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iniezione d'acqua


cap.med.cpl.
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Su wikipedia leggo che l'iniezione d'acqua nel motore oltre ad aumntare la potenza e il rapporto di compressione, rende inutile il radiatore, almeno tutto questo nelle auto da competizione soggette a "tunning".

Come mai questa tecnica descritta come semplice , non venne usata routinariamente sui motori aereonautici per i quali il raffreddamento ha sempre costituito un problema aereodinamico?

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Su wikipedia leggo che l'iniezione d'acqua nel motore oltre ad aumntare la potenza e il rapporto di compressione, rende inutile il radiatore, almeno tutto questo nelle auto da competizione soggette a "tunning".

Come mai questa tecnica descritta come semplice , non venne usata routinariamente sui motori aereonautici per i quali il raffreddamento ha sempre costituito un problema aereodinamico?

 

 

B-52%20Take-Off.jpg

 

ma erano altri tempi

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anche sul motore a turbina....ad esempio so dell'utilizzo di acqua da parte del J-79 del 104 Red Baron...di Darryl Greenamyer.....e anche su motori di F-1 anni 70..

 

IMG_4969_kl500mU.gif

 

http://www.rolfferch.de/F104G/html/zellprojekte.html

 

Ferrari_312_T_F1.jpg

 

nel campo automobilistico:

il sistema dell'iniezione d'acqua serve per aumentare nella camera di compressione le molecole di ossigeno aspirate, in modo da avere una maggiore esplosività

e di conseguenza rendimento...e per alleviare i 'buchi' che si formano durantela fase di accellerazione in curva; dove la macchina è maggiormente sollecitata dalla

pressione della gravità;...pertantoin una chicane o curvone poteva peccare di brillantezza in ripresa.

 

Tanto questo effetto è maggiormente evidente che una macchina a carburatori ; specialmente con le trombette di aspirazione diretta (senza filtro)

....si nota moltissimo il cambio di pressione atmosferica e soprattutto tra l'estate e l'inverno, in estate l'aria aspirata è POVERA DI OSSIGENO in quanto è asciutta

invece in inverno la macchina è più brillante perchè l'aria essendo maggiormente umida ..aumenta l'ossigeno aspirato..con ciò però premetto che se piove in inverno...la macchina non va bene inizia a singhiozzare..perchè aumenta troppo il rapporto aria aspirata pesante (carica di acqua) e poca miscela di benzina...

 

(lo vedo con la mia alfetta GTV n.d.r.)

2011522232247_alfetta%20gtv%20delta%20motore.JPG

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quella citata da wiki è un esagerazione!

 

il raffreddamento diretto dovuto all'acqua in camera di combustione non può sostituire l'acqua del radiatore!!

altrimenti, in 100 e passa anni di evoluzione ora i motori a 4 tempi andrebbero tutti a benzina/gasolio + acqua!

 

nella fatispecie raffreddare direttamente il cielo del pistone e la camera per lungo tempo tramite l'iniezione può portare a problemi legati alla dilatazione termica dei materiali e addirittura al grippaggio del pistone nel cilindro!

 

altro problema può essere un eccessivo raffreddamento del cielo del pistone che ne causi indebolimento e rottura del mantello!

 

invece, per aumentare le prestazioni gia il DB601 ad iniezione diretta utilizzava anche l'iniezione di acqua, così come tutti i radiali americani alla fine della seconda guerra.

 

il sistema si utilizzava anche sui primi motori a getto per aumentare la massa di fluido lavorato e quindi la spinta a discapito però di una fumosità elevata.

 

leggete wikipedia, ma prendetevi il beneficio del dubbio!

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nel campo automobilistico:

in curva; dove la macchina è maggiormente sollecitata dalla

pressione della gravità;...

Casomai dalla forza centrifuga...

 

in estate l'aria aspirata è POVERA DI OSSIGENO in quanto è asciutta

Sbagliato. L' aria calda è meno densa, è per questo che c'è anche meno ossigeno.

 

invece in inverno la macchina è più brillante perchè l'aria essendo maggiormente umida ..aumenta l'ossigeno aspirato..

Anche questo è sbagliato, semplicemente l' aria fredda è più densa.

 

perchè aumenta troppo il rapporto aria aspirata pesante (carica di acqua) e poca miscela di benzina...
Se fosse vero i motori sovralimentati non "girerebbero", ed invece...

 

(lo vedo con la mia alfetta GTV n.d.r.)

2011522232247_alfetta%20gtv%20delta%20motore.JPG

Che bei ricordi :adorazione:

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Non confondiamo però il "vapore acqueo" con l'acqua. Il vapore acqueo è acqua in stato gassoso ed è invisibile e trasparente ed è un gas.

L'acqua ovvviamente è acqua ed è invece visibile. Il fumo bianco dagli stantuffi di una locomotiva a vapore NON è vapore, ma sono microscopiche gocce d'acqua già raffreddata è quindi già in stato liquido e perciò visibile, stessa cosa per quanto ne so succede per le nubi del cielo, o con una pentola d'acqua per la pasta.

Al contrario, il vapore NON si vede perchè è trasparente alla luce ed è acqua allo stato gassoso. Questo è fondamentale per capire le prestazioni di ala, elica, turbina e motore (oltre che il meteo).

Da ciò che so io, l'umidità, cioè il vapore acqueo presente nell'aria, è una delle variabili che influiscono di più, oltre che la temperatura dell'aria, nel calcolo del rendimento e della potenza dei motori. L'aria può essere più o meno fredda, ma più l'aria è umida, cioè ricca di vapor acqueo, più è leggera(meno densa) di una stessa quantità di aria secca.

Il vapore, cioè acqua in stato gassoso, che quindi è un gas, fa scendere la potenza dei motori perchè sottrae O2 nella testa dei cilindri. Togliendo spazio all'aria, il vapor acqueo dà quindi anche un effetto sovrapponibile a quello di un aumento del carburante nel cilindro, cioè è come se uno avesse arricchito la miscela (quindi si spreca carburante) e come se non bastasse, il vapor acqueo nei cilindri ostacola il propagarsi della fiammata dell'accensione, quindi corrisponde anche a una riduzione dell'aticipo dell'accensione (scendono i giri del motore). Tutto questo compromette l'erogazione di potenza da parte del motore, anzichè favorirla, per cui c'è grossa differenza tra acqua e vapor acqueo.

Edited by Vultur
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quella citata da wiki è un esagerazione!

 

il raffreddamento diretto dovuto all'acqua in camera di combustione non può sostituire l'acqua del radiatore!!

altrimenti, in 100 e passa anni di evoluzione ora i motori a 4 tempi andrebbero tutti a benzina/gasolio + acqua!

 

nella fatispecie raffreddare direttamente il cielo del pistone e la camera per lungo tempo tramite l'iniezione può portare a problemi legati alla dilatazione termica dei materiali e addirittura al grippaggio del pistone nel cilindro!

 

altro problema può essere un eccessivo raffreddamento del cielo del pistone che ne causi indebolimento e rottura del mantello!

 

invece, per aumentare le prestazioni gia il DB601 ad iniezione diretta utilizzava anche l'iniezione di acqua, così come tutti i radiali americani alla fine della seconda guerra.

 

il sistema si utilizzava anche sui primi motori a getto per aumentare la massa di fluido lavorato e quindi la spinta a discapito però di una fumosità elevata.

 

leggete wikipedia, ma prendetevi il beneficio del dubbio!

 

grazie il mio quesito è stato pienamente chiarito

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Non confondiamo però il "vapore acqueo" con l'acqua. Il vapore acqueo è acqua in stato gassoso ed è invisibile e trasparente ed è un gas.

L'acqua ovvviamente è acqua ed è invece visibile. Il fumo bianco dagli stantuffi di una locomotiva a vapore NON è vapore, ma sono microscopiche gocce d'acqua già raffreddata è quindi già in stato liquido e perciò visibile, stessa cosa per quanto ne so succede per le nubi del cielo, o con una pentola d'acqua per la pasta.

Al contrario, il vapore NON si vede perchè è trasparente alla luce ed è acqua allo stato gassoso. Questo è fondamentale per capire le prestazioni di ala, elica, turbina e motore (oltre che il meteo).

Da ciò che so io, l'umidità, cioè il vapore acqueo presente nell'aria, è una delle variabili che influiscono di più, oltre che la temperatura dell'aria, nel calcolo del rendimento e della potenza dei motori. L'aria può essere più o meno fredda, ma più l'aria è umida, cioè ricca di vapor acqueo, più è leggera(meno densa) di una stessa quantità di aria secca.

Il vapore, cioè acqua in stato gassoso, che quindi è un gas, fa scendere la potenza dei motori perchè sottrae O2 nella testa dei cilindri. Togliendo spazio all'aria, il vapor acqueo dà quindi anche un effetto sovrapponibile a quello di un aumento del carburante nel cilindro, cioè è come se uno avesse arricchito la miscela (quindi si spreca carburante) e come se non bastasse, il vapor acqueo nei cilindri ostacola il propagarsi della fiammata dell'accensione, quindi corrisponde anche a una riduzione dell'aticipo dell'accensione (scendono i giri del motore). Tutto questo compromette l'erogazione di potenza da parte del motore, anzichè favorirla, per cui c'è grossa differenza tra acqua e vapor acqueo.

 

vale naturalmente anche per i motori a turbina: non a caso l'F-15 fece quei strepitosi record di arampicata nei cieli freddi e secchi del Montana (o uno stato delle grandi pianure)

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X Robby grazie per le precisazioni :lol: O.T.

 

...... però...l'aria invernale è si più densa; ma ha più molecole d'acqua....è di fatto umida :lol:

per la pressione atmosferica ...li ho sbagliato il concetto B-) ....semmai la pressione sull'asfalto data dalla forza aerodinamica (alettoni) che imprimono maggior peso della vettura ; che ; provocano un temporaneo sforzo del motore che si traduce in una leggera perdita di velocità....comunque si; anche la forza centrifuga ci mette del suo...

 

il discorso dei motori sovralimentati -_- ...io intendevo dire che; se diamo troppa aria..oltre al volume di capacità della cubatura di aspirazione in camera di scoppio alias cilindro... avremo una insufficienza in detonazione data alla mancanza di giusta quantità di miscela di carburante...ovviamente è un caso spropositato...ma una cosa simile è successo a me con la mia alfa....perchè dovevo rivedere la carburazione..

 

un vecchio detto: l'alfista ha sempre le mani sporche di grasso; ed il cacciavite nel bauletto...... (perchè è sempre alle prese con i carburatori)

 

20111011194048_2005215153127_IMG_4303a.jpg

Edited by eugy78 Fishbed
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....semmai la pressione sull'asfalto data dalla forza aerodinamica (alettoni) che imprimono maggior peso della vettura ; che ; provocano un temporaneo sforzo del motore che si traduce in una leggera perdita di velocità....comunque si; anche la forza centrifuga ci mette del suo...

Mi spiace insistere, ma mi sembri piuttosto confuso sull' argomento, o forse esprimi i concetti in modo disordinato...

In curva è la centrifuga il solo problema. Contrastandola le ruote creano maggior attrito, da cui deriva la perdita di energia. Gli alettoni (ammesso che ci siano) fanno sempre resistenza, anche in rettilineo ;)

E comunque le comuni automobili non vengono "schiacciate" dalla forza aerodinamica, sono in genere portanti, cioè con la velocità si "alleggeriscono".

 

il discorso dei motori sovralimentati -_- ...io intendevo dire che; se diamo troppa aria..oltre al volume di capacità della cubatura di aspirazione in camera di scoppio alias cilindro... avremo una insufficienza in detonazione data alla mancanza di giusta quantità di miscela di carburante...
Veramente di aria non ce n'è mai abbastanza, più ne dai al motore maggiore è la capacità di bruciare carburante. E' proprio su questo concetto che si basa la sovralimentazione. Il problema semmai è mettere in atto gli accorgimenti necessari a prevenire la detonazione (i famosi scoppi da smagrimento così ben conosciuti dagli alfisti). Comunque siamo OT...

 

Relativamente all' iniezione d' acqua, mi pare non sia stato detto che da anche un' altro aiuto. Nei motori a scoppio (aeronautici e non) previene il fenomeno della preaccensione, consentendo di aumentare l' anticipo senza rischio del cosiddetto "battito in testa", ed inoltre se opportunamente dosata, rallenta il fronte di fiamma contribuendo ad una combustione più progressiva e quindi minori sollecitazioni, consentendo di spremere di più la meccanica senza rischiare di distruggere il motore.

 

 

Ps: l' aria invernale è in genere più secca di quella estiva, e non il contrario.

Ergo, aria fredda e secca = più ossigeno per la combustione

Edited by Robby
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Da quel che so io i motori a turbina vengono raffreddati internamente dallo flusso d'aria lavorato, i radiatori mi pare servano per l'idraulica, lubrificazione, benza ed elettronica.

Nei luoghi caldi ed in fase di decollo si inietta l'acqua demineralizzata per consentire la massima potenza senza fondere la turbina, poi il serbatoio dell'acqua viene svuotato in volo.

 

Avevo letto che nei motori di f1 (quelli moderni da 18000 g\') la combustione è velocissima, limitando lo scambio termico con l'esterno.

Questo permette una maggior potenza utile e l'uso di radiatori più piccoli.

Ovviamente un radiatore che "viaggia" forte ha bisogno di una minore superficie radiante a parità di flusso lavorato, però non credo si possa eliminare del tutto sui motori a pistoni.

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l'iniezione di acqua nei motori alternativi sfrutta il raffreddamento causato dalla vaporizzazione delle molecole di acqua nella camera di scoppio e consente di poter usare alti rapporti di compressione senza provocare fenomeni di autoaccensione (battito in testa).

oggi sia con la conoscenza dei fenomeni di combustione che con l'elettronica è possibile controllare il rapporto stechiometrico aria/benzina e con i sensori piezolettrici nella testata è possibile rilevare l'inizio del battito in testa e modificare l'anticipo in modo da evitare l'insorgenza del battito in testa.

ovvio che negli anni 30 questa moderna tecnologia era sconosciuta.

e riallacciandomi alla discussione relativa ai motori italiani della II GM occorre precisare che il FIAT A6 che motorizzava l'MC72 funzionava ad alcool (tra l'altro miscela messa a puinto dal tecnico inglese Rod Bnnks) mentre i motori che equipaggiavano gli aerei da combattimento utilizzavano la benzina di allora che aveva un numero di ottani attorni a 87 nello stesso periodo i motori USA e GB grazie all'impiego del piombo tetraetile e del ferro pentacarbonile come additivo potevano usare benzine con NO variabile da 98 a 120 ed i tedeschi avevano introdotto l'iniezione acqua metanolo.

Edited by jurii
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Da quel che so io i motori a turbina vengono raffreddati internamente dallo flusso d'aria lavorato, i radiatori mi pare servano per l'idraulica, lubrificazione, benza ed elettronica.

 

non è completamente esatto!

principale sorgente di raffreddamento di un turbojet è l'olio lubrificante, è lui che infatti raffredda gli alberi, i cuscinetti, le gearbox, le pompe...

tant'è vero che oltre a essere raffreddato in radiatori ad aria passa anche in scambiatori di calore olio/carburante.

piccola curiosità: maggiore è il regime di rotazione RPM minore è la temperatura dell'olio, perchè il flusso di carburante nello scambiatore è maggiore.

 

Avevo letto che nei motori di f1 (quelli moderni da 18000 g\') la combustione è velocissima, limitando lo scambio termico con l'esterno.

Ovviamente un radiatore che "viaggia" forte ha bisogno di una minore superficie radiante a parità di flusso lavorato, però non credo si possa eliminare del tutto sui motori a pistoni.

 

la velocità del fronte di fiamma è sempre costante a qualsiasi regime di rotazione, infatti all'aumentare del numero di giri, in motore tipo F1, il fronte non riesce a coprire il volume del cilindro alla stessa velocità di spostamento del pistone.

questo è uno dei limiti fisici con i quali ci si scontra aumentando i regimi di rotazione!

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E' vero anche l'olio raffredda molto.

 

 

Soprattutto le ceramiche a base di nitruri di silicio possono essere utilizzate per realizzare particolari organi, quali le valvole, e per rivestire parti specifiche del motore, come l'interno della camera di scoppio dei cilindri o il cielo dei pistoni, con il vantaggio di abbattere le perdite di calore e di limitare al massimo giochi, lubrificazione, usure, tenute varie e soprattutto il carico sulle fasce elastiche, con conseguenti grosse riduzioni delle perdite per attrito.

Mio Link

Probabilmente nell'articolo che ho letto si riferivano a questo.

 

Vero che la velocità del fronte di fiamma sia un limite al raggiungimento di regimi sempre più elevati.

Però non è sempre uguale, differisce a seconda della pressione e della turbolenza in camera di scoppio.

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piccola curiosità: maggiore è il regime di rotazione RPM minore è la temperatura dell'olio, perchè il flusso di carburante nello scambiatore è maggiore.

 

??

Più giri=+ calore e + attriti percui anche l'olio è + caldo.

Se il flusso nel radiatore è maggiore vuol dire che la stessa quantità d'olio ci resta per meno tempo = si raffredda di meno.

Per aumentare il raffreddamento si aumenta la superficie di scambio, non la portata.

Oppure si aumenta il fludo di scambio, cioè l'aria (più RPM= + aria sul radiatore nello stesso intervallo di tempo).

 

Correggetemi se sbaglio ciauz

 

EDIT: ho fatto un casino con l'editor :sm:

Edited by ROBY1
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Solitamente una pompa olio lubrificante lavora a pressione e portata pressoché costanti. quello che cambia all aumentare dei giri è il flusso del carburante: più carburante fresco entra nello scambiatore a raffreddare sempre lo stesso olio. guarda, proprio stamattina ero in prova motori e ti posso assicurare ke è così! temperatura olio ad idle 95°c, a take-off power 65°c.. quante volte la pratica è meglio della teoria..

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Mi pare che un aereo su cui si usi questo sistema in cui è il carburante a raffreddare l'olio sia l'SR-71 Blackbird.

 

stiamo uscendo moooooolto OT...

 

io ho lavorato e lavoro sui P&W serie JT8, sui CFM 56, sugli RBR 715 e sugli IAE V2500.

Questi motori equipaggiano Dc9, Md80, 737, A320 e A340, boeing 717 e nelle varianti militari chissà quanti altri, e in tutti questi motori è presente un Fuel/Oil Cooler, ergo, è una tecnologia preponderante, specifico ancora, i moderni turbojet sono raffreddati dall'olio lubrificante, quest'ultimo viene raffreddato dal carburante!

OT Chiuso!

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  • 3 months later...

E' giusto un argomento che ho letto oggi sul lausetti (ed. vecchissima), e da quanto ho capito da una grossa potenza ma a discapito del consumo (che può arrivare fino a 10 volte tanto :o può essere?). Comunque si usa principalmente nella fase di decollo con piste corte. Correggetemi se sbaglio grazie!

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Il sistema si usava soprattutto in decollo, visto che è decisamente passato di moda e comunque non mi pare aumentasse il consumo di 10 volte, anche perchè infilare in camera di combustione 10 volte il combustibile che ci metteresti senza l’iniezione d’acqua è proprio dura...

Alla fine il combustibile in più è quello che serve immettere per far evaporare l'acqua introdotta visto che il lavoro di compressione dell'acqua (necessario per introdurla nella camera di combustione) è trascurabile.

Se però invece di acqua introduco proprio combustibile supplementare (che però in questo caso non brucia ma evapora) ovviamente evito di portarmi acqua appresso ma consumo molto più combustibile...

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