Tlačno razmerje

Tlačno razmerje (ang. Pressure ratio) je termin, ki se uporablja pri letalskih turbinskih motorjih in plinskih turbinah. Je razmerje med stagnacijskim (statičnim) tlakom pred vstopom v kompresor in tlakom ob izhodu iz kompresorja. V splošnem večje tlačno razmerje pomeni večji izkoristek, vendar se mora pri tem hkrati povečati tudi temperatura v turbini, drugače je izkoristek celo manjši. Večje tlačno razmerje po navadi zahteva težji motor.

Prvi reaktivni motorji so imeli omejena tlačna razmerja zaradi slabših toleranc pri izdelavi in slabših materialov. Npr. Junkers Jumo 004 iz 2. Svetovne vojne je imel celotno tlačno razmerje samo 3,14:1. Po vojni je SNECMA Atar dosegel 5,2:1. Moderni večgredn (multi spool) kompresorji, pri katerih se gredi vrtijo pro različnih hitrostih dosežejo okrog 30-50:1. Rolls-Royce Trent 900 na A380 doseže 39:1. Vojaška letala imajo nižja tlačna razmerja, okrog 20:1. Moderna motorja General Electric F110 in Pratt & Whitney F135 (na lovcu F-35) imajo razmerje 30:1.

Omejitev pri velikih tlačnih razmerjih je segrevanje zraka med stiskanjem (kompresijo), še posebej na zadnjih stopnjah kompresorja. Potniška letala se po navadi čimhitreje vzpnejo na veliko višino, kjer je tlak in temperatura zraka nizka.

Primeri

Motor	Celotno tlačno razmerje	Uporaba	Opombe
General Electric GE90	42:1	777
General Electric CF6	30,5:1	747, 767, A300, MD-11, C-5
General Electric F110	30:1	Grumman F-14 Tomcat, F-15, F-16
Pratt & Whitney TF30	20:1	Grumman F-14 Tomcat F-14, General Dynamics F-111 Aardvark
Rolls-Royce/Snecma Olympus 593	15,5:1	Concorde	Concorde-ovi motorji so imelo efektivno kompresijo 80:1 zaradi nadzvočenga vstopnika

Primerjava tlačnega razmerja s kompresijskim razmerjem

Kompresijsko razmerje	1:1	3:1	5:1	10:1	15:1	20:1	25:1	35:1
Tlačno razmerje	1:1	4:1	10:1	22:1	40:1	56:1	75:1	110:1

Razlog za različne vrednosti je zato, ker je kompresijsko razmerje (KR) definirano z zmanjšanjem volumna:

KR={\frac {V_{1}}{V_{2}}}

,

Tlačno razmerje (TR) pa je definirano kot povečanje tlaka:

TR={\frac {P_{2}}{P_{1}}}

.

Iz plinske enačbe dobimo:

{\frac {P_{1}V_{1}}{T_{1}}}={\frac {P_{2}V_{2}}{T_{2}}}\Rightarrow {\frac {V_{1}}{V_{2}}}={\frac {T_{1}}{T_{2}}}{\frac {P_{2}}{P_{1}}}\Leftrightarrow CR={\frac {T_{1}}{T_{2}}}PR

Ker jeT₂ precej večja od T₁ (kompresiranje zviša temperaturo plina), KR je precej manjši od TR.

Glej tudi

Sklici in reference