Vår är temperaturskillnader hanterade i en jetmotor?
Med grafen i detta svar är temperaturen ganska hög i en jetmotor, ännu större så många metalls smältpunkt . Jag förstår högkärnatemperaturen är effektiv . En jetmotor är konstruerad för att arbeta i flera timmar vid den höga temperaturen.
Vidare kan motorn (det vill säga gå från omgivningstemperaturen överallt i motorn till mer än 1500 ° C i förbränningskammaren medan temperaturen inte förändras signifikant vid det första lågtryckskompressionssteget) vara ganska stressfull för material .
Min fråga finns i två delar:
- Hur hanteras hög temperatur, särskilt i förbränningskammaren och högtrycksturbinen? Jag läste någonstans att turbinen kan kylas av luft som flyter inuti knivarna men jag kan inte hitta referensen. Jag undrar också varifrån denna kylluft kommer från.
- Hur hanteras spänningen på materialet på grund av temperaturen (mellan full dragkraft och avstängning, och kanske vid byte av tryck i mid-flight) hanteras?
1 svar
1. Förbränningskammaren
Temperaturen här styrs vanligtvis genom utformning av kammarformen, i synnerhet den plats där förbränning sker mot luftflödet.
Bild källa
I bilden ovan kan du se att bränsleledningen (2) slutar i ett munstycke. Munstycket kommer att driva bränslet i små droppar för att öka ytan och skynda förbränningen.
Indikerad med (6) är istället huvudluftshålen: den svala luften som kommer från kompressorn (på vänster sida) går in i kammaren med högt tryck från dessa hål. Observera att hålen är fördelade i ett ringformat mönster: högtrycksluft kommer in från alla sidor av kammaren.
-
Resultatet är att flammen inte direkt kommer att röra vid väggarna på kammare blev vi av med ledande värmeöverföring.
-
Convective är ett icke-problem: cool luft håller på att komma och varm luft går in i turbinen.
-
Radiativ värmeöverföring kan vara ett problem, men den nya luften inkommande kommer att kyla väggarna via ledning.
Motorn kan således springa utan att förbränningskammaren smälter. Observera att användningen av specifika material förbättrar förhållandena avsevärt, eftersom högre temperaturer kan tolereras och därmed uppnås bättre effektivitet.
2. Turbinens kylluft
Luften blöts vanligen från kompressorns stadium, vanligtvis ett högtryckssteg, på samma sätt som för luften som används för passagerarutrymmet.
3. Termiska påfrestningar
en. Kort sikt
Under varaktigheten av ett flyg kommer värmen att värmas upp när motorn är påslagen och svalna i slutet av flygningen. Mellanvariationer har ingen signifikant inverkan.
Även den ursprungliga uppvärmningen och slutkylningen utgör inte ett signifikant problem. Den enda effekt som ska beaktas är att de roterande hetbladen blir något längre: ett speciellt material placeras på motstående stationär sida så att gapet är minimalt under drift och förlusterna på grund av luften som går runt knivarna (i stället av dem) reduceras.
b. Förlängd
Den mest problematiska aspekten här är den så kallade "krypningen": knivarna, efter långvarig användning, tenderar att ändra form, eftersom de tenderar att vara smidigare vid höga temperaturer, precis när de är under hög dragbelastning. Detta blir ett problem under en motors livstid, inte under en enda flygning.
För att mildra detta problem tillverkas bladen idag som enstaka kristaller: varje blad är ett enda massivt metallblock och består inte av många små kristaller som de metallverktyg vi använder varje dag. Detta beror på att under dragbelastningen kan var och en av kristallerna glida över sina grannar (och höga temperaturer underlättar detta) förändrar bladets form. För att visualisera det, tänk på ett gummiband som inte går tillbaka till sin ursprungliga form.
Med en enda kristall förhindras detta glidning, vilket ger mer styrka till bladet.
Läs andra frågor om taggar temperature jet-engine Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna