Первый пост темы: smoker Post:
#292996 От:08.03.2011 (14:24)
Рустем68 Пост:
292679 От 07.Mar.2011 (10:05)
Дейсвительно есть огромное желание собрать двигатель, но не просто для доказательства с.е. а для практического использования то есть мощностью примерно 10 кВт, не большого размера и с оборотами 2 - 3 тыс.
Хорошо, для начала рассмотрим более простую конструкцию (извиняюсь не художник). Практически это две трубы вертикальная осевая и горизонтальная заглушенная с торцов , в качестве сопла рассматривается обычное отверстие (пока не буду касаться практических вопросов, как например, изначально конструкция будет заполнена водой, а просто примем этот факт что в ней уже есть вода) Сразу скажу для 10квт этот вариант будет не оптимален я бы его условно оценил до 1квт. Для 10 квт вместо горизонтальной трубы лучшие параметры даст пустотелый диск с перегородками для сцепления с водой или не две а более 4 , 6 , 8 радиальных труб в зависимости от того, что вам покажется проще в изготовлении. Если необходима еще большая мощность при максимуме компактности, например двигатель для авто то самой оптимальной формой будет конус, это обусловлено сечением подводимого потока к соплам исходя из неразрывности потока sv=sv, увеличивая сечение подводимого к соплу потока и уменьшая сечение сопла мы увеличиваем гидростатическое давление перед соплом и тем самым увеличиваем скорость струи и одновременно уменьшаем динамические потери подводимого потока. При помощи конуса сечение подводимого потока можно сделать неизменным.
Итак первое важное условие Sсопла<<S трубы. Сечение сопла во много раз меньше сечения подводящей трубы.
Для расчета скорости струи можно воспользоваться формулами автора вот этой статьи, за что ему спасибо:
[ссылка]
Возможно вы её имели ввиду говоря о невозможности иметь скорость струи больше скорости сопла, я с этим полностью согласен.
Чисто логически соблюдая зсэ скорость струи может равняться скорости сопла, соблюдая зси не может ровняться, а всегда будет меньше.
Если бы автор не вбил себе в голову, что непременно нужно скорость струи больше скорости сопла, а просто рассчитал полезную тягу сопла по своим данным ,то его выводы были бы совсем другие.
В статье есть таблица по которой можно оценить «КПД струи» я воспользуюсь этим параметром для ясности и дальнейшей простоты расчета. Это отношение кинетической энергии массы воды отбрасываемой относительно сопла к кинетической энергии этой же массы имеющую скорость сопла.
Результат интересный хотя и логичный:
Хорошая новость: КПД почти не зависит от линейной скорости сопла , конечно энергии разные, но так сказать струяобразование 😀 происходит одинаково на малых и больших скоростях сопла.
Плохая новость: КПД падает с уменьшением радиуса орбиты сопла. Это связано с отношением радиусов орбиты сопла и водозаборной трубы, как вы понимаете она не может быть нулевой
Оценка «КПД струи» из таблицы такая:
R радиус орбиты сопла в метрах.
R= 0.5м КПД =92%
R=0.2м КПД=81%
R=0.1м КПД=65%
Конечно это просто оценочный вариант , но явно видно что уменьшая радиус орбиты сопла мы будем уменьшать и скорость струи и естественно мощность сопла.
Придется искать компромисс между маленьким неэффективным и большим громоздким.
Возьмем среднее: R орбиты сопла=0.2м
Сечение сопла: как я уже писал Sсопла<<S трубы , но во-первых в слишком маленьком сопле будет действовать вредный капиллярный эффект , а во-вторых, что еще более важно маленькое сопло не обеспечит приличный массовый расход от которого линейно зависит мощность сопла. А увеличение сечения сопла влечет за собой увеличение подводящей трубы , массы ротора и аэродинамических потерь. Приходится всегда чем-то жертвовать…
Возьмем диаметр сопла 5мм. Сечение будет Sсопла=PI*R^2=19.63мм^2
В качестве подводящей трубы возьмем водопроводную трубу диаметром 25мм сечение которой Sтрубы=PI*R^2=490,87мм^2
Сопло будет в 25раз меньшего сечения во столько же раз скорость потока в трубе будет меньше скорости потока в сопле. Думаю этого достаточно, и будут варианты поиграться увеличивая сечение сопла (автор статьи использовал разность сечений в 10 и 20 раз для идеальной жидкости без потерь это уже не имело разницы, для реальной надо пробовать)
Для расчета возьмем данные из таблицы по ссылке выше:
Частота вращения: f = 3000 об/мин=50 об/сек.
Линейная скорость сопла: v= 2*PI*Rорбиты сопла*f = 62,83 м/сек
Скорость потока в сопле «скорость струи» u = 48,66м/сек. (КПД 60% от линейной скорости)
Расчетная скорость потока в сопле по таблице 56,6 м/сек для идеальной жидкости, КПД струи при этом 81%. Я решил уменьшить КПД струи до среднепотолочных 60% идеальной жидкости у нас все таки нет.
Массовый расход жидкости m=S( сечение сопла перевести в м^2)*u (скорость струи)*p (плотность жидкости вода p=1000) = 0.955 кг/сек .
Мощность потерь Nпотерь= E/t (Дж/секунду) = m(массовый расход)* v ^2 (скорость сопла в квадрате) / 2= 1886,31 Вт. Другими словами перед тем как жидкость будет выброшена в сопло она приобретет линейную скорость этого сопла, вместе с массой жидкости будет выброшена и энергия потраченная на её разгон, рассчитываем исходя из ЗСЭ.
Сила тяги сопла F =m (массовый расход) * u (скорость струи)= 46,509 Н
Полезная мощность сопла Nполезная =F(сила тяги) * v(скорость сопла) = 2922,27 Вт
Полная мощность сопла N= N(полезная)-N(потерь) = 1035,95 Вт.
Вот такую мощность чистейшей свободной энергии выдаст одно сопло диаметром 5мм на радиусе орбиты 20см при 3000об/мин Не знаю на что рассчитаны водопроводные трубы, но гидростатическое давление при таких оборотах порядка 19атм 
А теперь посмотрим на полную мощность одного сопла 5мм на его радиусе орбиты 20см на других оборотах:
2500 об/мин = 599,5Вт
2000 об/мин = 306,9Вт
1500 об/мин = 129,4Вт
1000 об/мин = 38,36Вт
500 об/мин = 4,8 Вт
Определенно раскрутив эту кухню до оборотов когда полная мощность сопл превысит мощность механических и прочих потерь в районе 1000-1500 об/мин система будет далее раскручиваться сама.
Теперь для 10 квт при радиусе орбиты сопл 20 см.
При 2000 об/мин общее сечение всех сопл будет около 400 мм^2
С сечением подводимого потока нужно еще разбираться на практике, но определенно раз в 10 больше те около 4000 мм^2 ( данные для КПД струи 60% возможно слишком занижен в реале может выдать больше )
10 квт при радиусе орбиты сопл 20 см.
при 3000 об/мин общее сечение всех сопл 122,7 мм^2 , и соответственно подводимое сечение потока если 10 крат достаточно 1227 мм^2
Парадокс тяги максимально эффективен, когда скорость струи равна скорости сопла, в этом случае полезная мощность сопла будет в два раза больше мощности потерь к этому и надо стремится .
Не советую делать это дома, это непременно вас убьет или покалечит, без предохранительных клапанов система однозначно уйдет в разнос, мое дело предупредить 😏
С ув. Сергей.
