Kinetisk flödesenergi

Diskussioner för erfaret folk
Erland Cox
Topplocks-guru
Inlägg: 6965
Blev medlem: mån okt 15, 2007 10:00 pm
Ort: Lund
Kontakt:

Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Erland Cox »

Här kan vi diskutera hur mycket tryckskillnad vi kan skapa med kinetisk energi.
Och gärna då på ett vetenskapligt sätt med beräkningar och med god ton.
Formeln ser ut såhär (massan X hastigheten X hastigheten) /2.
Jag har nån annan formel för vattenpelare på min flödesbänkssida men jag ser när jag börjar räkna vad som funkar.
Eftersom Bernoullis teorem säger att vi byter tryck mot hastighet så tror jag att vi kan anta att tryckhastigheten i flödets riktning
ökar lika mycket över atmosfärstryck som det statiska trycket kommer att gå under atmosfärstryck.
Det borde då bli ejektorverkans tryck.
Är det nån som kan ett bättre sätt så visa det gärna.

Erland
Erland Cox
Topplocks-guru
Inlägg: 6965
Blev medlem: mån okt 15, 2007 10:00 pm
Ort: Lund
Kontakt:

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Erland Cox »

Jag tror att det blir lättast att använda denna formeln:

Bild

Jag kortar ner den lite V = 1,291 X roten ur ( 3,46 X PV)

PV = V X V / 5,77.
Säg att hastigheten är 120 meter per sekund på insug. PV = 2496Pa vilket är 0,0246 bar.

Om temperaturen är 900 grader på avgas så är ljudhastigheten ungefär den dubbla så vi kan använda 240 m/sek i minsta arean.
Nu kommer inte hastigheten att vara 240m/sek nere i kollektorn som är större men jag provar 240 m/sek och får 9982Pa, 0,0986 bar.
Jag ska kolla hastigheterna i ett simuleringsprogram men om Mach 0,625 var max hastighet så blir det 425 m/sek i minsta arean.
Och det blir 0,3 bar. Eftersom amplituden är direkt proportionell mot arean om jag nu inte har fel gällande det så kan man prova olika areor.
Volvo 38mm:s avgasventil med 33mm under sätet mot steg 3 grenrör ID. 41,5-48-60.
0,19 bar i första steget, 0,14 bar vid andra steget som kan skapa ejektorverkan och 0,09 bar i sista kollektorn.

Det finns folk på forumet som är mycket bättre på matte än mig och ni får gärna rätta om jag har räknat fel.
Vad jag inte tog hänsyn till nu när jag räknade lite snabbt är densitetsminskningen av temperaturökningen som också påverkar formeln
och minskar trycket på avgas.
Ska titta på det senare.

Erland
psa
För mycket laddtryck
Inlägg: 319
Blev medlem: lör apr 21, 2012 9:21 pm

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av psa »

Här är en sida jag vet att jag gick igenom för många år sen, han var också medlem i det nu nedlagda Macdizzy forumet. Tyvärr är hans hemsida lite rörig, men denna sidan har flera länkar längst ner till bla mattematiken (vilket kan vara intressant här).
Det är värt att lägga lite tid och söka igenom hans webbsida om man orkar.
http://www.dragonfly75.com/motorbike/ECtheory.html
Erland Cox
Topplocks-guru
Inlägg: 6965
Blev medlem: mån okt 15, 2007 10:00 pm
Ort: Lund
Kontakt:

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Erland Cox »

Intressant, ska läsa igenom den sen.
Men först porta Perkins V8 diesel.

Erland
whilliam
Forumsberoende
Inlägg: 1695
Blev medlem: fre jul 31, 2015 11:30 pm
Ort: Joachim Whilliam Brandin. Björklinge

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av whilliam »

Fortsätter med "ejektorverkan" här i stället eftersom det passar betydligt bättre än i motorbyggartråden.
Här är den länk som Erlade ut angående avgas: http://www.epi-eng.com/piston_engine_te ... nology.htm
I den länken står det (bland annat) så här: "The primaries converge into a nozzle area which is larger than the primary area but smaller than the final collector size. That keeps the gas velocity up for a bit longer, helping to scavenge neighboring pipes,"

"gas velocity" står för flödets hastighet och enligt länken så hjälper det alltså till med att tömma närliggande cylindrar (utöver vad själva pulsen gör)
Sådana här fenomen är komplicerade (har jag hävdat mången gång) och det gäller att tänka på allt när man funderar på hur det hänger ihop (inte "fastna" på ett visst "grundläggande tänk" och sedan utesluta allt annat)

Erland svarade då att Kadenacy effekter för tömning av cylindern motbevisades för över 60 år sedan, detta hör dock inte till saken - eftersom detta inte handlar om Kadenacy effekt (det handlar om ejektorverkan) och den uppstår så länge det är tillräcklig skillnad på flödeshastigheten i piporna (och så länge det kompressibla mediet klara att ta till vara på energin, hinner ta till vara på den, kanske är mer korrekt)

Observera att flödet är en sak (även om det pulserar) och puls är något annat - bägge finns samtidigt i samma rör och de arbetar både separat och förenat.
Erland Cox
Topplocks-guru
Inlägg: 6965
Blev medlem: mån okt 15, 2007 10:00 pm
Ort: Lund
Kontakt:

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Erland Cox »

Jag tror att jag har räknat fel ovan så jag provar igen:

The dynamic pressure in a fluid flow can be expressed as

pd = 1/2 ρf v2 (1)

where

pd = dynamic pressure in fluid (Pa, psf (lb/ft2))

ρf = density of fluid (kg/m3, lb/ft3)

v = fluid velocity (m/s, ft/s)

1 Pa = 10-6 N/mm2 = 10-5 bar = 0.1020 kp/m2 = 1.02x10-4 m H2O = 9.869x10-6 atm = 1.45x10-4 psi (lbf/in2)
1 psf (lbf/ft2) = 47.88 N/m2 (Pa) = 0.006944 lbf/in2 (psi)

Lufts densitet 1,25kg per kubikmeter.

Pd = (1,25 X 120 X 120) /2
Pd = 8882 pa, 0,089 bar i minsta arean.
Vid maxhastighet i kanalen Mach 0,625 = 28223Pa, 0,278 bar.

Densiteten är direkt proportionell mot temperaturen i kelvin och gasen är ej längre luft.
Om den är koldioxid så väger den 1,98 kg / kubikmeter.
Densiteten vid 900 grader är 25% av densiteten vid 20 grader.
Vid 240m/sek i minsta arean= 14256Pa, 0,14 bar.
Vid chokehastighet i minsta arean 44704Pa, 0,441 bar.

Om vi tar 0,14 bar i minsta arean på avgas som är vad vi dimensionerar för så får vi med ID. 41,5-48-60:
0,11 bar i primärröret, 0,066 bar i sekundärröret och 0,044 bar i slutkollektorn.

Om vi jämför det med tryckdiagrammet nedan:

Bild

Innan insug stänger så har vi 1,6 bar. 0,09 av detta är från kinetisk energi.
Sen har vi max hastighet på gaserna in vid ca 75 grader efter TDC på insug och den hastigheten sjunker mot ventilstängning.
Jag räknar på medelhastigheten.
När det gäller avgas måste jag tänka vidare men om man jämför med 0,14 bar vid ventilen i kinetisk energi så fick vi ett undertryck på
0,6 bar vid avgasventilen.

Den kinetiska energin gav i denna beräkning 15% av trycket på insug och 23% av trycket på avgas fast avgas måste jag fundera över.
Min beräkning antar en perfekt trycköverföring av all hastigheten i kollektorn upp till ventilen utan förluster så den är mindre.
Med tanke på detta, vad dimensionerar vi för, ejektorverkan eller tryckpulser?

Erland
whilliam
Forumsberoende
Inlägg: 1695
Blev medlem: fre jul 31, 2015 11:30 pm
Ort: Joachim Whilliam Brandin. Björklinge

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av whilliam »

Erland, jag tror du missar det viktigaste av alltihop. Både ejektorverkan och pulser kan jobba tillsammans OCH var för sig.
Lämpligt är då att lägga ejektorverkan på de lägre varvtalen där den är mest effektiv (störst hastighetsskillnad mellan piporna) och låta pulsavstämningen jobba fullt ut på de varvtal där den gör mest nytta.

Diagrammet du visar ovan kanske är på 7500rpm och då kan ejektorverkan ändå inte påverka nämnvärt (det är dess natur) men på ett lägre varvtal (kanske 4500) så kan den hjälpa till.

Ejektorverkan kräver ingen avstämd längd eftersom den bara bygger på hastighetsskillnad mellan piporna.
Erland Cox
Topplocks-guru
Inlägg: 6965
Blev medlem: mån okt 15, 2007 10:00 pm
Ort: Lund
Kontakt:

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Erland Cox »

Men om du lägger ejektorverkan på de låga varvtalen så har du ju ingen gashastighet. m v2 /2.
Eftersom hastigheten var det avgörande för energin så undrar jag hur du har tänkt få det att fungera?
Och nej, jag har inte missat något. Kinetisk energi finns i all rörelse.

Erland
whilliam
Forumsberoende
Inlägg: 1695
Blev medlem: fre jul 31, 2015 11:30 pm
Ort: Joachim Whilliam Brandin. Björklinge

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av whilliam »

Gashastigheten finns där eftersom flödet kommer som en puls (stötvis) man måste tänka på alla faktorer för att få det att "gå ihop" :thumbright:
Vad jag tänkte mig att du missade var att du försöker få till en jämförelse med ett diagram där det är perfekt pulsavstämning.
Erland Cox
Topplocks-guru
Inlägg: 6965
Blev medlem: mån okt 15, 2007 10:00 pm
Ort: Lund
Kontakt:

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Erland Cox »

Nu får du bestämma dig för om det är pulser eller flöden som styr din ejektorverkan.
Mest gasflöde per cykel finns vid max vrid men mest gasflöde per tidsenhet finns vid max effekt.
Om motorn har 240 m/sek i minsta arean ut vid 7000 varv så har den ungefär hälften vid 3500 och en fjärdedel vid 1750.
0,035 bar i minsta arean vid 3500 och 0,01 bar i slutkollektorn.
0.0088 bar i minsta arean vid 1750 och 0,0026 bar i slutkollektorn.
Den kinetiska energin ökar exponentiellt med varvtalet.

Erland
Erland Cox
Topplocks-guru
Inlägg: 6965
Blev medlem: mån okt 15, 2007 10:00 pm
Ort: Lund
Kontakt:

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Erland Cox »

psa skrev: tis sep 21, 2021 4:28 pm Här är en sida jag vet att jag gick igenom för många år sen, han var också medlem i det nu nedlagda Macdizzy forumet. Tyvärr är hans hemsida lite rörig, men denna sidan har flera länkar längst ner till bla mattematiken (vilket kan vara intressant här).
Det är värt att lägga lite tid och söka igenom hans webbsida om man orkar.
http://www.dragonfly75.com/motorbike/ECtheory.html
Jag håller på att läsa artikeln nu och har redan lärt mig en sak.
Jag trodde men körde flera vinklar på baffeln för att göra den längre och förlänga vartalsregistret.
Men en mindre skarp vinkel ger mindre reflektion medan avgas och eventuellt transfer är öppna och får motorn att" gå på pipan" tidigare.
Man skulle haft mer tid bara. Mer tid att leka.

Erland
Användarvisningsbild
Kadett4wd
Forumsberoende
Inlägg: 10189
Blev medlem: fre dec 23, 2005 10:49 pm
Ort: Patrick Wetterskog Ludvika tel:0707928582

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Kadett4wd »

Erland Cox skrev: ons sep 22, 2021 10:36 am
psa skrev: tis sep 21, 2021 4:28 pm Här är en sida jag vet att jag gick igenom för många år sen, han var också medlem i det nu nedlagda Macdizzy forumet. Tyvärr är hans hemsida lite rörig, men denna sidan har flera länkar längst ner till bla mattematiken (vilket kan vara intressant här).
Det är värt att lägga lite tid och söka igenom hans webbsida om man orkar.
http://www.dragonfly75.com/motorbike/ECtheory.html
Jag håller på att läsa artikeln nu och har redan lärt mig en sak.
Jag trodde men körde flera vinklar på baffeln för att göra den längre och förlänga vartalsregistret.
Men en mindre skarp vinkel ger mindre reflektion medan avgas och eventuellt transfer är öppna och får motorn att" gå på pipan" tidigare.
Man skulle haft mer tid bara. Mer tid att leka.

Erland
Jag vill nog säga den gör båda sakerna.
///AMG
Att jag blir tyst i långvariga oeniga diskussioner beror OFTAST på att det inte är lönt diskutera längre, inte att ni hade rätt :D
Varning! Alexander Erik Sjöberg, skriven i Gävle, Väldigt frekvent bedragare!
Användarvisningsbild
Kadett4wd
Forumsberoende
Inlägg: 10189
Blev medlem: fre dec 23, 2005 10:49 pm
Ort: Patrick Wetterskog Ludvika tel:0707928582

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Kadett4wd »

Erland Cox skrev: ons sep 22, 2021 9:57 am Nu får du bestämma dig för om det är pulser eller flöden som styr din ejektorverkan.
Erland
Han skrev väl tidigare att det faktiskt kan ske båda två?
Mao vi får räkna på båda två och sedan lägga ihop dem och se vad som förbättras eller försämras på olika ställen i varvtalsspannet.

Man kan få ett 'konstant' undertryck bakom en kropp som rör sig, alltså en undertryckszon som följer med objektet.
http://www.gcdataconcepts.com/carairflow.html
Därav man får tvätta bakrutan på kombin så ofta ;)

Och man kan få undertryckszoner som rör sig genom denna kropp fram och tillbaka (ljudpulser)
allt sker samtidigt då avgasventilen öppnar och trycket ska utjämnas inuti cylindern mot atmosfären utanför.
///AMG
Att jag blir tyst i långvariga oeniga diskussioner beror OFTAST på att det inte är lönt diskutera längre, inte att ni hade rätt :D
Varning! Alexander Erik Sjöberg, skriven i Gävle, Väldigt frekvent bedragare!
Erland Cox
Topplocks-guru
Inlägg: 6965
Blev medlem: mån okt 15, 2007 10:00 pm
Ort: Lund
Kontakt:

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Erland Cox »

Den kinetiska energin har man ju alltid med sig ingen diskussion om det.
Jag har aldrig påstått nåt annat, titta på min hemsida, titta på beräkningarna för motor planering.
Men den ger inget på låga varv.
Jag måste nog förklara ostabilt flöde.
Ja, flödet genom en motor är ostabilt men flödet pulserar inte under ventil öppen takten utan genom att ventilerna öppnar och stänger för flödet.
Flödet startar med en låg hastighet in, går upp till ett max och går sen ner igen.
På avgas startar flödet snabbare eftersom det finns en massa upplagrat tryck som vill ut för att sen sakta ner.
Men det pulserar inte under ventil öppen och under ventil stängd finns inget flöde.
Av och på med flödet är flödespulsationen.
Vågrörelsen kommer ovanpå detta och den kommer av tryckskillnader och reflektioner.

Erland
Erland Cox
Topplocks-guru
Inlägg: 6965
Blev medlem: mån okt 15, 2007 10:00 pm
Ort: Lund
Kontakt:

Re: Kinetisk flödesenergi

Inlägg av Erland Cox »

Kadett4wd skrev: ons sep 22, 2021 12:44 pm

Och man kan få undertryckszoner som rör sig genom denna kropp fram och tillbaka (ljudpulser)
allt sker samtidigt då avgasventilen öppnar och trycket ska utjämnas inuti cylindern mot atmosfären utanför.
Menar du med detta att du får en undertryckszon i cylindern av att trycket i cylindern lämnar cylindern?
Om du bara snabbt öppnar en ventil på cylindern utan nån kanal ansluten till den och samtidigt mäter trycket i cylindern?

Erland
Senast redigerad av Erland Cox den ons sep 22, 2021 4:32 pm, redigerad totalt 1 gånger.
Låst