Trouver la consommation d'une turbine

[dhmo]

Bonjour,

Je fais mon projet de science (niveau cegep) sur les dirigeable d'aujourd'hui et du futur. En fait, on prend ce qui est connu expérimentalement et théoriquement, on en fait un "dirigeable" et on le compare à l'avion (le A-380 d'airbus). Le problème avec le dirigeable, c'est qu'on ne connait que très peu de chose à propos de celui-ci. Mis à part sa taille, masse, masse de fret maximal, vitesse de croisière et la puissance de ses 6 turbines réuni (6000 chevaux vapeur chaque), nous savons rien d'autres. On fait une comparaison éco-énergétique. Alors pour le comparer, on a besoin de la consommation totale de ses turbines. On a déjà fait le choix du carburant A1 (42.8 mj/Kg). On suppose que le dirigeable et l'A380 fonctionne à ce carburant. Je ne suis pas certains, mais je pense que les turbines doivent être à hélice.

Ma question est: connaissez-vous une équation permettant de calculer la consommation d'une turbine? Et si possible, connaître également la "perte" de cette turbine (elle ne transforme pas toutes l'énergie en mouvement).

Merci et bonne journée.
-----

[vincent66]

Bonsoir,
Marrant que tru lies le dirigeable à l'A380 alors qu'EADS a écarté vite fait le dirigeable pour transporter les tronçons de l'avion géant car "on ne sait pas faire ça"... des milliards ont été investis dans du transport maritime, fluvial et routier... mais si des ingés en aéronautique de cette trempe ne peuvent pas mettre ceci au point en collaboration avec ceux de chez Zeppelin il n'y a plus qu'à laisser faire ceux qui y croient et investissent comme Boeing..!
Il n'y a pas vraiment de réponse à ta pertinente question car justement ceci reste encore expérimental et à explorer.
Passionnant domaine !
Vincent

[wizz]

En fait, on prend ce qui est connu expérimentalement et théoriquement, on en fait un "dirigeable" et on le compare à l'avion (le A-380 d'airbus).

le jour où un dirigeable pourra crsuiser à 900km/h, ce jour là, tu pourras comparer un dirigeable avec un A380

[vincent66]

Et on attend le jour oû un A380 fera le tour du monde avec un seul plein...

[A voir en vidéo sur Futura]

[chatelot16]

6000 ch
x 735 = 4410000 w

puissance thermique consomé si rendement 20%
4410000 w /0.20 = 22050000 w de carburant

(42.8 mj/Kg) ???? mili joule ?
42.8 Mj/Kg ca sera mieux

= 22050000 J/s
= 22050000 J/s / 42.8E6 j/kg = 0,515 kg/s

on se rend mieux compte en heure
0,515 kg/s x 3600 = 1854 kg/h

j'ai pris ce rendement 20% au pif , le vrais chiffre sera peut etre un peu meilleur mais ca ne changera pas grand chose : le ballon dirigable est un truc lent et couteux en energie

le grand volume du balon fait une prise au vent enorme , c'est pour ca qu'il est aussi couteux a faire avancer

pire , comme il est lent il devient inutilisable dès que le vent est trop fort : il est donc indispensable de construire des enormes hangar pour le ranger


primo vire tes turbine et met des bon vieux moteur diesel : le rendement sera de 50% donc ca reduit le poid de carburant a emporter , et compense le poid des moteur diesel

deuxio n'alimente pas uniquement avec du fioul car au fur et a mesure que tu consommera le fuel il faudra lacher du gaz , pour ne pas monter : alimente le moteur a la fois avec de l'hydrogene et du fioul dans la bonne proportion pour rester equilibré

si tu veux monter consomme 100% fuel ... si tu veux descendre consomme 100% hydrogene

je n'ai jamais entendu dire que les zeplin utilisaient l'hydrogene comme carburant , mais il ne sont pas si bete , il ont bien du y penser

[vincent66]

Il est parvenu à mes oreilles qu'ils ont envisagé l'hydrogène avec une pile à combustible et des moteurs électriques...

[wizz]

le jour où un dirigeable pourra crsuiser à 900km/h, ce jour là, tu pourras comparer un dirigeable avec un A380

Et on attend le jour oû un A380 fera le tour du monde avec un seul plein...

...On fait une comparaison éco-énergétique. Alors pour le comparer...

ben voilà, parce qu'il ne compare pas ce qui est comparable, parce qu'un A380 et un dirigeable ne propose pas les même prestations, ne remplisse pas les même fonctions
et comme j'ai dégainé en premier

[dhmo]

6000 ch
x 735 = 4410000 w

puissance thermique consomé si rendement 20%
4410000 w /0.20 = 22050000 w de carburant

(42.8 mj/Kg) ???? mili joule ?
42.8 Mj/Kg ca sera mieux

= 22050000 J/s
= 22050000 J/s / 42.8E6 j/kg = 0,515 kg/s

on se rend mieux compte en heure
0,515 kg/s x 3600 = 1854 kg/h

j'ai pris ce rendement 20% au pif , le vrais chiffre sera peut etre un peu meilleur mais ca ne changera pas grand chose : le ballon dirigable est un truc lent et couteux en energie

le grand volume du balon fait une prise au vent enorme , c'est pour ca qu'il est aussi couteux a faire avancer

pire , comme il est lent il devient inutilisable dès que le vent est trop fort : il est donc indispensable de construire des enormes hangar pour le ranger


primo vire tes turbine et met des bon vieux moteur diesel : le rendement sera de 50% donc ca reduit le poid de carburant a emporter , et compense le poid des moteur diesel

deuxio n'alimente pas uniquement avec du fioul car au fur et a mesure que tu consommera le fuel il faudra lacher du gaz , pour ne pas monter : alimente le moteur a la fois avec de l'hydrogene et du fioul dans la bonne proportion pour rester equilibré

si tu veux monter consomme 100% fuel ... si tu veux descendre consomme 100% hydrogene

je n'ai jamais entendu dire que les zeplin utilisaient l'hydrogene comme carburant , mais il ne sont pas si bete , il ont bien du y penser

Bonjour,

Merci pour l'information. Pour les calculs je les avais déjà fait, ça me donnait quelque chose de semblable (j'avais prit la vitesse mentionné du dirigeable). Ça me donnait au final, environ, 0.7 L/100km pour chaque passager transporter (désolé si je l'ai mal écrit). Le hic, c'est qu'il faut que je prenne en compte la friction de l'air dans les calculs et le rendement des moteurs.

Je ne sais plus si j'ai vraiment besoin d'une équation de la poussé produit par les turbines.

Pour tes suggestions, merci, mais malheureusement dans le projet, je suis un peu forcé de travailler avec ce qui a été fait. À moins d'une référence me permettant d'affirmer que ça se fait.

Tu sembles assez connaisseur, connais-tu un moyen de trouver le rendement, me donner un indice.

Sinon bien merci à tous. Je sais très bien que je ne compare pas des pommes avec des pommes. La pertinence du projet est plutôt, pour remplacer un jour l'avion, dans un cas extrême: Manque de carburant, trop d'avions dans les airs, etc.

Pour mon calcul sur la consommation, j'ai prit la vitesse de croisière du dirigeable 160km/h. J'ai prit le volume de la nacelle, celui du A380, le nombre de passager maximal de l'A380 et fait un produit croisé. 3129 passager, le hic c'est que le dirigeable ne peut transporter que 250 tonnes, alors j'ai supposé que les passager pèsent 100 kg en moyenne. Donc 2500 passager pour le dirigeable.

Merci pour vos réponses.

[vincent66]

Et pour la forme du dirigeable, une habituelle "saucisse"..? Pas pour rien que boeing étudie une forme lenticulaire...

[dhmo]

Et pour la forme du dirigeable, une habituelle "saucisse"..? Pas pour rien que boeing étudie une forme lenticulaire...

Les meilleurs formes sont celle du skycat, mais avec le peu de donné sur le type de dirigeable que je recherche, skycat n'est pas une bonne option, alors j'ai prit le FIRST qui ressemble en un ellipsoïde, mais je pense qu'il est plus allongé.

[chatelot16]

tu devrait nous presenter ton calcul entier !

0.7l/100 par passager me parait bien faible

cette consomation par passager ne peut pas etre constante independante de la distance : plus le vol est long plus il faut beaucoup de carburant donc plus ca reduit le nombre de passager emporté donc augmente la consomation par passager ... c'est ce qui tue l'interet du dirigable ! pour les courte distance il y a le train ou le bateau ... pour les longue distance le dirigable est trop lent et trop couteux

pour le vrai rendement d'une turbine , il faut demander a un constructeur de turbine

il lui restera de application plus marginale , genre transport de charge tres lourde a tres basse vitesse , plutot manutention que transport : la ca peut etre plus economique que les gros helicoptere ... reste a faire passer la pilule du danger de l'hydrogene

avec l'helium c'est de toute facon trop couteux

[vincent66]

Le Hindenburg a démontré que 15$ le m3 d'hélium est un sage investissement...
Pour les longs trajets le plus court chemin n'est pas forcément la ligne droite, avec de bonnes infos météo il est possible de naviguer en profitant des vents dominants et faire de substantielles économies de carburant (telle est mon intime conviction).
Vincent

[Zozo_MP]

Bonjour

Voici une petite information (source : technique de l'ingénieur)

On peut regarder aussi le projet "Walrus" de la Darpa visant à transporter 500 tonnes sur 20 000 kilomètres en moins de sept jours.


Cordialement

[chatelot16]

l'helium est un investissement a fond perdu : aucune envellope n'est assez etanche , on en perd constament , autant que d'hydrogene , sauf que l'hydrogene est pas cher malgré son contenu energetique , alors que les ressource en heliume sont tres limité

l'helium est un corps pur , aucune synthese possible , quand on aura epuissé les ressource naturelle il n'y en aura plus

tout l'helium qui se perd par les fuite monte dans l'atmosphere et quite la terre

[wizz]

Ça me donnait au final, environ, 0.7 L/100km pour chaque passager

Personnellement, je trouve que c'est beaucoup pour ce que c'est

Un A380 (rempli à ras bord), c'est donné pour 3L/100km/passager
Un vieux B747 (version charter), c'est donné pour un peu plus de 4L
Le tout, pour des vitesses de croisières bien plus élevées que 160km/h

l'helium est un investissement a fond perdu : aucune envellope n'est assez etanche , on en perd constament , autant que d'hydrogene , sauf que l'hydrogene est pas cher malgré son contenu energetique , alors que les ressource en heliume sont tres limité

C'est vrai que l'hydrogène est intéressant pour un usage ballon dirigeable
Aucun réservoir ne peut contenir l'hydrogène à long terme, que ce soit en enveloppe ou en bouteille sous pression. Et plus ça doit être étanche, et plus ça coute cher
Que ce soit en turbine ou en moteur à explosion, ça consomme de l'énergie et de l'air. Donc autant faire une "bonne ventilation" à l'intérieur du dirigeable, autour des ballons et bouteilles d'hydrogène et diriger ce flux de ventilation vers le moteur

[chatelot16]

les bouteille d'hydrogene en acier sont bien etanche : la perte est negligabe ... heureusement , mais je ne crois pas qu'il y ai de bouteille d'hydrogene ou d'helium dans un ballon

c'est les envelope de balon qui posent probleme a cause de la grande surface , et de la faible epaisseur : si on fesait plus epais ca serait trop lourd : il faut donc bien tolerer une certaine perte

recuperer ces perte pour tout faire avaler au moteur serait interressant ... mais il faudra etre sur d'eviter tout retour de flame

les zeplin etaient tres compliqué ... ca ne m'etonnerais pas qu'il ai deja ce genre de systeme de recuperation

[dhmo]

tu devrait nous presenter ton calcul entier !

0.7l/100 par passager me parait bien faible

cette consomation par passager ne peut pas etre constante independante de la distance : plus le vol est long plus il faut beaucoup de carburant donc plus ca reduit le nombre de passager emporté donc augmente la consomation par passager ... c'est ce qui tue l'interet du dirigable ! pour les courte distance il y a le train ou le bateau ... pour les longue distance le dirigable est trop lent et trop couteux

En fait non, elle serait constante. Il faut oublier quelques petites choses pour comprendre. Je ne prend pas en compte le vent (je suis au niveau cegep, c'est ±le lycée). Ensuite, le dirigeable, qu'il vole avec ou sans masse ne change rien à sa consommation, sa portance n'est pas dû à sa vitesse comme l'avion, mais seulement par l'hélium qu'il a emporté. Donc, normalement sa consommation devrait être constante, dans l'air et non face au vent.

Pour ce qui est de mon calcul, il est très semblable au tient, le hic c'est que je n'ai pas encore tenu compte du rendement et la friction de l'air.

pour le vrai rendement d'une turbine , il faut demander a un constructeur de turbine

Merci pour cet indice, ça va beacoup m'aider.


Pour le calcul, il est très semblable au tient, je peux te recopier ce que j'avais fait:

735 watt=cv
36000cv= 26 460 000 watt

Watt= joule/secondes (j/s)

Turbines (160 km/h) = 26 460 000 j/s

Kérosène = 42.8 Mj/kg = 42 800 000 j/kg.

Peut être :

Consommation = 26 460 000 j/s * 1/ 42 800 000 j /kg= 0,6182243 Kg/s

Consommation à l’heure = 2225,60748 kg/h

Consommation au 100 km = 1391,00467 Kg/100 km

Moyenne de la densité kérosène = 807,5 kg/m³

Consommation m³/100km = 1,722606406 m³/kg

1m³=1000 litres

Consommation L/100 km = 1722,606406 L/100 km

Consommation par passager au 100 km (2500 passagers) = 0,689 L par passager /100 km.


En gros c'est ça le calcul, ce n'est qu'une ébauche avant d'avoir ma friction et mon rendement.

Merci à tous.

[chatelot16]

il faut une certaine puissance pour faire avancer le dirigable qui a un certain poid total : plus tu veux aller loin plus il est chargé en carburant , plus le mombre de passager doit diminuer pour le meme poid total : donc le nombre de l/100km par passager augmente

le meme calcul se fait pour les avion de ligne actuel : pour un vol long les reservoir sont plein et le nombre de passager est limité : pour un vol court le nombre de passager est maximum mais les reservoir ne sont pas plein

dans l'etat actuel de ton projet un rendement de moteur estimé a 20% suffit ... meme si tel type de moteur fait 22% ca ne change pas grand chose au calcul

je parle du rendement d'un moteur a turbine , donc du carburant a la puissance mecanique ... le rendement de l'helice est autre chose

mais quand tu prend un example de ballon avec moteur de 6000ch c'est bien la puissance mecanique fournie par le moteur ... peu importe le rendement de l'helice et le frottement de l'air : si il faut 6000ch pour faire avancer tel ballon a 160km/h ce chiffre te suffit

sauf que si un balon est equipé de 6000ch il n'est pas sur que la puissance maxi soit indispenssable pour la vitesse normale , il y a peu etre de la marge quelquepart

[dhmo]

dans l'etat actuel de ton projet un rendement de moteur estimé a 20% suffit ... meme si tel type de moteur fait 22% ca ne change pas grand chose au calcul

Il va falloire que je trouve une référence, mais merci beaucoup, c'est une très bonne piste.

je parle du rendement d'un moteur a turbine , donc du carburant a la puissance mecanique ... le rendement de l'helice est autre chose

mais quand tu prend un example de ballon avec moteur de 6000ch c'est bien la puissance mecanique fournie par le moteur ... peu importe le rendement de l'helice et le frottement de l'air : si il faut 6000ch pour faire avancer tel ballon a 160km/h ce chiffre te suffit

sauf que si un balon est equipé de 6000ch il n'est pas sur que la puissance maxi soit indispenssable pour la vitesse normale , il y a peu etre de la marge quelquepart

En fait c'est 6000 cv par turbine, donc un total de 36000 cv pour le dirigeable.

Une chose que je ne suis pas sûr de comprendre, quand tu dis "peu importe le rendement de l'hélice et le frottement de l'air", est-ce que tu inclus le rendement de la turbine? Ou celui-ci est important à prendre en compte?

Encore merci.

[chatelot16]

le rendement de l'helice est compté dans la consomation d'energie de ton dirigable

si on te dit qu'il faut 36000ch de moteur pour le faire avancer tu ne sait pas ce qui est perdu par l'helice ou ce qui est perdu par l'aerodynamisme de l'engin . de la meme facon que quand une voiture a besoin de 50ch pour avancer a 130kmh tu ne sait pas ce qui est perdu par la boite de vitesse , par les roue , par l'aerodynamisme , tu n'a que le besoin total

les frottement de l'air n'est pas le bon mot : meme si l'air n'avais pas de frottement il faudrait encore de l'energie pour avancer : quand on deplace quelque chose , ca fait des remous et des tourbillon qui se propagent autour de l'engin et consomment de l'energie : sans frottement l'energie n'est pas perdue pour tout le monde , elle est envoyé a l'infini autour de l'engin , mais elle est bien perdue pour l'engin