roham2020
عضو جدید
.0
چگونه سوخت با هوا در موتور جت مخلوط می شود؟
من روی ایده ای کار می کنم که شامل یک موتور جت است، اما کاملاً نمی دانم سیستم سوخت چگونه کار می کند. در یک موتور احتراقی مانند آن در یک ماشین، شما نازل هایی دارید که سوخت را به داخل محفظه های پیستون می پاشند (فکر می کنم اگر اشتباه می کنم اصلاح کنید) و سپس وقتی پیستون محفظه را فشرده می کند مشتعل می شود (گاهی اوقات با استفاده از شمع، گاهی اوقات اینطور نیست). چگونه سوخت با هوا مخلوط شده و در داخل موتور جت مشتعل می شود؟ می‌دانم که هوای فشرده از سیستم ورودی می‌آید (پره‌های فن هوا را به داخل می‌کشند و فشرده می‌کنند و آن را به قسمتی که با سوخت مخلوط می‌شود هدایت می‌کنند)، اما سوخت چگونه با آن مخلوط می‌شود؟محل مخلوط شدن هوا و سوخت محفظه احتراق است که به عنوان نگهدارنده شعله نیز شناخته می شود: احتراق شماره 1
دیفیوزر هوای فشرده را می گیرد و سرعت آن را کاهش می دهد (به یاد داشته باشید که هواپیماهای دارای موتور جت بسیار سریع حرکت می کنند). اگر هوا خیلی سریع برود، به اندازه کافی نمی سوزد. اگر خیلی کند پیش برود، نیروی رانش کافی را ایجاد نمی کند.
هوا از طریق شکاف های لاینر وارد می شود. در طول آن سوراخ هایی وجود دارد که به آنها سوراخ های اولیه، سوراخ های میانی و سوراخ های رقیق سازی می گویند. اینها هوا را بیشتر کند می کنند و به آن کمک می کنند تا وارد قسمت اصلی محفظه احتراق شود. با این حال، بیشتر هوا از طریق چرخان عبور می کند، که هنگام ورود هوا را مخلوط می کند. گنبد یک وسیله مرتبط است.
داخل این محفظه یک جرقه زن وجود دارد که جرقه های لازم برای سوختن سوخت را ایجاد می کند. در کنار آن انژکتور سوخت قرار دارد، لوله ای که سوخت را وارد محفظه می کند.
هوا یک سری مسیرهای پیچیده را در داخل محفظه احتراق دنبال می کند:
احراق شماره 2
این تصویر باید ایده خوبی از آنها به شما بدهد. اکنون احتمالاً نام سوراخ های داخل محفظه اصلی را متوجه شده اید! آنها هوای احتراق را خنک می کنند (که از طریق چرخان وارد می شود) همانطور که از انتهای دیگر خارج می شود و به بخش بعدی (و عقب) موتور می رود.
در موتور جت اصلی، هوا وارد ورودی جلو می شود و فشرده می شود (در ادامه خواهیم دید که چگونه). سپس هوا با فشار وارد محفظه های احتراق می شود که در آنجا سوخت به داخل آن پاشیده می شود و مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود. گازهایی که تشکیل می شوند به سرعت منبسط می شوند و از پشت محفظه های احتراق تخلیه می شوند.
تصویر بالا نشان می دهد که چگونه یک موتور جت در یک هواپیمای نظامی مدرن قرار می گیرد. در موتور جت اصلی، هوا وارد ورودی جلو می شود و فشرده می شود (در ادامه خواهیم دید که چگونه). سپس هوا با فشار وارد محفظه های احتراق می شود که در آنجا سوخت به داخل آن پاشیده می شود و مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود. گازهایی که تشکیل می شوند به سرعت منبسط می شوند و از پشت محفظه های احتراق تخلیه می شوند. این گازها نیروی یکسانی را در همه جهات اعمال می کنند و در هنگام فرار به سمت عقب نیروی رانش به جلو را فراهم می کنند. هنگامی که گازها از موتور خارج می شوند، از میان مجموعه ای از پره های فن مانند (توربین) عبور می کنند که شفتی به نام شفت توربین را می چرخاند. این شفت به نوبه خود کمپرسور را می چرخاند و در نتیجه هوای تازه را از طریق ورودی وارد می کند. در زیر یک انیمیشن از یک موتور جت ایزوله وجود دارد که فرآیند ورود هوا، فشرده سازی، احتراق، خروج هوا و چرخش شفت را نشان می دهد.
مکیدن
موتور حجم زیادی از هوا را از طریق مراحل فن و کمپرسور می مکد. یک موتور جت تجاری معمولی 1.2 تن هوا در ثانیه در هنگام برخاستن از زمین دریافت می کند - به عبارت دیگر، می تواند هوا را در زمین اسکواش در کمتر از یک ثانیه تخلیه کند. مکانیزمی که توسط آن یک موتور جت در هوا مکش می کند تا حد زیادی بخشی از مرحله تراکم است. در بسیاری از موتورها، کمپرسور هم وظیفه مکش هوا و هم فشرده سازی آن را بر عهده دارد. برخی از موتورها یک فن اضافی دارند که بخشی از کمپرسور نیست تا هوای اضافی را به داخل سیستم بکشد. فن سمت چپ ترین جزء موتور است که در بالا نشان داده شده است.
چلاندن، فشار دادن
جدا از کشیدن هوا به داخل موتور، کمپرسور هوا را نیز تحت فشار قرار می دهد و آن را به محفظه احتراق می رساند. کمپرسور در تصویر بالا درست در سمت چپ آتش در محفظه احتراق و سمت راست فن نشان داده شده است. فن های تراکمی توسط یک شفت از توربین رانده می شوند (توربین به نوبه خود توسط هوایی که از موتور خارج می شود به حرکت در می آید). کمپرسورها می توانند به نسبت تراکم بیش از 40:1 دست یابند، به این معنی که فشار هوا در انتهای کمپرسور بیش از 40 برابر هوای ورودی به کمپرسور است. با قدرت کامل، تیغه های یک کمپرسور جت تجاری معمولی با سرعت 1000 مایل در ساعت (1600 کیلومتر در ساعت) می چرخند و 2600 پوند (1200 کیلوگرم) هوا در ثانیه می گیرند.
اکنون در مورد چگونگی فشرده سازی هوا توسط کمپرسور صحبت خواهیم کرد.
همانطور که در تصویر بالا مشاهده می شود، فن های سبز رنگی که کمپرسور را تشکیل می دهند به تدریج کوچکتر و کوچکتر می شوند، همچنین حفره ای که هوا باید از آن عبور کند. هوا باید به سمت راست و به سمت محفظه های احتراق موتور ادامه دهد، زیرا فن ها در حال چرخش هستند و هوا را به سمت آن فشار می دهند. نتیجه مقدار معینی از هوا است که از یک فضای بزرگتر به یک فضای کوچکتر حرکت می کند و در نتیجه فشار افزایش می یابد.
انفجار
در محفظه احتراق، سوخت با هوا مخلوط می شود تا انفجار ایجاد شود، که مسئول انبساط است که هوا را وارد توربین می کند. در داخل موتور جت تجاری معمولی، سوخت در محفظه احتراق تا دمای 2000 درجه سانتیگراد می سوزد. دمایی که در آن فلزات در این قسمت از موتور شروع به ذوب شدن می کنند 1300 درجه سانتیگراد است، بنابراین باید از تکنیک های خنک کننده پیشرفته استفاده کرد.
محفظه احتراق وظیفه دشواری را بر عهده دارد که مقدار زیادی سوخت را می سوزاند که از طریق نازل های پاشش سوخت تامین می شود، با حجم زیادی از هوا که توسط کمپرسور تامین می شود و گرمای حاصل را به گونه ای آزاد می کند که هوا منبسط شده و شتاب می گیرد و یک جریان صاف گاز یکنواخت گرم شده این کار باید با حداقل افت فشار و با حداکثر انتشار گرما در فضای محدود موجود انجام شود.
مقدار سوخت اضافه شده به هوا به افزایش دمای مورد نیاز بستگی دارد. با این حال، حداکثر دما محدود به محدوده خاصی است که توسط موادی که پره‌ها و نازل‌های توربین از آن ساخته شده‌اند تعیین می‌شود. هوا قبلاً توسط کار انجام شده در کمپرسور بین 200 تا 550 درجه سانتیگراد گرم شده است و نیاز به افزایش دما در حدود 650 تا 1150 درجه سانتیگراد از فرآیند احتراق را فراهم می کند. از آنجایی که دمای گاز نیروی رانش موتور را تعیین می کند، محفظه احتراق باید بتواند احتراق پایدار و کارآمد را در محدوده وسیعی از شرایط کار موتور حفظ کند.
هوای وارد شده توسط فن که از هسته موتور عبور نمی کند و بنابراین برای احتراق استفاده نمی شود، که حدود 60 درصد از کل جریان هوا را تشکیل می دهد، به تدریج وارد لوله شعله می شود تا دمای داخل محفظه احتراق کاهش یابد. و دیواره های لوله شعله را خنک کنید.
سوخت و هوا - با فشار وارد شده به توربین، فن و کمپرسور را به حرکت در می آورد و از نازل اگزوز خارج می شود که نیروی رانش را فراهم می کند.
بنابراین، توربین وظیفه تامین نیرو برای به حرکت درآوردن کمپرسور و لوازم جانبی را دارد. این کار را با استخراج انرژی از گازهای داغ آزاد شده از سیستم احتراق و گسترش آنها به فشار و دمای کمتر انجام می دهد. جریان مداوم گازی که توربین در معرض آن قرار دارد ممکن است در دمایی بین 850 تا 1700 درجه سانتیگراد وارد توربین شود که دوباره بسیار بالاتر از نقطه ذوب فناوری مواد فعلی ات.
برای تولید گشتاور محرک، توربین ممکن است از چندین مرحله تشکیل شده باشد که هر کدام از یک ردیف پره های متحرک و یک ردیف پره های راهنمای ثابت برای هدایت هوا به دلخواه بر روی پره ها استفاده می کنند. تعداد مراحل به رابطه بین توان مورد نیاز از جریان گاز، سرعت چرخشی که باید در آن تولید شود و قطر توربین مجاز بستگی دارد.
تمایل به تولید راندمان موتور بالا مستلزم دمای ورودی بالای توربین است، اما این باعث ایجاد مشکلاتی می‌شود، زیرا پره‌های توربین برای عملکرد و دوام طولانی مدت در دماهای بالاتر از نقطه ذوب مورد نیاز هستند. این تیغه ها، در حالی که داغ می درخشند، باید به اندازه کافی قوی باشند تا بتوانند بارهای گریز از مرکز را به دلیل چرخش با سرعت بالا حمل کنند.
برای کار در این شرایط، هوای خنک از بسیاری از سوراخ‌های کوچک تیغه خارج می‌شود. این هوا نزدیک به تیغه باقی می ماند و از ذوب شدن آن جلوگیری می کند، اما به طور قابل توجهی از عملکرد کلی موتور کم نمی کند. از آلیاژهای نیکل برای ساخت پره‌های توربین و پره‌های راهنمای نازل استفاده می‌شود، زیرا این مواد در دماهای بالا خواص خوبی از خود نشان می‌دهند.
.
چگونه سوخت با هوا در موتور جت مخلوط می شود؟
من روی ایده ای کار می کنم که شامل یک موتور جت است، اما کاملاً نمی دانم سیستم سوخت چگونه کار می کند. در یک موتور احتراقی مانند آن در یک ماشین، شما نازل هایی دارید که سوخت را به داخل محفظه های پیستون می پاشند (فکر می کنم اگر اشتباه می کنم اصلاح کنید) و سپس وقتی پیستون محفظه را فشرده می کند مشتعل می شود (گاهی اوقات با استفاده از شمع، گاهی اوقات اینطور نیست). چگونه سوخت با هوا مخلوط شده و در داخل موتور جت مشتعل می شود؟ می‌دانم که هوای فشرده از سیستم ورودی می‌آید (پره‌های فن هوا را به داخل می‌کشند و فشرده می‌کنند و آن را به قسمتی که با سوخت مخلوط می‌شود هدایت می‌کنند)، اما سوخت چگونه با آن مخلوط می‌شود؟محل مخلوط شدن هوا و سوخت محفظه احتراق است که به عنوان نگهدارنده شعله نیز شناخته می شود: احتراق شماره 1
دیفیوزر هوای فشرده را می گیرد و سرعت آن را کاهش می دهد (به یاد داشته باشید که هواپیماهای دارای موتور جت بسیار سریع حرکت می کنند). اگر هوا خیلی سریع برود، به اندازه کافی نمی سوزد. اگر خیلی کند پیش برود، نیروی رانش کافی را ایجاد نمی کند.
هوا از طریق شکاف های لاینر وارد می شود. در طول آن سوراخ هایی وجود دارد که به آنها سوراخ های اولیه، سوراخ های میانی و سوراخ های رقیق سازی می گویند. اینها هوا را بیشتر کند می کنند و به آن کمک می کنند تا وارد قسمت اصلی محفظه احتراق شود. با این حال، بیشتر هوا از طریق چرخان عبور می کند، که هنگام ورود هوا را مخلوط می کند. گنبد یک وسیله مرتبط است.
داخل این محفظه یک جرقه زن وجود دارد که جرقه های لازم برای سوختن سوخت را ایجاد می کند. در کنار آن انژکتور سوخت قرار دارد، لوله ای که سوخت را وارد محفظه می کند.
هوا یک سری مسیرهای پیچیده را در داخل محفظه احتراق دنبال می کند:
احراق شماره 2
این تصویر باید ایده خوبی از آنها به شما بدهد. اکنون احتمالاً نام سوراخ های داخل محفظه اصلی را متوجه شده اید! آنها هوای احتراق را خنک می کنند (که از طریق چرخان وارد می شود) همانطور که از انتهای دیگر خارج می شود و به بخش بعدی (و عقب) موتور می رود.
در موتور جت اصلی، هوا وارد ورودی جلو می شود و فشرده می شود (در ادامه خواهیم دید که چگونه). سپس هوا با فشار وارد محفظه های احتراق می شود که در آنجا سوخت به داخل آن پاشیده می شود و مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود. گازهایی که تشکیل می شوند به سرعت منبسط می شوند و از پشت محفظه های احتراق تخلیه می شوند.
تصویر بالا نشان می دهد که چگونه یک موتور جت در یک هواپیمای نظامی مدرن قرار می گیرد. در موتور جت اصلی، هوا وارد ورودی جلو می شود و فشرده می شود (در ادامه خواهیم دید که چگونه). سپس هوا با فشار وارد محفظه های احتراق می شود که در آنجا سوخت به داخل آن پاشیده می شود و مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود. گازهایی که تشکیل می شوند به سرعت منبسط می شوند و از پشت محفظه های احتراق تخلیه می شوند. این گازها نیروی یکسانی را در همه جهات اعمال می کنند و در هنگام فرار به سمت عقب نیروی رانش به جلو را فراهم می کنند. هنگامی که گازها از موتور خارج می شوند، از میان مجموعه ای از پره های فن مانند (توربین) عبور می کنند که شفتی به نام شفت توربین را می چرخاند. این شفت به نوبه خود کمپرسور را می چرخاند و در نتیجه هوای تازه را از طریق ورودی وارد می کند. در زیر یک انیمیشن از یک موتور جت ایزوله وجود دارد که فرآیند ورود هوا، فشرده سازی، احتراق، خروج هوا و چرخش شفت را نشان می دهد.
مکیدن
موتور حجم زیادی از هوا را از طریق مراحل فن و کمپرسور می مکد. یک موتور جت تجاری معمولی 1.2 تن هوا در ثانیه در هنگام برخاستن از زمین دریافت می کند - به عبارت دیگر، می تواند هوا را در زمین اسکواش در کمتر از یک ثانیه تخلیه کند. مکانیزمی که توسط آن یک موتور جت در هوا مکش می کند تا حد زیادی بخشی از مرحله تراکم است. در بسیاری از موتورها، کمپرسور هم وظیفه مکش هوا و هم فشرده سازی آن را بر عهده دارد. برخی از موتورها یک فن اضافی دارند که بخشی از کمپرسور نیست تا هوای اضافی را به داخل سیستم بکشد. فن سمت چپ ترین جزء موتور است که در بالا نشان داده شده است.
چلاندن، فشار دادن
جدا از کشیدن هوا به داخل موتور، کمپرسور هوا را نیز تحت فشار قرار می دهد و آن را به محفظه احتراق می رساند. کمپرسور در تصویر بالا درست در سمت چپ آتش در محفظه احتراق و سمت راست فن نشان داده شده است. فن های تراکمی توسط یک شفت از توربین رانده می شوند (توربین به نوبه خود توسط هوایی که از موتور خارج می شود به حرکت در می آید). کمپرسورها می توانند به نسبت تراکم بیش از 40:1 دست یابند، به این معنی که فشار هوا در انتهای کمپرسور بیش از 40 برابر هوای ورودی به کمپرسور است. با قدرت کامل، تیغه های یک کمپرسور جت تجاری معمولی با سرعت 1000 مایل در ساعت (1600 کیلومتر در ساعت) می چرخند و 2600 پوند (1200 کیلوگرم) هوا در ثانیه می گیرند.
اکنون در مورد چگونگی فشرده سازی هوا توسط کمپرسور صحبت خواهیم کرد.
همانطور که در تصویر بالا مشاهده می شود، فن های سبز رنگی که کمپرسور را تشکیل می دهند به تدریج کوچکتر و کوچکتر می شوند، همچنین حفره ای که هوا باید از آن عبور کند. هوا باید به سمت راست و به سمت محفظه های احتراق موتور ادامه دهد، زیرا فن ها در حال چرخش هستند و هوا را به سمت آن فشار می دهند. نتیجه مقدار معینی از هوا است که از یک فضای بزرگتر به یک فضای کوچکتر حرکت می کند و در نتیجه فشار افزایش می یابد.
انفجار
در محفظه احتراق، سوخت با هوا مخلوط می شود تا انفجار ایجاد شود، که مسئول انبساط است که هوا را وارد توربین می کند. در داخل موتور جت تجاری معمولی، سوخت در محفظه احتراق تا دمای 2000 درجه سانتیگراد می سوزد. دمایی که در آن فلزات در این قسمت از موتور شروع به ذوب شدن می کنند 1300 درجه سانتیگراد است، بنابراین باید از تکنیک های خنک کننده پیشرفته استفاده کرد.
محفظه احتراق وظیفه دشواری را بر عهده دارد که مقدار زیادی سوخت را می سوزاند که از طریق نازل های پاشش سوخت تامین می شود، با حجم زیادی از هوا که توسط کمپرسور تامین می شود و گرمای حاصل را به گونه ای آزاد می کند که هوا منبسط شده و شتاب می گیرد و یک جریان صاف گاز یکنواخت گرم شده این کار باید با حداقل افت فشار و با حداکثر انتشار گرما در فضای محدود موجود انجام شود.
مقدار سوخت اضافه شده به هوا به افزایش دمای مورد نیاز بستگی دارد. با این حال، حداکثر دما محدود به محدوده خاصی است که توسط موادی که پره‌ها و نازل‌های توربین از آن ساخته شده‌اند تعیین می‌شود. هوا قبلاً توسط کار انجام شده در کمپرسور بین 200 تا 550 درجه سانتیگراد گرم شده است و نیاز به افزایش دما در حدود 650 تا 1150 درجه سانتیگراد از فرآیند احتراق را فراهم می کند. از آنجایی که دمای گاز نیروی رانش موتور را تعیین می کند، محفظه احتراق باید بتواند احتراق پایدار و کارآمد را در محدوده وسیعی از شرایط کار موتور حفظ کند.
هوای وارد شده توسط فن که از هسته موتور عبور نمی کند و بنابراین برای احتراق استفاده نمی شود، که حدود 60 درصد از کل جریان هوا را تشکیل می دهد، به تدریج وارد لوله شعله می شود تا دمای داخل محفظه احتراق کاهش یابد. و دیواره های لوله شعله را خنک کنید.
سوخت و هوا - با فشار وارد شده به توربین، فن و کمپرسور را به حرکت در می آورد و از نازل اگزوز خارج می شود که نیروی رانش را فراهم می کند.
بنابراین، توربین وظیفه تامین نیرو برای به حرکت درآوردن کمپرسور و لوازم جانبی را دارد. این کار را با استخراج انرژی از گازهای داغ آزاد شده از سیستم احتراق و گسترش آنها به فشار و دمای کمتر انجام می دهد. جریان مداوم گازی که توربین در معرض آن قرار دارد ممکن است در دمایی بین 850 تا 1700 درجه سانتیگراد وارد توربین شود که دوباره بسیار بالاتر از نقطه ذوب فناوری مواد فعلی ات.
برای تولید گشتاور محرک، توربین ممکن است از چندین مرحله تشکیل شده باشد که هر کدام از یک ردیف پره های متحرک و یک ردیف پره های راهنمای ثابت برای هدایت هوا به دلخواه بر روی پره ها استفاده می کنند. تعداد مراحل به رابطه بین توان مورد نیاز از جریان گاز، سرعت چرخشی که باید در آن تولید شود و قطر توربین مجاز بستگی دارد.
تمایل به تولید راندمان موتور بالا مستلزم دمای ورودی بالای توربین است، اما این باعث ایجاد مشکلاتی می‌شود، زیرا پره‌های توربین برای عملکرد و دوام طولانی مدت در دماهای بالاتر از نقطه ذوب مورد نیاز هستند. این تیغه ها، در حالی که داغ می درخشند، باید به اندازه کافی قوی باشند تا بتوانند بارهای گریز از مرکز را به دلیل چرخش با سرعت بالا حمل کنند.
برای کار در این شرایط، هوای خنک از بسیاری از سوراخ‌های کوچک تیغه خارج می‌شود. این هوا نزدیک به تیغه باقی می ماند و از ذوب شدن آن جلوگیری می کند، اما به طور قابل توجهی از عملکرد کلی موتور کم نمی کند. از آلیاژهای نیکل برای ساخت پره‌های توربین و پره‌های راهنمای نازل استفاده می‌شود، زیرا این مواد در دماهای بالا خواص خوبی از خود نشان می‌دهند.
.