Compartimento do motor de um carro de turbina Chrysler 1963

Chrysler Turbine Car

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Compartimento do motor de um carro de turbina Chrysler 1963

Manufacturer	Chrysler Corporation
Production	1963 55 produzidos
Designer	Elwood Engel

Body and chassis
Classe	Carro Conceito
Body style	2-potas coupe
Layout	FR layout

Motor	Chrysler A831  turbina gás

Entre eixos	110 in (2,794 mm)[1]
Comprimento	201.6 in (5,121 mm)[2]
Largura	72.9 in (1,852 mm)
Altura	53.5 in (1,359 mm) (loaded)

Chrysler Turbine Cars são automóveis equipados com motores de turbinas a gás que a Chrysler Corporation fez de 1962 a 1964. Corpos para a Turbina Chrysler foram fabricados pela Ghia em Turim, Itália, com a montagem final em uma pequena fábrica em Detroit, Michigan, EUA. Após um período de testes, os veículos foram recuperados pela Chrysler.

Visão geral do projeto

O Chrysler Turbine Car foi o primeiro segundo a montadora já realizado de carros com turbinas a gás. Do total de 55 unidades construídas (5 protótipos e 50 carros "de produção"), a maioria foi desmantelada no final de um período experimental. Embora o projeto do motor de turbina da Chrysler tenha sido encerrado em 1977, o Turbine Car foi o ponto alto de um projeto de três décadas para aperfeiçoar o motor para uso prático.

Motor

O motor de turbina Chrysler de quarta geração funciona em até 44.500 revoluções por minuto, de acordo com o manual do proprietário [3] e pode operar usando combustível diesel, gasolina sem chumbo, querosene, combustível para jato JP-4 e até mesmo óleo vegetal. O motor pode rodar praticamente qualquer coisa com propriedades combustíveis e "a Chrysler afirmou que a turbina poderia engolir tudo, desde o óleo de amendoim ao Chanel No. 5". [4] Não são necessários ajustes de ar / combustível para alternar de um tipo de combustível para outro e o único A evidência de que o combustível foi usado é o odor dos gases de escape.
O motor possui apenas 1/5 das partes móveis de um motor de combustão interna com pistão tradicional (60 em vez de 300). [5] A turbina gira em mancais de manga simples para uma corrida sem vibração. Sua simplicidade oferece o potencial para uma vida longa e, como nenhum contaminante de combustão entra no óleo do motor, nenhuma mudança de óleo é considerada necessária. O motor da turbina de 1963 gerou 130 cavalos de freio (97 kW; 132 PS) e um instante de 425 libras de força-pés (576 N · m) de torque à velocidade de parada, tornando-o bom de 0 a 60 mph (de 0 a 97 km / h ) em 12 segundos a uma temperatura ambiente de 29 ° C (37 ° C) - pode correr mais rapidamente se o ar ambiente estiver mais frio e mais denso.
A falta de muitas partes móveis e a falta de refrigerante líquido facilitam a manutenção, enquanto o escape não contém monóxido de carbono, carbono não queimado ou hidrocarbonetos em bruto. No entanto, a turbina gera óxidos de nitrogênio e o desafio de limitá-los provou ser um problema constante ao longo do desenvolvimento.
A turbina de potência está conectada, sem um conversor de torque, através de uma unidade de redução de engrenagem a uma transmissão automática TorqueFlite modificada apenas modificada. O fluxo dos gases de combustão entre o gerador de gás e a turbina de potência livre fornece a mesma funcionalidade que um conversor de torque, mas sem usar um meio líquido convencional. Recuperadores rotativos gêmeos transferem calor de exaustão para o ar de entrada, melhorando consideravelmente a economia de combustível. As lâminas variáveis ​​do estator impedem velocidades excessivas superiores e proporcionam a travagem do motor na desaceleração.
Temperamento do gás e temperatura dos gases de escape em modelos iniciais de praga ociosa; A Chrysler conseguiu remediar ou atenuar estes até certo ponto. O atraso de aceleração, no entanto, continua a ser um problema e o consumo de combustível é excessivo. A aceleração é excelente desde que a turbina seja girada (aplicando energia) antes de liberar os freios. Caso contrário, é medíocre. O Turbine Car também possui um sistema de escape de aço totalmente inoxidável, cujas saídas são planas em seção transversal. Isso foi destinado a espalhar os gases de escape finamente e, assim, esfriar ainda mais, para permitir que o veículo fique no trânsito sem arriscar danos ao seguimento do tráfego. O combustor, ou queimador, é um tanto primitivo pelos padrões dos modernos turborreactores. É utilizado um único recipiente de fluxo inverso com uma vela de ignição padrão mais ou menos para ignição. Se o motor tivesse sido desenvolvido, as câmaras de combustão anulares, juntamente com uma segunda turbina de energia, poderiam ter melhorado a energia e a economia ainda mais. A transmissão tem "ocioso" em vez de "neutro". [6]
O carro da turbina tem algumas desvantagens operacionais e estéticas. O carro parece uma aspiradora gigante, o que foi inesperado para consumidores que estavam mais familiarizados com o som de um grande V8 americano. Dito isto, alguns observadores admiram o som. Altitudes elevadas também causam problemas para o gerador de partida combinado. Além disso, ao não seguir o procedimento de arranque correcto, o motor irá parar; alguns motoristas achavam que poderiam aquecer o motor da maneira como eles faziam com um motor a gasolina. Eles pressionariam o pedal do acelerador no chão antes de o motor ter atingido a temperatura adequada. Em vez de aquecer o motor, o excesso de combustível desacelerou a turbina e resultou no oposto do efeito desejado. Fazendo isso, no entanto, não causou nenhum dano permanente ao motor. Na verdade, foi possível aplicar o acelerador completo imediatamente após o arranque do motor sem muito medo de desgaste excessivo. Os motores foram notavelmente duráveis ​​considerando o quanto os motores de turbina são frágeis quando comparados aos motores de pistão de combustão interna. Os problemas foram notavelmente poucos para uma experiência tão ousada. Não se sabe quantos testadores cometeu o erro de usar o gás de bomba com chumbo da era; o chumbo de tetraetilo deixa os depósitos debilitantes dentro do motor. Era o único líquido inflamável que Chrysler recomendava não ser usado; também foi o combustível mais fácil de obter. Mesmo assim, mais de 1,1 milhão de milhas de teste foram acumuladas pelos 50 carros dados ao público, e o tempo de inatividade operacional foi de apenas 4%.

Design

Chrysler Turbine Car na Feira Mundial de Nova York de 1964
Os corpos e os interiores foram fabricados pela Ghia na Itália. Os corpos principalmente concluídos foram enviados para o centro de pesquisa de turbinas da Greenfield Avenue da Chrysler em Detroit para montagem final. Terceirizar este passo pode ter economizado algum dinheiro para a Chrysler, mas entre os corpos de Ghia caros e o custo do motor, cada carro pode custar até $ 50,000 para construir. [7] [8] Isso seria mais de US $ 350.000 em dólares de 2012. Um total de 50 "Turbine Cars" de produção foram construídos entre outubro de 1963 e outubro de 1964, [9] mais cinco protótipos (três dos quais diferiram em esquemas de telhado / pintura). Os funcionários da Chrysler instalaram os motores de turbina a gás, transmissões Torqueflite e componentes elétricos para preparar os carros para uso dos 203 engenheiros - 23 deles mulheres - que foram escolhidos para testá-los em todo o país.
O Turbine Car é um cupê de capota fixa de duas portas com quatro bancos individuais, direção hidráulica, freios elétricos e janelas elétricas. Suas características de design mais proeminentes são duas grandes luzes traseiras horizontais e bicos (luzes de apoio) montadas dentro de um pára-choque esculpido cromado muito pesado. Na frente, os faróis individuais são montados em nacelles de cromo com um tema de estilo de turbina, criando uma aparência impressionante. Este tema é levado ao console do hub e aos hubcaps. Mesmo os pneus foram feitos com pequenas palhetas de turbina moldadas nas paredes laterais brancas. É terminado em pintura "Frostfire Metallic" de cor vermelha avermelhada, mais tarde renomeado "Turbine Bronze" e disponibilizado em automóveis de produção. O teto é coberto de vinil preto, e o interior possui estofados de couro de "bronze inglesa" de cor bronzeados com tapete de cor bronzeado com peles de pelúcia. A suspensão dianteira é a parte superior e inferior dos wishbones com molas helicoidais e amortecedores. [1]
O painel de instrumentos é aceso usando painéis eletroluminescentes nas cavidades de calibre e em uma faixa de chamada ao longo do traço. Este sistema não usou bulbos; Em vez disso, um inversor e um transformador elevaram a tensão da bateria para mais de 100 volts de CA e passaram essa alta tensão através de camadas de plástico especiais, fazendo com que os medidores brilhassem com uma luz azul-verde. Em vez de uma temperatura da água. calibre, o Turbine Chrysler possui uma temperatura de entrada na turbina. calibre com números 500, 1.000, 1.500 e 2.000 graus Fahrenheit. [10]
O próprio carro foi projetado nos estúdios Chrysler sob a direção de Elwood Engel, que havia trabalhado para a Ford Motor Company antes de se mudar para a Chrysler. O designer credenciado com o olhar atual do carro foi Charles Mashigan, que desenhou um show de dois lugares chamado Typhoon [11], que foi exibido na Feira Mundial de 1964 em Nova York. Engel usou muitos temas mais antigos da Ford. A montagem do traseiro traseiro / pára-choque traseiro foi copiada diretamente (com revisões) de um estudo de estilo Ford 1958 chamado "The Galaxie". Não usei nenhum dos temas associados ao seu Imperial de 1964. O Engel incorporou muitos dos temas de design do Thunderbird de 1961, e porque o carro era um quatro lugares de tamanho e compromisso semelhantes, muitos entusiastas chamavam a Ghia Turbine de "Englebird".

A suspensão não seguiu o onipresente sistema de barra de torção longitudinal dianteira independente da Chrysler, mas apresentou projetos contemporâneos com suspensão frontal independente com uma mola helicoidal em cada roda. A suspensão traseira foi mais típica da Chrysler, com molas de folhas e amortecedores de ação direta.

 Legado

Chrysler Turbine Car no 1999 Antique Automobile Club of America show em Hershey, PA

Depois que a Chrysler terminou o programa do usuário e outras exibições públicas dos carros, 46 deles foram destruídos. A Chrysler anunciou que isso era necessário para evitar uma tarifa rígida, mas isso era apenas parte da história. A destruição dos carros estava em consonância com a prática da indústria automobilística de não vender veículos não produzidos ou protótipos ao público. Esta prática também foi usada mais tarde pela General Motors com sua EV1.

Dos nove carros restantes, seis tiveram os motores desativados e depois foram doados para museus em todo o país.
A Chrysler manteve três carros operacionais da turbina por motivos históricos; dois dos três agora são de propriedade do "Museu WPC".
Todos os carros de turbina pertencentes ao "Museu WPC" estão em condições de funcionar nos arquivos do museu. O último carro de turbina que é funcional, de propriedade do Museum of Transportation em St. Louis, foi fotografado para a revista Mopar Action, e aparece em shows de carros nos Estados Unidos de tempos em tempos.
Um carro Turbine está em exibição no Museu Henry Ford em Dearborn, Michigan, e foi parte da exposição Driving America no início de 2012.

Apenas dois Chrysler Turbine Cars estão nas mãos de colecionadores particulares: um foi comprado pelo colecionador de automóveis privado Frank Kleptz de Terre Haute, Indiana e é funcional.
O carro de turbina Kleptz foi originalmente doado para o antigo museu Harrah em Nevada. O segundo é de propriedade do comediante e apresentador da televisão Jay Leno, que comprou um dos três Chrysler Turbine Cars, que originalmente foi mantido pela Chrysler. [12] Leno escreveu isso

      "A maioria foi destruída pela Chrysler por razões fiscais e de responsabilidade, o que é uma vergonha, porque até hoje todos os que viajam em Turbina dizem: "Whoa, isso parece o futuro!" Você gira a chave e há um grande woosh e uma completa ausência de vibração ... Eu acho que é o carro americano mais colecionável - era tão diferente. Acima de tudo, a Chrysler Turbine é uma lembrança de que todas as coisas legais costumavam ser feitas nos EUA. Espero que seja novamente. [13]"

O programa do motor de turbina da Chrysler não morreu completamente com a destruição dos carros Ghia. Um novo corpo de cupê, que se tornaria o Dodge Charger de 1966, foi considerado para uma nova geração de turbinas. No entanto, a Chrysler passou a desenvolver um motor de turbina a gás de sexta geração que atendesse aos regulamentos de óxido de nitrogênio e instalou-o em um Dodge Coronet de 1966, embora nunca tenha sido apresentado ao público.
Um menor e mais leve motor de sétima geração foi produzido no início da década de 1970, quando a empresa recebeu uma concessão da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) para desenvolvimento posterior e uma turbina de corpo especial Chrysler LeBaron foi construída em 1977 como um prelúdio para uma Linha de producão. Até então, a empresa estava em dificuldades financeiras e precisava de garantias de empréstimos do governo dos EUA para evitar a falência. A condição desse acordo era que a produção em massa da turbina a gás fosse abandonada porque era "muito arriscada" para uma empresa de automóveis do tamanho da Chrysler.
Um Chrysler Turbine Car, pintado de branco com listras de corrida azuis, apresentado no filme de 1964 The Lively Set. O carro, emprestado aos produtores pela Chrysler, foi uma das "mulas" de teste, e foi devolvido à Chrysler após a produção. Estava entre os carros desfeitos. [Citação necessária]
Enquanto o trabalho da Chrysler com motores de turbina nunca compensou o setor automotivo de varejo, os experimentos se mostraram frutíferos com a incorporação de um Honeywell AGT1500 em um produto ligeiramente diferente, o Tanque de Batalha Principal M1 Abrams, desenvolvido no final da década de 1970 pela Chrysler Defense (que foi mais tarde vendido para a General Dynamics).

Recuperator

Tipos de recuperador, ou permutador de calor de placa cruzada.

Um recuperador é um trocador de calor de recuperação de energia de contra-fluxo de propósito especial posicionado dentro das correntes de ar de alimentação e de escape de um sistema de tratamento de ar, ou nos gases de escape de um processo industrial, para recuperar o calor residual. A imagem, à direita, mostra as três principais configurações.

Conteúdo

1 Descrição

2 Processo de transferência de energia

3 Uso em sistemas de ventilação

4 Utilização em fornos metalúrgicos

5 Uso em microturbinas

6 Referências

7 Outros tipos de permutadores de calor de gás a gás

8 Veja também

Descrição

Em muitos tipos de processos, a combustão é usada para gerar calor e o recuperador serve para recuperar ou recuperar esse calor, para reutilizá-lo ou reciclar. O termo recuperador refere-se também aos permutadores de calor de contra-fluxo liquido-líquido utilizados para recuperação de calor nas indústrias de química e refinaria e em processos fechados tais como ciclos de refrigeração por amônia-água ou LiBr-absorção de água.

Os recuperadores são freqüentemente usados ​​em associação com a parte do queimador de um motor térmico, para aumentar a eficiência geral. Por exemplo, em um motor de turbina a gás, o ar é comprimido, misturado com combustível, que é queimado e usado para dirigir uma turbina. O recuperador transfere parte do calor residual no escape para o ar comprimido, pré-aquecendo-o antes de entrar no estágio do queimador de combustível. Uma vez que os gases foram pré-aquecidos, é necessário menos combustível para aquecer os gases até a temperatura de entrada da turbina. Ao recuperar parte da energia geralmente perdida como calor residual, o recuperador pode fazer um motor térmico ou turbina a gás significativamente mais eficiente.

Processo de transferência de energia

Normalmente, a transferência de calor entre os fluxos de ar fornecidos pelo dispositivo é denominada como "sensível", que é a troca de energia ou entalpia, resultando em uma mudança de temperatura do meio (ar neste caso), mas sem alteração no teor de umidade . No entanto, se os níveis de umidade ou umidade relativa na corrente de ar de retorno forem suficientemente altos para permitir que a condensação ocorra no dispositivo, isso causará que o calor "latente" seja liberado e o material de transferência de calor será coberto com uma película de água . Apesar de uma absorção correspondente de calor latente, uma vez que parte da película de água é evaporada na corrente de ar oposta, a água reduzirá a resistência térmica da camada limite do material do permutador de calor e assim melhorará o coeficiente de transferência de calor do dispositivo e, portanto, aumentar a eficiência. A troca de energia de tais dispositivos agora compreende transferência de calor tanto sensível quanto latente; Além de uma mudança de temperatura, há também uma alteração no teor de umidade do fluxo de ar de exaustão.

No entanto, o filme de condensação também aumentará ligeiramente a queda de pressão através do dispositivo e, dependendo do espaçamento do material da matriz, isso pode aumentar a resistência em até 30%. Se a unidade não for colocada em quedas, e o condensado não é permitido drenar adequadamente, isso aumentará o consumo de energia do ventilador e reduzirá a eficiência sazonal do dispositivo.

Uso em sistemas de ventilação

Nos sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado, HVAC, os recuperadores são comumente usados ​​para reutilizar o calor residual do ar de exaustão normalmente expelido para a atmosfera. Os dispositivos normalmente compreendem uma série de placas paralelas de alumínio, plástico, aço inoxidável ou fibra sintética, pares alternados dos quais estão fechados em dois lados para formar conjuntos gêmeos de dutos perpendiculares uns aos outros e que contêm o fornecimento e extrair o ar fluxos. Desta forma, o calor da corrente de ar de escape é transferido através das placas de separação e para a corrente de ar de alimentação. Os fabricantes reclamam eficiências brutas de até 80% dependendo da especificação da unidade.

As características deste dispositivo são atribuíveis à relação entre o tamanho físico da unidade, em particular a distância do percurso de ar, e o espaçamento das placas. Para uma queda de pressão de ar igual ao dispositivo, uma pequena unidade terá um espaçamento de placas mais estreito e uma velocidade de ar menor do que uma unidade maior, mas ambas as unidades podem ser tão eficientes. Devido ao projeto de fluxo cruzado da unidade, seu tamanho físico ditará o comprimento do caminho do ar e, à medida que isso aumentar, a transferência de calor aumentará, mas a queda de pressão também aumentará, e o espaçamento das placas aumentará para reduzir a queda de pressão, mas isso por sua vez, reduzirá a transferência de calor.

Como regra geral, um recuperador selecionado para uma queda de pressão entre 150 e 250Pa terá uma boa eficiência, ao mesmo tempo que terá um pequeno efeito no consumo de energia do ventilador, mas terá, por sua vez, uma eficiência sazonal maior do que a de uma pressão fisicamente menor, mas maior Recuperador de queda.

Quando a recuperação de calor não é necessária, é típico que o dispositivo seja ignorado pelo uso de amortecedores dispostos dentro do sistema de distribuição de ventilação. Supondo que os ventiladores estejam equipados com controles de velocidade do inversor, configurados para manter uma pressão constante no sistema de ventilação, então a queda de pressão reduzida leva a um abrandamento do motor do ventilador e, assim, reduz o consumo de energia e, por sua vez, melhora a eficiência sazonal do sistema .

Uso em fornos metalúrgicos

Os recuperadores também foram usados ​​para recuperar o calor dos gases residuais para pré-aquecer o ar de combustão e combustível durante muitos anos por recuperadores metálicos para reduzir os custos de energia e a pegada de carbono da operação. Em comparação com alternativas, tais como fornos regenerativos, os custos iniciais são menores, não há válvulas para alternar de um lado para o outro, não há ventiladores induzidos e não requer uma rede de dutos de gás espalhados por todo o forno.

Historicamente, os índices de recuperação dos recuperadores em comparação com os queimadores regenerativos eram baixos. No entanto, as melhorias recentes na tecnologia permitiram que os recuperadores recuperassem 70-80% do calor residual e o ar pré-aquecido até 850-900 graus C é agora possível.

Uso em micro turbinas

Os recuperadores podem ser usados para aumentar a eficiência das turbinas a gás para geração de energia, desde que o gás de escape seja mais quente do que a temperatura de saída do compressor. O calor de exaustão da turbina é usado para pré-aquecer o ar do compressor antes do aquecimento adicional no combustor, reduzindo a entrada de combustível necessária. Quanto maior a diferença de temperatura entre a turbina e o compressor, maior o benefício do recuperador. [1] Portanto, as micro turbinas (<1MW), que tipicamente têm baixas taxas de pressão, têm o máximo para ganhar com o uso de um recuperador. Na prática, uma duplicação de eficiência é possível através do uso de um recuperador. [2] O principal desafio prático para um recuperador em aplicações de micro turbina é lidar com a temperatura dos gases de escape, que pode exceder 750C.

Honeywell AGT1500

U.S. Marines load an AGT1500 engine back into an M1A1 Abrams tank at Camp Coyote, Kuwait in February 2003.
Type	Turboshaft gas turbine
National origin	United States
Manufacturer	Lycoming Engines Honeywell Aerospace
Major applications	M1 Abrams
Developed into	GE/Honeywell LV100