Welche Strahltriebwerke haben den höchsten thermischen Wirkungsgrad?

Einige Autohersteller ( Mercedes-Benz , Toyota ) haben kürzlich über den verbesserten thermischen Wirkungsgrad ihrer Motoren berichtet und erklärt, dass sie die 50%-Marke erreicht haben. Ich habe mich gefragt, ob das bei Flugzeugen auch so ist.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Luftfahrtindustrie aufgrund des hohen Verdichtungsverhältnisses weit über der 50% -Marke liegt, aber was ist das effizienteste Strahltriebwerk, das es gibt (derzeit im Einsatz oder getesteter Prototyp) pro Kategorie (Fan, Turbojet, Bypass , Turboprop, ...)?

Antworten (1)

Thermische Wirkungsgrade werden für Fluggasturbinen sehr selten angegeben. Die interessierenden Metriken sind der spezifische Kraftstoffverbrauch und das Verhältnis von Leistung zu Gewicht. Während ein höherer thermischer Wirkungsgrad diese erhöht, sind SFC und Schub/Gewicht Leistungsbegriffe, die leichter zu verstehen sind und die Leistung in Begriffen beschreiben, die direkt in Leistungsberechnungen des Flugzeugs verwendet werden können. Dieser Artikel von Pratt & Whitney weist jedoch darauf hin, dass die besten Fluggasturbinen im Jahr 2010 gerade einmal etwa 55 % erreicht hatten . Es gibt jedoch keinen Hinweis darauf, welcher Motor den höchsten Wert hat.

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Landgestützte Gasturbinen sind aus einer Reihe von Gründen effizienter als Fluggasturbinen. Laut diesem Artikel waren die effizientesten landgestützten Gasturbinen im Jahr 2010 knapp unter 60 %. Die effizienteste Installation war ein japanisches Unternehmen mit 59,1 %, die auf einer M701G2-Gasturbine im 1500-MW-Kraftwerk Tokyo Electric Kawasaki verifiziert wurden Japan.

Seitdem behauptete GE am 28. April 2016 einen Weltrekord für den thermischen Wirkungsgrad mit 62,22 % für ein Kombikraftwerk in Frankreich. GE gibt an, dass es normalerweise etwa ein Jahrzehnt dauert , um 1 % an Effizienz zu gewinnen. Der hohe thermische Wirkungsgrad ist maßgeblich auf den Betrieb bei sehr hoher Temperatur zurückzuführen. GE geben an, dass diese Anlage bei 2.800 Grad läuft. F, aber die reelle Zahl ist wahrscheinlich proprietär. Sie sagen, es ist, als ob der Motor während des gesamten Fluges unter Startbedingungen laufen würde. Wie Sie sich vorstellen können, ist die Kühlung daher sehr wichtig. Es dauert auch etwa 30 Minuten, um die Turbine von Leerlauf auf maximale Drehzahl zu bringen. In einem Flugzeug funktioniert das natürlich nicht.

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Dies ist die Gasturbine GE 9HA. Sie können die Kraftstoffdüsen sehen (eine eingekreist) - und das Gewicht spielt keine Rolle. Eine Flugzeugturbine wird dieses Leistungsniveau also niemals erreichen.

Im Vergleich dazu soll das erste einfache Kreislaufmodell, das 1939 entwickelt wurde, einen thermischen Wirkungsgrad von nur 18 % gehabt haben.

Aber maximale Effizienz ist nicht immer das ultimative Ziel. Ein Produktdirektor von Rolls Royce sagt:

Jeder würde 60 % lieben, aber die Kosten sind oft unerschwinglich. Nicht jeder braucht ein Hochleistungs-GuD-Kraftwerk. Maschinen, die innerhalb von zehn Minuten eine Grundlast erreichen können, wie der Trent 60, sind wichtig für den Spitzenmarkt und viel billiger.

Landgestützte GuD-Gasturbinen sind effizienter als Flugzeugturbinen, weil;

  • Ihr Design kann optimiert werden, ohne dass man sich Gedanken über das Gewicht machen muss. Brennstoffdüsen werden insbesondere in landgestützten Gasturbinen optimiert.
  • sie können Dampf- oder Wassereinlassvernebelung verwenden (siehe oben!)
  • Sie arbeiten mit einer einzigen Drehzahl und können daher darauf optimiert werden.
Ich habe fast das Interesse an dieser Antwort verloren, da bis zum Ende nichts über die Luftfahrt zu finden war - ich würde in Betracht ziehen, den Teil, der die Frage tatsächlich beantwortet, nach oben zu verschieben und den landgestützten Teil nach unten hinzuzufügen (es ist interessant, aber nicht direkt im Zusammenhang mit der Frage gibt es einen Hinweis auf die obere Decke)
@Arsenal Weil es bei der Frage um etwas geht, das die Luftfahrt kaum interessiert. Für Flugzeuge ist der reine thermische Wirkungsgrad von sehr weit entfernter Bedeutung. Was zählt, ist die Gesamtflugeffizienz, die von vielen anderen Parametern wie dem Gewicht abhängt. Daher hat die Frage nach der reinen thermischen Effizienz im Zusammenhang mit der Luftfahrt keine nützliche Antwort. Es ist, als würde man fragen, welches Auto den leichtesten Antriebsstrang hat. Niemand kümmert sich darum, wir kümmern uns um MPG, und schwere Hybride liefern mehr als ein gewichtsoptimiertes Getriebe. Genau umgekehrt wie in Flugzeugen. Es ist vernünftig, dass Penguin sich auf Bereiche konzentriert hat, in denen es auf Effizienz ankommt.
Zusätzlich zu den drei Gründen, die dafür genannt werden, dass landgestützte GuD-Gasturbinen effizienter sind als Flugzeugturbinen, gibt es die ganze Sache mit dem „kombinierten Zyklus“ – die Verwendung einer zweiten Wärmekraftmaschine (immer eine Dampfturbine, glaube ich) zum Extrahieren Strom aus der Abwärme der Gasturbine.
@Agent_L - die Frage ist ganz klar, ja, es spielt für den durchschnittlichen Flugbegeisterten von Düsentriebwerken vielleicht keine Rolle. Aber inaliahgle interessiert sich dafür. Wenn keine Antwort zu finden wäre, ist das in Ordnung, komponieren Sie eine Antwort daraus und warum es keine Rolle spielt. Aber es gibt eine Antwort, die letzte gefundene Zahl war 55 % im Jahr 2010, also warum nicht das erste?
@Arsenal. Ihr Kommentar ist fair, und ich bevorzuge und schreibe im Allgemeinen Antworten mit dem Endergebnis zuerst und dann mit dem Hintergrund. In diesem Fall ist es genau andersherum passiert, einfach weil ich diese Reihenfolge der Informationen gefunden habe, als ich das Thema recherchiert habe, und ich keine Zeit hatte, sie neu zu organisieren. Ich habe es jetzt behoben.
Ich habe ein Patent auf eine Verbrennungsturbine aus dem Jahr 1929 gefunden, einer der Namen war Thyssen, aber ich konnte den Link nicht abrufen. Sie behaupteten einen thermischen Wirkungsgrad von mehr als 30 %. Gesund +
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