Motore turbogas (turbogetto)....

[Riki1294]

Salve ragazzi, studiando ingegneria meccanica io ed altri miei amici ci siamo messi in mente di implementare un semplice e rudimentale motore turbogas (un motore a reazione) utilizzando un turbocompressore di una vecchia auto. Dal punto di vista teorico il principio di funzionamento della turbina gas è molto semplice ed anche la modalità per mettere in pratica il ciclo Brayton-Joule. Dopo parecchio tempo di studio termodinamico, fluidodinamico e meccanico dei motori turbogetto non dovrebbe essere impossibile. C'è un piccolo problema: tra il dire ed il fare c'è in mezzo il mare, e i veri ingegneri (non noi studenti che sappiamo tutto solo con i conti sulla carta) ne sanno qualcosa ed è proprio per questo che posto; per avere consigli da qualcuno che sa qualcosa a riguardo. La mia intenzione sarebbe quella di fornire l'energia termica alla turbina per mezzo di una pistola termica (quelle per sverniciare) che ha una portata di aria di 500 l/min a 600°C. La temperatura è perfetta, ma la portata non è paragonabile a quella che riesce a fornire un motore di media cilindrata quandi non si riesce ad ottenere velocità di rotazione elevatissime.... Quandi vorrei collegare il bocchettone di uscita del compressore a quello di ingresso della turbina, interponendo tra i due la fonte di calore, in modo che entri in turbina aria ad elevata temperatura e pressione. Poi si lascia scaricare la turbina nell'ambiente.
Cosa ne dite? C'è qualcuno che può darmi una mano?

 

[renatom]

Salve ragazzi, studiando ingegneria meccanica io ed altri miei amici ci siamo messi in mente di implementare un semplice e rudimentale motore turbogas (un motore a reazione) utilizzando un turbocompressore di una vecchia auto. Dal punto di vista teorico il principio di funzionamento della turbina gas è molto semplice ed anche la modalità per mettere in pratica il ciclo Brayton-Joule. Dopo parecchio tempo di studio termodinamico, fluidodinamico e meccanico dei motori turbogetto non dovrebbe essere impossibile. C'è un piccolo problema: tra il dire ed il fare c'è in mezzo il mare, e i veri ingegneri (non noi studenti che sappiamo tutto solo con i conti sulla carta) ne sanno qualcosa ed è proprio per questo che posto; per avere consigli da qualcuno che sa qualcosa a riguardo. La mia intenzione sarebbe quella di fornire l'energia termica alla turbina per mezzo di una pistola termica (quelle per sverniciare) che ha una portata di aria di 500 l/min a 600°C. La temperatura è perfetta, ma la portata non è paragonabile a quella che riesce a fornire un motore di media cilindrata quandi non si riesce ad ottenere velocità di rotazione elevatissime.... Quandi vorrei collegare il bocchettone di uscita del compressore a quello di ingresso della turbina, interponendo tra i due la fonte di calore, in modo che entri in turbina aria ad elevata temperatura e pressione. Poi si lascia scaricare la turbina nell'ambiente.
Cosa ne dite? C'è qualcuno che può darmi una mano?

Se parliamo di turbina a gas devi fare quello che hai considerato come seconda ipotesi. È la turbina che deve tirarsi dietro il compressore.

Ti rimane il problema dell'avviamento,; ti serve un motore di lancio che porti il gruppo ad un numero di giri tale per cui il compressore fornisca una pressione ne è una portata sufficienti a rendere autosufficiente il sistema.

Ad esempio, notoriamente, il motore della Vespa nacque come motore di lancio dei motori aeronautici Piaggio.

 

[53AR]

Il problema è dove dirigere i gas di scarico, il alto schiaccerebbe le sospensioni, in basso fonderebbe l'asfalto, l'unico è dietro, cosi si prendono 2 piccioni con una fava, distanze di sicurezza e spinta.

 

[Riki1294]

Ok grazie renato. Quello che non riesco a capire è come sia possibile che i motori a combustione interna alternativi delle auto riescano a far partire subito la turbina senza motori di lancio o altri dispositivi del genere. Se non sbaglio la pressione dei gas di scarico all'entrata della turbina è praticamente pari alla pressione estena (leggermente superiore) ed è costante per qualsiasi carico motore..... Quindi i nostri classici motori non hanno neanche bisogno di comprimere l'aria prima di farla espandere nella turbina. Quest'ultima genere lavoro meccanico per il solo effetto di estrarre l'entalpia del gas che nel caso ideale è: Wturbina=h2-h1=cp*(t2-T1). In questa espressione non compare un termine di pressioni.
I dubbi sono quindi 2:
-se investo la turbina con aria a 600° ma ad 1 atmosfera di pressione questa non si muoverà mai?? Richiede per forza aria compressa?
-come i motori alternativi riescono senza problemi a mettere in movimento la girante (forse grazie agli impulsi dell'aria generati dal pistone in fase di scarico)?
Grazie mille anticipatamente!

 

[renatom]

L'entalpia è la somma dell' energia interna con il prodotto pV, quindi il termine di pressione c'è.
Per cedere energia il gas deve espandere e una pressione la deve avere, come infatti avviene quando si apre la valvola di scarico. A quel punto il gas è caldo e in pressione e quindi puoi fare girare la turbina. In sostanza nel caso del turbocompressore, sono i pistoni i del motore a comprimere i gas anche se il compressore del turbocompressore o non labor.

 

[Auto90fan]

Non credo tu possa fare un motore a reazione in modo così rudimentale,
comunque mi pare che Jaguar stia studiando qualcosa del genere, dacci un'occhiata.

 

[renatom]

Non credo tu possa fare un motore a reazione in modo così rudimentale,
comunque mi pare che Jaguar stia studiando qualcosa del genere, dacci un'occhiata.

Quello lo penso anche io.
Quello che forse si può fare è una turbina a gas che gira su un banco.
Si tratterebbe di riprendere l'aria dl compressore e mandarla in turbina inserendo un bruciatore in mezzo.
Poi bisogna risolvere la questione del lancio.

 

[saturno_v]

E' stato gia' fatto parecchie volte, la conversione di turbocompressori in piccoli turbogetti e' abbastanza popolare tra gli aeromodellisti e studenti/appassionati di ingegneria meccanica.

Trovi tantissime risorse online con schemi, metodologie di calcolo, istruzioni passo passo, video, etc...

Puoi iniziare da qui:

http://www.john-tom.com/html/Jet.html

Un paio di video a caso:

https://www.youtube.com/watch?v=Gh34A0b8MrE

https://www.youtube.com/watch?v=R2uKBZvjlHk

C'e' anche chi ha ricavato piccoli turboelica che sono un po piu' complessi per via della presenza di riduttori meccanici.

San Google aiuta sempre ...ci avevo messo mano pure io ma poi ho lasciato perdere per mancanza di tempo.

 

[U235]

Riki come pensate di attuare lubrificazione e gestione della velocità della turbina?

 

[U235]

Il problema è dove dirigere i gas di scarico, il alto schiaccerebbe le sospensioni, in basso fonderebbe l'asfalto, l'unico è dietro, cosi si prendono 2 piccioni con una fava, distanze di sicurezza e spinta.

Non mi pare che voglia adottare questo motore per autotrazione che, in tal caso, non sarebbe propulso dalla spinta dei gas ma ricavando energia dall'albero su cui insistono compressore e girante.

 

[RobyTs67]

Il problema è dove dirigere i gas di scarico, il alto schiaccerebbe le sospensioni, in basso fonderebbe l'asfalto, l'unico è dietro, cosi si prendono 2 piccioni con una fava, distanze di sicurezza e spinta.

Non mi pare che voglia adottare questo motore per autotrazione che, in tal caso, non sarebbe propulso dalla spinta dei gas ma ricavando energia dall'albero su cui insistono compressore e girante.

Sarebbe una soluzione poco efficace.Dovrebbe inserire una seconda turbina sulla quale inserire l'albero di potenza.

http://it.wikipedia.org/wiki/Turboalbero

 

[Riki1294]

Scusate il ritardo nella risposta.... Allora ragazzi, le idee sono tante, ma purtrppo penso anche io che ci siano parecchie difficoltà realizzative.... Volendo, per evitare di realizzare la camera di combustione vera e propria e quindi procurarsi una bombola di gpl e implementare un avviamento tramite candela (che complica di molti il sistema) si può fornire l'energia termica al sistema dall'esterno mediante più sorgenti come fiamme+pistola termica. Il nostro obbiettivo è solo quello di far girare il turbocompressore (più gira e meglio è....)! Sarebbe già tanto arrivare a quello! Ho visto su internet che per aiutare l'avviamento di utilizza un soffiatore per fogliame che evidentemente fa girare a palla il compressore. Mi chiedo comunque con i motori a combustione interna alternativi riescano a mettere in movimento la turbina da soli ed istantaneamente..... Per quanto riguarda la lubrificazione ci sto pensando da parecchi giorni, ma penso proprio che sia l'ultimo dei nostri problemi visto che non è neanche detto che riusciremo a mettere in rotazione il sistema.... In quest'ultimo caso ci attiveremo per salvare la vita al cuscinetto radente!
Dite che sia sufficiente la fornitura di calore dall'esterno? Questo ovviamente rende il motore molto lento nelle variazioni di regime e nell'avviamento ma semplifica di molto il sistema (come nel motore a ciclo stirling).

 

[renatom]

Studi ingegneria meccanica; fai i calcoli.
Stima la portata che serve, il salto metallico e calcola la Potenza termica.
A quel punto vedi se è possibile con uno scambiatore. A occhio la vedo dura, ma non so.

 

[Riki1294]

Allora ragazzi, oggi sono stato da un demolitore della mia città che venerdì scorso si era impegnato di recuperarmi un turbocompressore. Mi ha proposto un turbo di una vecchia ford focus 1.8 tddi 90cv del 2000 assucirandomi che il prodotto fosse funzionante anche se è tanto tempo che il motore non viente messo in moto. A tatto ho notato che la rotazione delle giranti è un po' difficoltosa, secondo me in maniera eccessiva.... Secondo lui è normale (non è un meccanico però) e mi ha fatto vedere altri turbocompressori che però non da per poco ed effettivamente la rotazione dell'albero del turbocompressore semra più facilitata.... Non vorrei dagli quei 20? per poi non riuscire a realizzare il mio lavoretto perchè il cuscinetto è inchiodato.... Mi ha detto di ripassare a fine settimana che prova a riguardare in giro se ha dell'altro.... Voi cosa ne pensate? Qualcuno sa quale deve essere la coppia resistente che oppone un turbocompressore funzionante alla sua rotazione?

 

[RobyTs67]

Tempo fa avevo letto qualcosina sull'argomento.
A parte che la spinta ottenuta e irrisoria tutti usavano turbine da motore benzina e sconsigliavano quelle per motori diesel.