समग्र दबाव अनुपात
वैमानिकी इंजीनियरिंग में, समग्र दबाव अनुपात, या समग्र संपीडन अनुपात, गैस टर्बाइन इंजन के संपीडन के सामने और पश्च भाग पर मीपे गए ठहराव दबाव का अनुपात है। शब्द संपीडन अनुपात और दबाव अनुपात का उपयोग परस्पर उपयोग किया जाता है।[1] सीधे सार्थक शब्दों में कथित तौर पर संपीडन अनुपात का अर्थ है, समग्र चक्र दबाव अनुपात जिसमें सेवन रैम सम्मिलित है।[2]
समग्र दबाव अनुपात का इतिहास
प्रारम्भिक जेट इंजनों में कंप्रेशर्स के निर्माण की अशुद्धियों और विभिन्न भौतिक सीमाओं के निर्माण के कारण सीमित दबाव अनुपात निहित थे। उदाहरण के लिए, द्वितीय विश्व युद्ध से जंकर्स जुमो 004 का समग्र दबाव अनुपात 3.14: 1 था। तत्काल युद्ध के बाद के स्नेकमा अतर (SNECMA ATAR) ने इसे साधारण रूप से 5.2: 1 में संशोधित कर दिया।सामग्री में संशोधन, संपीडन ब्लेड, और विशेष रूप से कई अलग-अलग घूर्णी गति के साथ मल्टी-स्पूल इंजनों का प्रारम्भ, अधिक दबाव अनुपात आधुनिक समय में बहुत साधारण हो गया है।
आधुनिक सिविलियन इंजन सामान्यतः 40 और 55: 1 के बीच काम करते हैं। उच्चतम इन-सर्विस सामान्य विद्युत जीनक्स बी/75 है, जिसमें चढ़ाई (एरोनॉटिक्स) के अंत में 58 ओपीआर के साथ क्रूज ऊंचाई (चढ़ाई के शीर्ष) के लिए और 47 ओपीआर समुद्र तल पर उड़ान भरने के लिए है।[3]
उच्च समग्र दबाव अनुपात के लाभ
सामान्यतया, एक उच्च समग्र दबाव अनुपात दक्षता का अर्थ है, लेकिन इंजन सामान्यतः अधिक वजन निर्धारित करेगा, इसलिए एक समाधान होता है। एक उच्च समग्र दबाव अनुपात जेट इंजन पर फिट किए जाने वाले एक बड़े क्षेत्र अनुपात नोजल की अनुमति देता है।इसका मतलब यह है कि अधिक ऊष्मीय ऊर्जा जेट की गति में परिवर्तित हो जाती है, और ऊर्जावान दक्षता में संशोधन होता है। यह इंजन के प्रणोद विशिष्ट ईंधन की खपत हेतु संशोधन में परिलक्षित होता है।
जीई उत्प्रेरक में 16: 1 ओपीआर है और इसकी ऊष्मीय दक्षता 40% है, 32: 1 प्रैट और व्हिटनी जीटीएफ में 50% की ऊष्मीय दक्षता है और 58: 1 जीनक्स में 58% की ऊष्मीय दक्षता है।[4]
उच्च समग्र दबाव अनुपात के नुकसान
आधुनिक डिजाइनों में दबाव अनुपात पर प्राथमिक सीमित कारकों में से एक यह है कि हवा संपीडित होती है क्योंकि यह संकुचित होता है। जैसा कि हवा संपीडन चरणों के माध्यम से संचरण करती है, यह उस तापमान तक पहुंच सकती है जो संपीडन ब्लेड के लिए एक सामग्री के लिए विफलता की समस्या उत्पन्न करती है। यह अंतिम संपीडन चरण के लिए विशेष रूप से सच है, और इस चरण से आउटलेट तापमान इंजन डिजाइनों के लिए योग्यता का एक सामान्य आंकड़ा है।
सैन्य इंजन को प्रायः हीटिंग लोड को अधिकतम करने वाली परिस्थितियों में काम करने के लिए विवश किया जाता है। उदाहरण के लिए, जनरल डायनेमिक्स F-111 आर्डवर्क को समुद्र तल पर 1.1 मैक की गति से संचालित करने की आवश्यकता थी। इन व्यापक संचालन परिस्थितियों के एक दुष्प्रभाव के रूप में, और सामान्यतः पुरानी तकनीक ज्यादातर सन्दर्भों में, सैन्य इंजनों में सामान्यतः कम समग्र दबाव अनुपात होते हैं। F-111 पर परीक्षण किए गए प्रैट और व्हिटनी TF30 का दबाव अनुपात लगभग 20: 1 था, जबकि सामान्य इलेक्ट्रिक F110 और प्रैट और व्हिटनी F135 जैसे नए इंजनों ने लगभग 30: 1 में संशोधन किया है।
एक अतिरिक्त चिंताजनक तथ्य उसके भार से सम्बंधित है। एक उच्च संपीडन अनुपात का अर्थ है एक भारी इंजन, जो बदले में चारों ओर ले जाने के लिए ईंधन की लागत समुचित करता है। इस प्रकार, एक विशेष निर्माण तकनीक और उड़ान योजनाओं के सेट के लिए एक इष्टतम समग्र दबाव अनुपात निर्धारित किया जा सकता है।
उदाहरण
| Engine | Overall pressure ratio | Major applications |
|---|---|---|
| General Electric GE9X | 60:1 | 777X |
| Rolls-Royce Trent XWB | 52:1 | A350 XWB |
| General Electric GE90 | 42:1 | 777 |
| General Electric CF6 | 30.5:1 | 747, 767, A300, MD-11, C-5 |
| General Electric F110 | 30:1 | F-14, F-15, F-16 |
| प्रैट और व्हिटनी TF30 | 20:1 | F-14, F-111 |
| Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 | 15.5:1/80:1 supersonic[5] | Concorde |
अन्य समान शब्दों से अंतर
इस शब्द को पारस्परिक इंजनों पर लागू अधिक परिचित शब्द संपीडन अनुपात के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए।संपीडन अनुपात संस्करणों का अनुपात है। ओटो चक्र पारस्परिक इंजन के प्रकरण में, आवेश के द्वारा अधिकतम विस्तार पिस्टन (या रोटर) के यांत्रिक गतिविधि द्वारा सीमित है, और इसलिए संपीडन को केवल पिस्टन के साथ सिलेंडर की मात्रा की तुलना करके मापा जा सकता है। इसकी गति के ऊपर और नीचे ओपन एंडेड गैस टरबाइन के बारे में भी यही सच नहीं है, जहां परिचालन और संरचनात्मक विचार सीमित कारक हैं। फिर भी, दो शब्द समान हैं कि वे दोनों एक ही वर्ग के अन्य इंजनों के सापेक्ष समग्र दक्षता का निर्धारण करने का एक त्वरित तरीका प्रदान करते हैं।
इंजन दबाव अनुपात (ईपीआर) ओपीआर से भिन्न होता है, ओपीआर हवा के दबाव से सेवन दबाव की तुलना करता है क्योंकि यह संपीडन से बाहर निकलता है, और सदैव 1 से अधिक होता है (प्रायः बहुत अधिक), जबकि ईपीआर दबाव के लिए दबाव की तुलना करता है, इंजन के टेलपाइप में (अर्थात, हवा के बाद दहन के लिए उपयोग किया गया है और इंजन के टरबाइन व्हील (S) को ऊर्जा छोड़ दी गई है, और प्रायः सेटिंग्स में बिजली 1 से कम होती है।
रॉकेट इंजन दक्षता का मुख्य रूप से समतुल्य माप चैम्बर प्रेशर/निकास दबाव है, और यह अनुपात अंतरिक्ष शटल मुख्य इंजन के लिए 2000 से अधिक हो सकता है।
यह भी देखें
- ब्रेटन साइकिल
- कार्नोट चक्र
- संक्षिप्तीकरण अनुपात
- इंजन दबाव अनुपात (ईपीआर)
संदर्भ
- ↑ "The aircraft Gas Turbine Engine and its operation" P&W Oper.Instr.200, United Technologies Pratt & whitney December, 1982, p.49
- ↑ http://www.ulb.tu-darmstadt.de/tocs/210525592.pdf p.695
- ↑ Bjorn Fehrm (October 28, 2016). "Bjorn's Corner: Turbofan engine challenges, Part 1". Leeham News.
- ↑ Bjorn Fehrm (June 14, 2019). "Bjorn's Corner: Why hybrid cars work and hybrid airliners have challenges". Leeham News.
- ↑ Concorde: story of a supersonic pioneer By Kenneth Owen
