Appunti di Propulsione Aeronautica_parte2, Appunti di Progettazione Meccanica Di Motori

Scarica Appunti di Propulsione Aeronautica_parte2 e più Appunti in PDF di Progettazione Meccanica Di Motori solo su Docsity! Cicli fatti per migliorare le prestazioni. Cielo Joule Brayton con INTERREFRIGERAZIONE Partiamo dal cielo ideale ( verde ) fed Interrefrigerazione è l'interazione con una trasformazione nel corso del ciclo, inserendo uno scambiatore che raffreddi il fluido compresso fino ad una temperatura TT’ per poi ricomprimere Pea nuovamente fino a 2. di Possiamo realizzarla cogì: O dito R Vantaggi: * La T2’,T2 e TI sono valori minori della Tb, che avrei nel coso ideale. Quindi è un vantaggio dal punto di vista costruttivo. - Facendo il confronto di prestazione tra il ciclo ideale 1834 e quello modificato 12234 \ La alza ha cda 5 Ta-Ta mon comin ti (Il Ma he-8) Le': ( ve a) —_— s pono zguali n emtsesbi è le marta Le Mg-Ba > (Ge -h0)a (hh) * comaiciromdo chi Llodra comergine Par SIDO atomo (Bo - Da) > (Ae) + Go comporio | Le < Le Aasiano osa AIDDZIRDZ dil Lavoro AL conpressors cm il cio MODACATO Di comaguare. — | Lo' > Lu MORZOTA fpens LL cavoRO LTILE Graficamente si può verificare infatti che l’area compresa al cielo va ad aumentare. Cosa accade al rendimento? ) L': L4AL Lo : L mo x % Gi ° va Quid + Ho mM Auimd: | Lo+4lo \ ara (88) Out So . * a Qui AGa Quid GUtAGA L. REPDIMESTO DISCRIMWASTE “_ sto VW 0 I x Dia alla PORIBEPON, quilc Frazione 34 » 1)>m ma quando n verifiico A ( sroueR: mah) "to pavo interrate cut il radumuto dl ciclo “aggiuto® rocsrdiamey Chi + e a Mis DES) F ® Ande P rapporto di campnsione , IL ciclo idea ta AP maggiore “ 4 x . . » P>(p a x‘ 7 9 O 4 % Ma comurti ad css mn < Arno gua ridsozione cel rtaclimeto Dimostriamolo graficamente: . i Asa ramehiami è CICLO > Pv * ABBA Smo 3-9 numplici, innicrone publ premo indraro , Quimdi iL ® radi Lo pdmo £ quimelo (19) Ada (0) 4834 ranchiamy è CIC + RA234 P « 424) 234 Vediomi dhe Au Po stia 2-3, Auime (Qu) * (QU ascesa mo meciovme chi imneo a + G)acorsa > (Dear Quim - Lo Qa chi + D_- a 4) Qu Qu Va ’ o y DG a sola — > dt — m'<m Nel caso reale: « Gdo REAL INTERREPAGE CATO INTERCOOLER Quindi devo solo fornire un calore da T5 a T3 e non più da T2 a T3, quindi dovrò immettere un minore quantitativo di QI. Inoltre dovrò anche sottrarre solo da 6 a |, Quindi anche meno Q2! Noi cerchiamo di avere una RIGENERAZIONE FINALE-TOTALE ( nel senso di riuscire ad avere TA=T5 e T6=TI ) Lo: hab: le LI + Badu la A. Lo =Lu mon avdionmi a medi fricore Lo EI TE A Cosa accade quindi? O As -Rs «(f-ne) Lo Chad - Qi) © Ch-Be) - Clo) Qa e Boo Bue Cho) MG I e, a RA, cplta-T4) Ca-te) DB w =) ca - mi PIA 2A. UM at ° LL 3 as) A Pi 2 A . o Pie Pri > Mag È ne PB ca, culi Pr quel M) pandQ Nicak Por pupi lors ? Ma + > "P ? fu PSP en Mg » V<% Osservazioni: ESPANSIONE (So TERM, appromemalila comu im veda o con dot dude Pa> Pa fa 1 Pa s Quale £ ume Terzo sd £ IStSTALAtA Bacha M pueblo È queto cile mon Produa Porsoto èm furdima Quai omo Rovore nti magpiiuo, qudi doro: frode Andiamo a considerare: * trasformazioni termodinamiche con irreversibilità * cliclo JB reale . - velocità non trascurabili —» fw": csc w* ha È flusso quasi ID *_ flusso stazionario Turbogetto semplice monoalbero (caratteristico) Qui, tutto il flusso partecipa alla trasformazione nel ciclo. Il motore si schematizza così: sa I = Tpraxe , PESSA 2 3-4 Vv © pr pome — 9 3 c " La turbina deve prendere lavoro per il compressore più per altre utenze. La potenza estratta dalla turbina è circa uguale a quella assorbita dal compressore. | numeri che regolano le sezioni sono standard, in particolare possiamo avere diversi A 7 ugelli: e: ? to Bisogna tenere conto che, nel corso del ciclo abbiamo: - perdite fluidodinamiche e perdite di attrito »_ variazione del fluido (natura del gas) —> ne teniarno conto, in quanto senza farei un errore del 30%. Considereremno aria + gas combusti - gag non ideale, quindi con Cp che varia nel tempo —> questo lo trascuriamo CT IL e £ ami con gs, costole » om = pOR RELSÒ console > Mma na mical, Urcat ‘posta Aus 9 dine deco Nel compressore quindi avrò una sezione che va a diminuire lungo x. In turbina invece: fin p 0a seat ma min sca, Vacob 2 q diuimioa , quo A cme asutane | In turbina quindi avrò una sezione che andrà ad aumentare. Questa variazione di densità in turbina e dovuta al fatto che nel combusto ore si aggiunge una portata di combustibile che avranno quindi una densità diversa in quanto miscelata con l’aria da valori minori.quindi andranno a cambiare tutti i valori come gamma, Rho, ci PR. Quindi in turbina e nell'uccello di scarico ci sarà una variazione della natura del gas. CASI Fi R=2% could mnlco del ge comunity Vara : 4,4 Y': Yoriaa qua + 4:33 ces Presa QUE La presa è il raccordo tra infinito a monte e l'ingresso al compressore. Ci mettiamo con sistema di riferimento fisso sul motore, quindi sarà il flusso ad avere una velocità, anche se sappiamo che in realtà non è cogì.. Quando siamo in crociera la U rallenta entrando nella presa, il flusso nella sezione i è diverso da quello della sezione I. Come posso conteggiarlo? In presa abbiamo perdite fluidodinarniche ( se siamo in supersonico abbiamo anche fenomeni irreversibili). Vediamo l'evoluzione del fluido in presa. Pixto da ©, conmeor Pa,taa , smuur I codiatot pladiche . Piso Parcare Pd, (44 at "423 4 Guacto relarion darcaro clal fallo de È Muro culla prusa £ adiototico gmm c'£ scondvo scmiio di dosto + sX-© Td n°) FT i, Ss co vo 2 (uimdi oggugiane o Ta iL fatto do rd cum PI, Amiamo amd atole dhe AUDI © TRS, quasi araclo ca ima nica U pulo 02 o PR? 2 Enaudo = O+T29 ) nr ota colta, la quiatiter = ante iL pudo 2a Pa (catia), 0-02 next La ionfrrmertme tra A gare tot A-2 2 è - o è lati SIiamnta ni da a comaidararm da Stavica da saudade 2 REALE LU Uscita deo Andiamo ora a conteggiare le perdite fluido dinamiche, definendo un coefficiente di perdita: Pe Ed» <L Ea n4 (099/098) (10 svrsRDOnIcO Pri 2aS5O di Altro modo per descrivere le perdite fluidodinamiche + Stema consicirarimi, ciù Primo. rmo prumdo la 4-2 a carallactno Urlo è, ib pudo dia coondda con 2' èneoco dill'iniopica ola topo a PI Amdiormo c defiumir Renoimauto pera ecesa _ ho - TE Sai) ©’ è Mo? APR Tela te -4) ‘a A 5, L + muta (44 Eat) Partiamo dal punto Tre totale e scendiamo alla statica secondo il solito meccanismo. Sappiamo che se forniamo calore ci garà una perdita nella pressione totale.quindi il punto di pressione totale non sarà alla stessa pressione del. Totale tre ma leggermente più bassa.. Però Per quanto riguarda la pressione statica del punto quattro rimarrà uguale a quella statica del punto tre in quanto dentro combusto ore non ho variazioni di pressione. Analizzata in termini totali, la nostra trasformazione sarà quella rossa. Come detto avremo delle perdite quindi andiamo a calcolare: Pudo A ° TILT Ma] o Dei Pa effiniomo : Eva ® COEF DI PERDITA nanoneTtRICA DESTRO 3 IL COMBOSTORE (0,35|0,06) Qundi P°. ELP -G intenmo Qi Qui A0-93 = co (v48- 3°) Facciome um Manco marogriur al combustora mb (3) 2 (mia rmg) GE La e - Sg Irorouo@ le perdho i VEZIONA Q- mg dem, LG rota colouifoo imfpriore i _ sE) CENE - rear . FAR mp Or 2 (Gna + 0mp) PT m Ti por (Qua cir radio ) se A — LR e (A+ 8) pae — Cota Ma i coltà — Co _ 2 ——T_______ >». mf. Bra Gra ori sti di = È DESATIRA A dd ua > fd im alowt con (148) 4 Andiamo ora ad analizzare il motivo per cui abbiamo posto la temperatura totale uguale a quella massima e non quella gtatica: in poche parole se noi avessimo tenuto come massima quella statica, ovvero quella in uscita dal combusto ore, anche per un tratto infinitesima avrebbe avuto una certa energia cinetica che ne avrebbe fatto aumentare la temperatura all'arrivo della turbinae non solo sarebbe anche cresciuta nei punti di stagnazione dell'i profili della turbina quindi gforando il limite magsimo di progetto, così facendo il problema non pergigte . Turbina Ricordiamo che 6 connessa al compressore TA sa 4 ?_ ua ». ® » La cp ° Ta pa % B % _—______- S Da 06° sappiamo che gi falo nm Lr Lire (APRE) > arte Lo a dere ao fido 3 Faccia un bilancio di potenza all'albero che collega T e C T Pi G EG. EGUILIBRLO ALL'ALBERO E. pote ano — bb REODIIWGISTO Heccepaco Del comfra sso G 3 mo lo Bent — RIPDNISIOTO Meccanico DELLA TORBIDA Chiaramente il rendimento meccanico deriva dal fatto che la potenza gviluppata attraverso il fluido in turbina non potrà essere trasportata genza perdite al compressore. Le anali Vr omo mia (Ag Yam = am a cib me Gi ® (SS —>» ma yi nh co (02 3 "et LAB) rà cp Ca - 32) e ce (mei) Tm. G4 (#8) Lt om G © ° moro tulle yo OL Ho coi incvalo Pa T de corteo IL punto 5 La SR (II) viuad TO Id " La son e È) (E u pe btdiome che £ Luag Ama 1506 PICA — | PE Be la na PESPP È . E 3] n ° MU Ugello di scarico s Spin Ad S. mea - nn v ima mid 9 =» We 70 pa S>0 Rirordiome che c'i LL PROGLERA DI ADATTA IRITO Nuence ad aopomdare fino a Fa? Comerganto . Aditimudi na i cid £ mal 2a Po ’ Consicizione quindi La Ireogormasion da TOTAE A STATICA , pansaudo cer 09 09 le teaxion >» sy - AS - 43 —a rticaniono appulo che 3D= TS soglio adintatia Cm ra) Guidi. casto. L'ulisgio, cm gradito, totali alfiame 2 instma du gain colate 5-9 + Ho: Usato 05-5 porci, © intra Pa N blu Poe ° "n (4 ve ) ——T >» once ninta cnpao - TSFO L'oro. . A tsrca b. B 2 + s La " 4 «Rendimento termodinamico 8 <a 4 ri wet — fm ot DB) mat mo ma | [ (44B)08 - vt] Hat Lv Mo © mb AG ° 2 cn 0g \mgj = eg = 8g » Rendimento propulsivo Gs Ea = 90 . Ne * Gad Gaia 4 sive Core -0)%. £ C4+8) co Cn 200 APPROSSU AZIONE (44) A + chASO asa-tato S x mà (Wa - 0) se mm (08-0) nin (08 = LU) U n 2 "De * sin (Us = LU) U + Ma (Va -0) M940 - Rendimento globale "%g © De: Posteombustione - applicazione al turbogetto A La post combusione ci può essere anche in un motore turbofan ( surriscaldamento ) * Possiamo farla perché f (far) è ben distante dal valore stechiometrico * Viene immesso ulteriore combustibile * La TmaxAB è slegata da Tmax in quanto abbiamo diverse caratteristiche dell’ugello, in particolare TmaxAB >Tmax. Vedremo che sarà proprio qui che abbiamo il vantaggio Non è altro che un combustore, quindi procederemo nello stesso modo ig ; TI? Tmax se Ss elia fng cy 7 3 coer. PeRorRA MAMEHETACA « Per Teovona MP a bilancio Intorito L conluniore Q +} . nz Ai — ceh _ mr A Da DE riga, = COLE co an) HT — (nismo en mf (Coma. 4 0g 4 cm ) o. og ae. an x mo “bn 06 — n ca -l se) ou Mi ° “o Qg b'-(41648) coTg — ab)epti ) (aB)cg C1$-T%) ” Mag - I Di conseguenza nell'ugello da 7 a 9 cambieranno i valori a monte: 0 ° haha do TP. . 2 —__-5 Ris de bp Mg VE Ta) Vermri [e (#)7] La spinta potrà avere sia postcombustione che non averla: Sa cino Wo — Pnp + Aa (RR) = (43R38°) Ma da - MU 400 (Po-Re) im porticlo Pes DAB O ez . . —» = Fe dos quadi £ qu dhe S3hK00r s oheniome iL vantaggio GL c 42 A 20% (rale è 50%) ®» Cama zu cudo del comuuo qua dl dote * la postcobuzione avviene in procinto di flame holders UGEllo AL GEOMETRIA VARIABILE STABILIZZARI DI FIAMMA Flame Hotvers È pariclam mul nolo 0 P$ © 4 ® . PÈ (ho 6 mg = (CH) fas Vr lo amando nevioa Ouwtico 4 red Serime vutia . ® Na Min © 2 60 e Be progglir Q petalo sono gua guaoli arotxo” lo e 7 = (come mali ima ) Asa 5 ° er Ago > Ag ore qu Bora (size Ru sto porloto meu clue con Quindi ci serve un ugello a geometria variabile, per adattare alle diverse condizioni del fluido. Se abbiamo la posteombustione spenta, avremo più perdite fluidodunamiche per via dei flame holders. SU 20 = — = Do: 4 ni 2 % s04@ WEAU Di MelWe-o) a am (We) (W2-0) -1 S(2.-0) La portata e la velocità di efflusso sono i parametri che posso variare per aumentare la spinta. Una We elevata mi indica motori più leggeri perché per avere la stessa spinta potrò ridurre la portata di aria e quindi le dimensioni del motore. Aumentare We mi incrementa le caratteristico in modo quadrato, mentre la portata in modo lineare. Però se aumento We, aumenta il TSFC, quindi il rendimento propulsivo cala e quindi We che sale avrà effetto negativo. Quindi viene sfruttata la portata, a volte introducendo una seconda portata che seguirà un altro percorso. Tutta la portata di aria in entrata passa attraverso il fan, ovvero queste palette che mi danno una sorta di prima compressione leggera, ma in seguito una parte della portata bypassando il motore andando direttamente all’'ugello di scarico, mentre l’altra parte andrà nel compressore (booster). ll flusso prima citato è detto flusso freddo, il secondo citato è detto flusso caldo ( segue il ciclo JB). In questo tipo di motore abbiamo due compressori e due turbine, di alta e bassa pressione. Un ulteriore caratteristica che distingue due di questi motori è che i flussi freddi possono uscire direttamente attraverso un ugello oppure rimiscelarsi con il fluido caldo prima di uscire dallo stesso ugello. Turbonan a flussi separati < 2 A 3 & 45 © Upe è Premure Comguumot / udine © UR omo Wigh/ cow consu. | ner Let ) Ballo dle Low pom dario L'alllerr di Nat —e Smy consu ne, => Ga Salle 0415-05 mb morcalio > Rosse , Puny caldo > Bo, Pony fieddy DVofinizco + pini è Poche fano: colo e imor = Pordada. fQuno frdder UT UFET * BY PASS RATIO CSPR) BPR° TSI (iipicanate £ sh civile, SA lm Pz > rapporto comquaniona cel fam Me? randimanto adioliatito di comprnnione dl fam Parametri di progetto: ano. Be Tana , randimati mori (Mme, see), Pe, BPR, ovesni nesso amo OPR /ovR y ora =B; Pe * È FAN P Zisa —A® Pa, Ta fa, Co ARG Tifo No Ad UzHoCa Pisa Tita da = U dA LL CI) Rm ne) TO: lat ag) Fao « Looa dute lo patoda e Comomu all'altro LP e, 2 Go coma 2epri mor cdlu ruspelle ad ua portate : ppr- Mas PP. ca SP TO —> D portoda rlatotata £ fina = Mo + Mag ©) Pipe ° ° . ade - Ta Ta } (4) Pa + BeP2 °_° Ta Te Brando Poventa AL'ALSERO da Lp 3 ortua Pl a mea i i he “i Lp a 2 (ma, Cp Tae Imma: Tai - (fai ima TI timo coOmi TT?) > © ‘ RT Toni mo Mad mig ma. (43 om > = m +4 Ber “o a (A ) + ®© L 1 mai (ABPR) CEUTA Te) x ma — may —— (A+BPR ) ® rma, = BPR. (Mia leo n 3 L'uee Spiora S + cin4o /119 + nam Ma — fi O +[ No (Pis-Re) +89 (Po-Pe)] = = Minor Mg + (448) moi Mg — (Mat zo) U = 2 Mas (BORA /18 + (418) ) — Moi (A+ BAR atS (448) ALg + BOR - (44BPR)U . . A48PR {( MB)M19 + BORNO ) } mi Sie AA SPR © s (448) Aka + BER Uto ) - (448PR)U las 1. _________________ ma 44898 RENDIMENTO TERMODIWAL CO fine WeΗ cin È fina uo + uo Mo - ama 0° (448) fio, HS® è inca AE — Criceto) OT pic è — = = Po0* fi Na” 2g Ne 2 por apo \ (ab) pis + SOR ALÌ - Qaasor lot (AQ ug std (Oem sot = = 25% 20? Quidi cutondo rapporto di Buy Pam auto iL rudiudy ocguico RENDIHEUTO PROPOLSWO “o: 8° Pd: 3 eg (09-0)% + d smizg (40 -01*+ S0 494 hi i * } ca: (44 £) (19 -0)T+ 7 me (9-0) > = 1 rîa. | (48) fun-0)% + BOR (Us -0)] Sura + T (418) ug -v+ ser (400) + i] ubwsora SPA (Hus - 0] Maa > Mo Ta ; C (448) 19 -v+ 898 (We -0)] SEI (4ig)uo rv ssentneo)]u + 4] 146) colt: sen (0-0) Turbofan a flussi associati (0 miscelati) PL = PIP | Vinco > Vado a moda Blum Puguoti ma a T mote diven (Tal e Ti ) Uto dit TE imita —® Ska Luryr su ita © Andiamo a dimostrare questi vincoli: Pachete Pe pe . Pa Pieri d «Pei der SR © BinBw , , x — Pas prifP co (ME EGUIBRIO AGLI ALBERY + Low Bam Li + Mme Lio mc A . A . . À 7 > x Le ta La ° Dome Lia + Ime EROI ®© + Nigh - Paure T ate © Mo e Lor nc no MO up 40) [rin c9 (1°-188) 1 race (38-38) mb (448) siva <p' (net) 1 Tn a (metano) CP (T°-T2) + cina, Cola 159) AP Ae8 demo ser poddiofale antromle TL - pu (6PR, Be) » Bre 8 » dipendono g,(89R. Pe) 0 a diistiman 2° ateo L'uno dall'alto , quei oc A Ardor Per determinare i vari punti rimane tutto uguale, tranne che abbiamo l'aggiunta del mixer HIxER 5 d = me Ké — ins ht — man fia mana a 6 * (Lo (448) + mar) cp TÉ — (448) rina CE — cina Co T = 9 4 4 . . | mas (446) + mar) Cp TÉ = (146) rina CETÒ + oa CPT uu fina [ab sPR] cp' Te? + (46) CpiTg +60 Cpt To. (4-6) cpttg ssa cond [ab BPR] co° Po on zu ida cella TE: ccp è 44454 A 4 BPR TUT rtirulda Smart >» te en >» la micia post! 24 BAR . SAo part antro su icao Peesmaoi Sonora S. my ua - mu +A(05-0) = [ed mora è cinaa pg — (Mas d inan) 0 + ascot) Up 2u9gMlo adotato Si ra {Ls + BPR] Ma - (A+ SPRIU . thai . AASPR . se [(4+8)4s - 0 4 BPRCA45-0)] A48PR RENDIMENTO — TeRNoDIRAMICO q mo Wat - am 0 fio. (148) AT > imontot_ (anni man) > Beta BPRALÉ (14 ser) 0È °° 206 db DISENI 7 2-b9} "i (4+B+3PR) dist — (atom) 0 (uiana) (ut 0%) 2066 2Qf » IR be +Discami di piso Tra ana e soplit par i fiumi naparali oppUIE 19g00o + mie. Pa Quo minati È Veniao SPISTA A_POST FISSO ; - f. Sruw = caz [ (4+8)/t94 WR U19] = (mo (4484 BPR) tg E Mia (aim) Beer Suono finaa | (48)11n + 808 dg] = cino, (119 è Vo) Sx. risi (44808) | aste a cgacs s w 3 x «Rap: odalbà alzo ere Gase) VAT (A4BPR) (TL+ BERTO) Ciaser) fre _ VIAIBPRI (TRE BRR) > ®o Soi > Ss Caputo fino ) Sell VFE + ere Vr / y Framento È Imi arno Burt pero alivm Neale a Beccare of prasantat di Hx UL BPR meg