Интересно, можно ли сделать газотурбинный двигатель "сжатого воздуха" [закрыто]

Интересно, возможно ли создать эффективный газотурбинный двигатель, который использует для движения только горячий сжатый воздух, но только это, а это означает, что воспламенение не требуется. Проще говоря, можем ли мы использовать компрессоры, такие как турбонаддув или нагнетатели, для создания небольшого газотурбинного двигателя, который сможет перемещать (не поднимать) более 100 кг на высокой скорости, скажем, около 40 км/ч (25 м/ч)? Я немного изучил его и на самом деле знаю, что мне нужно это сделать, но перед этим я подумал спросить людей, которые знают определенно больше, чем я. Кроме того, если вы можете придумать способ сделать это, я бы хотел услышать это, потому что я думал о чем-то, но это может не сработать (я думаю, это весело, проводя тесты, перестраивая и прочее). Хорошо, в дополнение ко всему этому скажем, что питание для этого поступает от батарей и предназначено для работы в течение коротких периодов времени.

Вы предлагаете газотурбинный двигатель, который вообще не использует топливо или другой вид входной энергии?
То, как вы используете слово «турбина», очень сбивает с толку. Турбина — это то, что преобразует газ под высоким давлением в движение. Компрессор — это то, что преобразует движение в воздух под высоким давлением. То, как работает реактивный двигатель, представляет собой комбинацию этих двух. Когда вы сжигаете топливо, турбина/выходная сторона имеет больший объем и скорость газа, чем компрессор/входная сторона, и вы создаете тягу. Если вы хотите пропустить турбину и использовать электродвигатель или поршневой двигатель, это совершенно нормально.
Я тут совсем запутался. Вам нужен электродвигатель, приводящий в движение компрессор, или вы хотите, чтобы сжатый воздух приводил в движение газовую турбину, или что-то еще? Турбовентилятор — это, по сути, турбина, приводящая в движение вентилятор с горячим газом высокого давления, который поступает от устройства, называемого газогенератором, которое использует другую турбину для привода компрессора для сжатия воздуха для сжигания топлива для выработки горячего воздуха и воздуха высокого давления.
Почему вы хотите это сделать, вместо того, чтобы просто прицепить свой электродвигатель к пропеллеру, как с дронами и т. д.? Я почти уверен, что было бы крайне неэффективно использовать батареи для нагрева и сжатия воздуха, а затем проталкивать его через турбину.
Ваш комментарий к моему ответу: "Энергия будет исходить от батареек" и ваша недавняя правка полностью делает мой ответ недействительным, поэтому я его удаляю. Комментарий @jamesqf — правильный ответ на ваш новый вопрос: если у вас есть батареи, просто подключите электродвигатель и пропеллер. Использование компрессора и турбины с электрическим резистивным нагревом между ними будет работать, но это будет смехотворно неэффективно.
Я дал голос за размышление. Здесь никто не станет экспертом, но никогда ничего не добьется, не попробовав и, что немаловажно, не обменявшись идеями. Здесь слишком много критиканов, которые не ценят обучение и мыслительный процесс. Существует МНОЖЕСТВО методов движения, но многие не осознают, насколько эффективны взмахи крыльев! Продолжай работать Антон!
Спасибо, Роберт, я очень ценю это! И, чтобы ответить на некоторые другие вопросы, будет двигатель, приводящий в движение компрессор (теперь тип двигателя не имеет значения, хотя постоянный ток более эффективен с батареями, чем преобразование постоянного тока в трехфазный переменный ток для двигателя переменного тока) и, конечно же, будет быть входной энергией (батареи), но я не собираюсь добавлять дополнительную энергию в систему, когда батареи умирают, она перестает работать
@anton siro: Что касается «двигателя, приводящего в движение компрессор», вы только что изобрели пневматические инструменты :-) Есть много причин для их использования (см., Например, en.wikipedia.org/wiki/Pneumatic_tool ), но эффективность не одна. . Сжатие газа не является эффективным на 100%, равно как и сам инструмент, поэтому вы теряете значительную часть энергии, хранящейся в батареях. Вы могли бы добиться большего успеха, используя, например, акваланг в качестве источника сжатого воздуха.

Ответы (5)

Что ж, корабли используют турбинные двигатели, работающие на перегретой воде, с конца 19 века. Но у вас все равно должен быть источник энергии для нагрева пара. И это не годится для «реактивного» двигателя, поскольку вся суть в тяге за счет ускорения воздуха через двигатель, где турбина и компрессор просто поддерживают цикл. Это будет работать только для турбовинтового двигателя или турбовала, где работа турбины заключается в создании крутящего момента для выполнения работы.

Теоретически у вас может быть турбовинтовой двигатель с паровой турбиной или другим нагретым газом, но вам все равно нужен источник энергии. Может быть, какой-нибудь странный и чудесный водонагреватель на батарейках или крошечный ядерный реактор? Тогда вам также понадобится огромный запас воды или другой жидкости или газа для нагрева.

Однако можно иметь закрытую систему, которая рециркулирует воду, используемую для пара. Тогда у вас будет небольшая атомная электростанция или атомная подводная лодка. Теоретически возможно иметь турбовинтовой двигатель с ядерной силовой установкой, способный летать месяцами. Если это работает для подводных лодок и авианосцев, то почему бы и нет, если можно сделать все это достаточно легким.

На самом деле, ничего из этого не является новым. В 50-х годах были концепции самолетов с ядерными двигателями, которые не были действительно практичными.

Отличительной чертой газотурбинных двигателей, работающих на керосине, является то, что это по-прежнему самый эффективный способ преобразования потенциальной энергии в кинетическую энергию в легком и безотказном корпусе. через 50 лет? Кто знает.

Я понимаю. тем не менее, скажем, мы можем запустить его с большим количеством батарей (или с небольшим ядерным реактором), просто небольшой турбонаддув или нагнетатель, подобные тем, которые используются в автомобилях (с намеком на тепловое расширение, я говорю о том, чтобы сделать воздух еще более горячим и более "заряженный" можно сказать) дает мне хорошие результаты?
Чтобы просто чем-то нагреть сам воздух, вам нужно было бы передать сумасшедшее количество БТЕ энергии в воздух, чтобы получить требуемое расширение для создания необходимой скорости в воздушном потоке, и все еще нужна была бы турбина/компрессор, чтобы получить и поддерживать цикл, потому что вам нужно наполнить много воздуха в небольшом пространстве, прежде чем вы его нагреете. Я имею в виду, вы, вероятно, могли бы вызвать какую-то ядерную реакцию прямо в камере сгорания реактивного двигателя, хотя у вас был бы радиоактивный выхлоп. Основная проблема заключается в том, что для перемещения чего-либо с помощью реактивного выхлопа требуется огромное количество энергии и массы.
Однако вы МОЖЕТЕ сделать турбовинтовой или турбовальный двигатель, работающий на сжатом воздухе. Это делается с поршневыми двигателями все время, и есть автомобили на сжатом воздухе. Однако для турбовинтового / турбовального двигателя вам понадобится один баллон с воздухом мега давления. И вам все равно понадобится источник энергии для сжатия воздуха. Нет бесплатного обеда под солнцем....
вижу большое спасибо!

Эта идея противоречит законам термодинамики.

Основная проблема заключается в том, что вы, кажется, преобразуете электричество (от батареи) через тепловую энергию (тепло) в механическую энергию. Это не может быть эффективным. Количество тепловой энергии, которую вы можете преобразовать обратно в другие формы энергии, ограничено [эффективностью Карно] ( https://www.e-education.psu.edu/egee102/node/19420 .

Как отмечает @jamesqf в комментариях, вы можете пропустить весь температурный этап и просто использовать пропеллер с электрическим приводом. Не нагревая воздух, вы избегаете неэффективности.

Теперь газотурбинные двигатели, работающие на керосине, тоже ограничены этим же КПД Карно. Я вам только что сказал, что это плохо, но почему тогда самолеты до сих пор жгут керосин? Оказывается, у керосина плотность энергии гораздо выше, чем у батареек. Это означает, что самолет может быть намного легче при взлете, что компенсирует тепловую неэффективность.

@jamesqf дал правильный ответ в своем комментарии. Позвольте мне уточнить, почему это было бы неэффективно.

Типичный энергетический путь турбовентиляторного двигателя выглядит следующим образом.

химическая энергия (топливо) -> тепловая энергия (сжигание топлива) -> механическая энергия (вращение вала турбины низкого давления = вращение лопастей вентилятора) -> механическая энергия (большой объем воздуха, выбрасываемого из задней части сопла).

Итак, 3 разных шага преобразования. Каждый шаг не на 100% эффективен. Вы теряете приличное количество энергии на каждом шагу. Так что чем больше шагов, тем хуже. Предлагаемая вами ситуация выглядит примерно так:

химическая энергия (батарейки) -> электрическая энергия -> тепловая энергия (нагрев воздуха) -> механическая энергия (вращение вала турбины низкого давления = вращение лопастей вентилятора) -> механическая энергия (большой объем воздуха, выбрасываемый с задней стороны сопла) .

У него больше этапов преобразования, чем у обычного реактивного двигателя. Это будет менее эффективно. Альтернативный путь, предложенный @jamesqf,

химическая энергия (батареи) -> электрическая энергия -> механическая энергия (вращение пропеллера) -> механическая энергия (большой объем воздуха, ускоряемый мимо пропеллера).

Вы видите, что здесь на один шаг преобразования меньше? вы просто переходите прямо от электрической к механической энергии без термического перехода между ними. Чем меньше шагов преобразования, тем лучше.

Я вижу сейчас. Так что я могу просто использовать двигатель и быть более эффективным и получить желаемые результаты. хорошо, я посмотрю, что я в конечном итоге сделаю, но все были так полезны и заставили меня задуматься о вещах, которые я не имел в виду до сих пор, большое спасибо!

Турбореактивный двигатель без зажигания в принципе возможен, и он был реализован на практике в 1950-х годах на рабочих прототипах ядерных силовых установок.

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19640019868.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/General_Electric_J87

Насколько я понимаю, вы хотите иметь компрессор, создающий сжатый воздух, который выходит в виде высокоскоростной струи, создавая тем самым тягу, но вы хотите, чтобы струя состояла только из воздуха, а не из продуктов сгорания.

Это описывает воздух, который ускоряется вентилятором в воздушно-реактивном двигателе, который обеспечивает значительную часть общей тяги в таком двигателе.

Или, если вы предпочитаете, вместо того, чтобы приводить вентилятор в действие от турбины, вы можете приводить вентилятор или компрессор в действие от поршневого двигателя. Концепция «моторный реактивный самолет» (см. https://en.wikipedia.org/wiki/Motorjet ), использованная в Caproni Campini N.1 — (см. https://en.wikipedia.org/wiki/Caproni_Campini_N.1 ) может показаться приближенным к этой идее, но в концепции «моторного реактивного двигателя» сжатый воздух смешивается с топливом и воспламеняется после сжатия, чтобы обеспечить большую тягу, чем можно было бы обеспечить, просто позволяя сжатому воздуху выходить из сопла без воспламенения.

Была по крайней мере одна концепция «реактивного» двигателя с поршневым приводом, в котором воздух НЕ воспламенялся после сжатия — см., например, Coanda-1910 (см. https://en.wikipedia.org/wiki/Coand%C4%83 ). -1910 ). Этот самолет, по-видимому, никогда не летал, но аналогичный двигатель использовался для привода снежных саней. Кажется, это хорошее совпадение с тем, что вы себе представляете.

Интересно, можно ли сделать газотурбинный двигатель "сжатого воздуха" [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v