Вопрос к специалистам по паровым/газовым турбинам:

Необходимо спроектировать модель реактивного авиадвигателя с паротурбинным приводом и встроенным конденсатором пара в масштабе. Мощность турбины порядка 50-100 кВт. Выхлоп паровой турбины должен полностью конденсироваться за счет воздуха прокачиваемого вентилятором низкого давления. Необходимо расчитать параметры турбины, редуктора, вентилятора и конденсатора пара, а также скорость и массу воздуха покачиваемого через сопло.



В качестве примера используются данные парового реактивного авиадвигателя Pratt&Whitney 1951 года:

Расчетная крейсерская тяга двигателя - 13.6 тонн при скорости полета Мах 0.9 (1100 км/ч) на малых высотах.
Расчетные параметры воздухозаборника: динамическое давление 1.65 атмосфер, температура воздуха - 62 С.Массовый расход воздуха - 1588 кг/с.
Диаметр трехступенчатого компрессора низкого давления (степень сжатия -1.234 ед) - 2.975 метра, частота вращения 2110 об/мин.
Привод воздушного компрессора от четырехступенчатой паровой турбины 49100 лс/20000 об/мин через понижающий редуктор 1/9.5.
Диаметр ротора паровой турбины - 30.5 см
Параметры пара:
На входе в турбину- 340 атмосфер, 533С;
На выходе из турбины - 29 атмосфер, 230 С.
Параметры воздуха после компрессора: давление -1.98 атмосфер, 86 С.
Сжатый в компрессоре воздух расширяется в диффузоре ( эффективность-0.975) и далее проходит через теплообменник в котором нагревается за счет охлаждения и конденсации пара из паровой турбины.
Параметры теплообменника:
Площадь поперечного сечения - 12.54 кв.м.
Диаметр- 4 м, длина- 5.8 м
Эффективность теплопередачи - 77%
Гидравлическое воздушное сопротивление -0.955
Температура конденсационной воды - 230 С, расход 97 кг/с.
Конденсационный насос с приводом от вспомогательной паровой турбины 7930 лс( расход пара - 13 кг/с)
Параметры воздуха на срезе реактивного сопла:
Давление 1.9 атмосфер, температура - 202 С.
Скорость реактивной струи - 390 м/с
Скорость полета -306 м/с
Тяга 13600 кг.
Тяговая мощность - 40792 кВт (55000 лс).
Основной источник энергии для парогенератора - реактор мощностью 410000 кВт.
Паропроизводительность - 194 кг/с.
Количество двигателей самолета - 2
Вес одного двигателя - около 10000 кг, из них около 5000 кг - паровой теплообменник из нержавеющей стали.
Общая тяговая мощность 81584 кВт (110000 лс)
Тяговый кпд преобразования тепловой энергии в полезную работу на крейсерской скорости 1100 км/ч - 19.9%.

Т.е. самолет расходует 698 тонн воды в час? А берёт её из облаков?
Топливо для авиадвигателя дрова и сушеный кизяк?

без градирни не полетит и вагон с водой(лучше взять из Рыбинского водохранилища) еще нужен.

С паровозом не путаете?

Два паровых авиадвигателя планировалось использовать на атомолете весом 200 тонн. Время работы на полной мощности не менее 1000 часов. Запас воды был небольшой - меньше 20 т, по этому за час вода прокачивалась через паровой котел около
40 раз.

Вопрос был про расчет лабораторной установки с подачей пара от промышленного парового котла.
Это устройство можно назвать воздуходувкой с приводом вентилятора от паровой турбины противодавления и подогревом воздуха за счет тепла от конденсатора пара с температурой 100-250С. Или паровым калорифером с паровым приводом.
Цель работы - практически проверить возможность работы паровой турбины, конденсатора пара и вентилятора в одном устройстве без выпуска пара в атмосферу.

как здорово. А с самим реактором, его весом и размещением его на этом везделете атомном уже нет проблем?

Вес реактора от 25 до 35 процентов взлетного веса.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

и что сменилось с тех времен- реактор при падении самолета уже безопасен?
http://www.airwar.ru/enc/xplane/tu95lal.html
или просто в гугле ТУ119 или ТУ-95ЛАЛ

Теория паровых турбореактивных авиадвигателей разработана около 70 лет назад. Теоретические выводы подтверждают осуществимость таких устройств. Но на практике ни один паровой авидвигатель не был построен и испытан.

Сейчас конечно эти двигатели пригодны только для гоночных самолетов для установления рекордов скорости.


В промышленности это устройство можно использовать как калорифер с температурой нагрева 150-250С без применения электропривода большой мощности (1000-10000 кВт).

Поютубьте, паровые двигатели замкнутого цикла не такая уж и редкость. В вашем случае всё то же самое, только нагреватель и охладитель помощнее. Физика вся остаётся нетронутой.

Этот тип двигателя - модернизированный мотокомпрессорный авиадвигатель. Вместо поршневого мотора - паровая турбина (водяная, ртутная, натриевая), а вместо форсажной камеры- теплообменник-конденсатор пара. Так как конденсатор пара продувается мощным потоком сжатого воздуха, то можно использовать его тепло для увеличения тяги на 20-40%, а также обеспечить полную конденсацию пара на взлете когда радиаторы в крыльях неэффективны.