समग्र दबाव अनुपात
वैमानिकी इंजीनियरिंग में, समग्र दबाव अनुपात, या समग्र संपीडन अनुपात, गैस टर्बाइन इंजन के कंप्रेसर 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, कंप्रेसर 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 सामान्य विद्युत जीनक्स बी/75 है, जिसमें चढ़ाई (एरोनॉटिक्स) के अंत में 58 के ओपीआर के साथ क्रूज ऊंचाई (चढ़ाई के शीर्ष) के लिए और समुद्र तल पर उड़ान भरना के लिए 47 है।[3]
उच्च समग्र दबाव अनुपात के लाभ
सामान्यतया, एक उच्च समग्र दबाव अनुपात उच्च दक्षता का अर्थ है, लेकिन इंजन सामान्यतः अधिक वजन करेगा, इसलिए एक समझौता 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 गर्मी ऊर्जा जेट की गति में परिवर्तित हो जाती है, और ऊर्जावान दक्षता में संशोधन होता है।यह इंजन के थ्रस्ट विशिष्ट ईंधन की खपत में संशोधन में परिलक्षित होता है।
जीई उत्प्रेरक में 16: 1 ओपीआर है और इसकी थर्मल दक्षता 40%है, 32: 1 प्रैट और व्हिटनी जीटीएफ में 50%की थर्मल दक्षता है और 58: 1 जीनक्स में 58%की थर्मल 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 संपीड़ित होती है क्योंकि यह संकुचित होता है।जैसा कि हवा कंप्रेसर चरणों के माध्यम से यात्रा करती है, यह तापमान तक पहुंच सकती है जो कंप्रेसर ब्लेड के लिए एक सामग्री विफलता जोखिम पैदा करती है।यह अंतिम कंप्रेसर 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 अक्सर हीटिंग लोड को अधिकतम करने वाली परिस्थितियों में काम करने के लिए मजबूर किया जाता है।उदाहरण के लिए, जनरल डायनेमिक्स F-111 Aardvark को समुद्र तल पर मच 1.1 की गति से संचालित करने की आवश्यकता थी।इन व्यापक ऑपरेटिंग परिस्थितियों के एक दुष्प्रभाव के रूप में, और आम तौर पर पुरानी तकनीक ज्यादातर मामलों में, सैन्य इंजनों में सामान्यतः कम समग्र दबाव अनुपात होते हैं।F-111 पर इस्तेमाल किए गए Pratt & Whitney TF30 का दबाव अनुपात लगभग 20: 1 था, जबकि सामान्य इलेक्ट्रिक F110 और Pratt & Whitney F135 जैसे नए इंजनों ने लगभग 30: 1 में संशोधन किया है।
एक अतिरिक्त चिंता वजन है।एक उच्च संपीडन अनुपात का अर्थ है एक भारी इंजन, जो बदले में चारों ओर ले जाने के लिए ईंधन की लागत 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 |
| Pratt & Whitney 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 मामले में, चार्ज का अधिकतम विस्तार पिस्टन (या रोटर) के यांत्रिक आंदोलन 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 कि ओपीआर हवा के दबाव से सेवन दबाव की तुलना करता है क्योंकि यह कंप्रेसर से बाहर निकलता है, और हमेशा 1 से अधिक होता है (अक्सर बहुत अधिक), जबकि ईपीआर दबाव के लिए दबाव की तुलना करता हैइंजन के टेलपाइप में (यानी, हवा के बाद दहन के लिए इस्तेमाल किया गया है और इंजन के टरबाइन व्हील (एस) को ऊर्जा छोड़ दी गई है, और अक्सर कम बिजली सेटिंग्स में 1 से कम होती है।
रॉकेट इंजन दक्षता का मोटे तौर पर 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
