affidabile, compatto, dalla facile manutenzione e quindi dai bassi costi di gestione.

Come dici tu ha solo un compressore centrifugo, camere di combustione anulari a flusso invertito, una turbina monostadio per il compressore ed una turbina monostadio di potenza per l'albero.
Il fatto che l'albero della turbina di potenza sia interno a quello del compressore è normale, capita in quasi tutti i motori. Ad esempio, se consideri un normale turbofan bialbero, l'albero del gruppo BP è coassiale con quello del gruppo HP.
E gli alberi ruotano su cuscinetti, a rulli o a sfere, che praticamente, insieme alle accessory e transfer gearbox, sono gli unici componenti a richiedere lubrificazione in un motore a turbina.

Paolo

[rangio]

paolo scusa se insisto con le domandacce ma immediatamente dopo il compressore centrifugo,cioè l'impeller,in genere è presente uno statore-diffusore?(quello che io profanamente sarei portato a chiamare raddrizzatore di flusso ).ecco.che tu sappia esistono diffusori a geometria variabile.cioè che cambino angolo di calettamento in base ai giri del compressore?nelle turbine automobilistiche mi sembra una cosa diffusa.

sto dicendo una sciocchezza visto che i turboalbero vengono utilizzati ad un regime costante?
(e quindi le geometrie delle parti fisse sono ottimizzate per quelle particolari condizioni)

grazie

[JT8D]

paolo scusa se insisto con le domandacce ma immediatamente dopo il compressore centrifugo,cioè l'impeller,in genere è presente uno statore-diffusore?(quello che io profanamente sarei portato a chiamare raddrizzatore di flusso ).ecco.che tu sappia esistono diffusori a geometria variabile.cioè che cambino angolo di calettamento in base ai giri del compressore?nelle turbine automobilistiche mi sembra una cosa diffusa.

sto dicendo una sciocchezza visto che i turboalbero vengono utilizzati ad un regime costante?
(e quindi le geometrie delle parti fisse sono ottimizzate per quelle particolari condizioni)

grazie

Dopo la girante c'è il diffusore, le cui alette sono opportunamente orientate nella direzione secondo cui il flusso lascia la girante, in modo da dare le minori perdite al flusso, e formano dei pasaggi a sezione divergente, in modo da trasformare ulteriormente l'energia cinetica in pressione. Inoltre ha la funziona di raddrizzare il flusso. Sui centrifughi aeronautici non ho mai visto diffusori variabili.
Sugli assiali invece si usa correntemente avere gli statori del compressore ad incidenza variabile, a seconda delle condizioni in cui si trova ad operare il comrpessore.

Paolo

[Otaku]

L'altro giorno stavo giusto scrivendo qualcosa riguardo a questo argomento, se non vi secca lo riciclo anche qui...


"...nei compressori di tipo centrifugo le perdite si combattono cercando di guidare il flusso e di addolcirne il percorso. I sistemi più utilizzati sono:
-Gli inducer (le "orecchie" presenti vicino all'asse della girante)...




Allo scopo di migliorare il rendimento, gli inducer possono essere messi su solo metà delle palette, una si e una no.



-Varie sagomature della girante (diritta, backward, forward). La sagomatura più conveniente parrebbe la forward, che però dà problemi di urti sonici all'ingresso del diffusore. Oggi le giranti più usate sono dritte o leggermente backward, anche tenendo conto delle forti sollecitazioni causate dalla forza centrifuga, che tende a raddrizzarle... "




@ rangio: il diffusore lo vedi nella prima foto, dipinto in azzurro. E' fisso, come vedi.

[rangio]

questa che ho disegnato sarebbe forward?
comunque l'attacco di ingresso delle palette a v mi sembra una gran trovata,forse.non sono sicuro ma
credo possa rendere più uniforme l'accelerazione impressa all'aria.
l'impeller ha un profilo più vantaggioso e una maggiore velocità nell'area periferica quindi il grosso del lavoro lo fa
alle estremità,ma con questo espediente magari si può mitigare questa tendenza e limitare le dispersioni,no?

o almeno è bello da vedere.

intanto sembra si sia aperta una gara tipo "red-bull-contest-build-your-own-turboshaft".davvero non pensavo che ci fosse tanta gente affascinata dal sibilo delle turbine.è una cosa molto bella,fatta con spirito pioneristico e una certa predisposizione a farsi del male in maniere complesse.magari tra qualche anno dalle ceneri del mio garage potrà venire fuori quello che sto disegnando adesso.intanto devo ammettere che mi piace molto disegnare i vari pezzi anche se per ora resta solo un'esercizio di modellazione.una pacca sulla spalla con mano grassosa a tutti quelli che prima o poi nella vita hanno pensato:"ma sì,se lo ha fatto il Dr. Sam B. Williams allora posso farlo anch'io!!(hmmm... comunque inizio a sospettare che il signor williams dell'omonima ditta-turbine la sapesse molto più lunga di me)