Smoke Deflectors / Windleitblech 集煙板

[g880909]

第一次正式接觸到集煙板的英文 smoke deflectors 應該是Louis車友在比呂PO了BR 39的時候提出來問我的

當時便對這個議題頗感興趣 剛好這幾天心血來潮 找了一些資料 蒸機 其實是很有趣的一門學科唷

白努力定律:


連續方程式:


Windleitblech: Wind Guide Plate / Smoke Deflectors / 集煙板 排煙板


這些物理學觀念與集煙板排煙 到底有什麼關聯呢 想知道更多嗎
歡迎到比呂的部落格 : Windleitblech / Smoke Deflectors / 集煙板 一探物理學與蒸機的奧妙唷

[阿貿]

其實阿貿對這件也滿有興趣的
不過阿貿孤陋寡聞
需要車友幫忙提示

不過阿貿在這裡猜一猜~~~~
集煙板是不是為了要整流用
使得排出來的煙可以就只單純的順著途中藍色的氣流向後且向上排出
而不會溢散到橘色氣流~~~也就不會飄散到後方的客車廂裡

是不是這樣~~~需要請g880909兄幫忙解答
感謝

[g880909]

阿貿兄可以到比呂的部落格瀏覽唷
裡面有完整的解說
http://tw.myblog.yahoo.com/Charms-DRG/a ... &next=1220


謝謝

[KOMACHI]

第一次正式接觸到集煙板的英文 smoke deflectors 應該是Louis車友在比呂PO了BR 39的時候提出來問我的

當時便對這個議題頗感興趣 剛好這幾天心血來潮 找了一些資料 蒸機 其實是很有趣的一門學科唷

白努力定律:


Windleitblech: Wind Guide Plate / Smoke Deflectors / 集煙板 排煙板


這兩者 到底有什麼關聯呢 想知道更多嗎
歡迎到比呂的部落格 : Windleitblech / Smoke Deflectors / 集煙板 一探物理學與蒸機的奧妙唷

哈

我是路過的

本來想在Weblog貼不過它不給我留言

應該這樣解釋...

根據連續方程式得知

由於導煙板內側流動空間較外側明顯小許多（有鍋爐佔去體積）

因此流速自然會大很多

實際應用在水管噴水

將噴口捏小射出速度大增

大大也可以注意一下

導煙板的設置一定在鍋爐蓋（清煤灰的蓋子）最前端的前方

主因是希望當空氣流進入鍋爐空間（流動空間縮小）時已經被導煙板分隔無法向兩側逃開

僅能往後加速或是往上散逸（連續方程式）

沒計算過啦！不過感覺像上方散逸比較容易的樣子

而且導煙板上方也有向內的凹折

這個多半與向上噴射氣流的整流有關

許多蒸機在鍋爐底部接底盤也有做成斜面的樣子也是為了導流用

因此

導流板的設置蒸機在奔馳的時候會有一股向斜後上方的噴射氣流出現

煙管的煙也順勢被噴射氣流帶出

至於跟白努力原理的壓力差感覺似乎...比較遠

主因是因為導煙板作用面積很小

要維持長距離的低壓力感覺比較難

白努力的部份我再去請教流體的老師一下^^

[g880909]

根據連續方程式得知

由於導煙板內側流動空間較外側明顯小許多（有鍋爐佔去體積）

因此流速自然會大很多


僅能往後加速或是往上散逸（連續方程式）

不好意思 只摘錄這部份的留言

感謝KOMACHI兄的指教

倒是沒想過連續方程式的部份
不過經您一提
可以確認是的是 在集煙板中間部分 流體速度確實較外側快
所以 按照白努力定律而言 應該是會產生壓力差 而產生向上的氣流 將煙霧導上

至於後續的導流問題 已經不是比呂的專長了
就留給其他車友繼續協助補強吧

ANYWAY

從蒸機的小部件 可以探討有趣的物理現象
不也是一種樂趣 [t]

[KOMACHI]

所以 按照白努力定律而言 應該是會產生壓力差 而產生向上的氣流 將煙霧導上

不好意思引其中一句^^
我現在比較好奇的也是這句話
為什麼壓力差可以引煙霧向上散逸呢？(我上課打瞌睡所以不確定，我是比較懷疑這句話啦)^^"
那個導煙板造成氣流速度差也造成壓力差
我比較懷疑的是
究竟是噴射氣流帶走煙(連續方程式)
還是壓力差帶走煙？(白努力)
這還牽扯到煙是被推走的還是自己飄走的
哈
小小火車大大學問呢^^
老師不在我下午在去堵他一次

[g880909]

所以 按照白努力定律而言 應該是會產生壓力差 而產生向上的氣流 將煙霧導上

不好意思引其中一句^^
我現在比較好奇的也是這句話
為什麼壓力差可以引煙霧向上散逸呢？(我上課打瞌睡所以不確定，我是比較懷疑這句話啦)^^"
那個導煙板造成氣流速度差也造成壓力差
我比較懷疑的是
究竟是噴射氣流帶走煙(連續方程式)
還是壓力差帶走煙？(白努力)
這還牽扯到煙是被推走的還是自己飄走的
哈
小小火車大大學問呢^^
老師不在我下午在去堵他一次

KOMACHI

先題外話一下 比呂小時候也沒這樣認真去了解白努力定律跟連續方程式
剛剛又找了一下資料
似乎 連續方程式 可以用來解白努力定律

回歸到壓力的問題
我可能沒解釋清楚 從飛機上升的浮力來解釋會比較簡單
由於機翼上流速快 壓力小 機翼下 流速慢 所以壓力大
因此有個上升的浮力產生

回歸到集煙板
可以做個小實驗試試看
拿兩個平行紙片 朝紙片中央吹氣 觀察紙片的擺動
可以發現有趣的結果唷

補充一下比呂所知的連續方程式:


依據連續方程式 AV=K

A:截面積 ; V:流速 ; K:定值

所以 依據上圖 V2的流速必定會快於V1 而V1的速定也等於集煙板外側的速度

[Berliner]

回歸到壓力的問題
我可能沒解釋清楚 從飛機上升的浮力來解釋會比較簡單
由於機翼下流速快 壓力小 機翼上 流速慢 所以壓力大
因此有個上升的浮力產生

比呂兄:
我想好像您打字打相反了喔。 這樣的飛機飛不起來，會像F1賽車一樣貼地喔!

[g880909]

回歸到壓力的問題
我可能沒解釋清楚 從飛機上升的浮力來解釋會比較簡單
由於機翼下流速快 壓力小 機翼上 流速慢 所以壓力大
因此有個上升的浮力產生

比呂兄:
我想好像您打字打相反了喔。 這樣的飛機飛不起來，會像F1賽車一樣貼地喔!

感謝Berliner兄
已經修正 感恩

[KOMACHI]

KOMACHI

先題外話一下 比呂小時候也沒這樣認真去了解白努力定律跟連續方程式
剛剛又找了一下資料
似乎 連續方程式 可以用來解白努力定律

回歸到壓力的問題
我可能沒解釋清楚 從飛機上升的浮力來解釋會比較簡單
由於機翼下流速快 壓力小 機翼上 流速慢 所以壓力大
因此有個上升的浮力產生

回歸到集煙板
可以做個小實驗試試看
拿兩個平行紙片 朝紙片中央吹氣 觀察紙片的擺動
可以發現有趣的結果唷

補充一下比呂所知的連續方程式:


依據連續方程式 AV=K

A:截面積 ; V:流速 ; K:定值

所以 依據上圖 V2的流速必定會快於V1 而V1的速定也等於集煙板外側的速度

哈
我先自我解說一下唷^^"
我是對物理滿有興趣的啦
而且我也是想要了解物理定律實際應用之情形
因此才有的討論，我沒有在找麻煩唷^^"

首先
個人覺得
白努力定律主要討論壓力與流速之間的關係
連續方程式主要討論流度與孔徑的關係
雖然互為一體兩面可互相推導，但是釐清感覺比較清楚
飛機機翼的部份可由下圖圖示

飛機的升力主要由壓力差來提供
機翼下方空氣速率正常，壓力正常(深藍色)
機翼上方單位時間內流經距離較長(同時間合流)，相對速率較快，因此壓力較小(淺藍色)
壓力大推向壓力小，產生升力，所以大大您機翼上下的說法顛倒了

紙片小實驗也一樣
中央吹氣流速快壓力小，周圍停滯空氣壓力正常
壓力差使得壓力相對大那方推向壓力相對小那方
使紙片靠攏
但是我不清楚的是這與導煙板使煙上升有什麼關係呢？
因為壓力差只能說明在高速行進中，導煙板有向內坍塌的可能而已呀？ :?
壓力差又如何抵抗風壓使得煙霧上冒呢？
這點可能要請大大您說明一下^^"

另外這張是我畫的氣流圖，我沒做過蒸氣火車的風洞所以純屬推測@@

氣流平時為深藍色
進入導煙板區域後因體積縮小造成流速加快會有噴射氣流發生(淺藍色)
我個人還是認為是噴射氣流帶走煙霧的= ="
也因這張氣流圖可以發現，導煙板下方的快速氣流對於排煙的實質效果較小
後來小型化的導煙板只集中在煙囪附近由這個圖也可以解釋
我是這麼覺得啦= ="
而且像日系蒸氣火車導煙板末端下方有開口
個人猜想或許是因為在那裡引進外部高壓氣流可以控制噴射氣流的方向？

[g880909]

白努力定律主要討論壓力與流速之間的關係
連續方程式主要討論流度與孔徑的關係
雖然互為一體兩面可互相推導，但是釐清感覺比較清楚
我個人還是認為是噴射氣流帶走煙霧的= ="

會提到壓力
主要是認為內側壓力相對小 煙霧可以維持上升狀態
這是我當初很簡單的想法

從實際運轉的煙霧來看 煙霧也是維持上升一小段後 才被往後吹散

KOMACHI兄所提的噴射氣流 讓我覺得 好像很快就被要吹散
也許KOMACHI兄提到的噴射氣流才是正確解答


ANYWAY
從中發現蒸機與物理學的應用
不也挺有趣的...

------------------------------------------------------------------------------
感謝KOMACHI兄的參與討論與指正
讓比呂的部落格資料得以修正的更正確
再次感謝

[KOMACHI]

老師今天沒課不會來了= ="
我也不確定是不是啦^^"
仔細想想蒸氣車的道理還真複雜@@
改天買台百萬城冒煙車來玩玩風洞XD

[sebastia]

老師今天沒課不會來了= ="
我也不確定是不是啦^^"
仔細想想蒸氣車的道理還真複雜@@
改天買台百萬城冒煙車來玩玩風洞XD

百萬城的冒煙器冒的煙...
吐了一口後就沒了
有趣的是要等停車後才會從煙囪再慢慢流出餘煙
在想是不是車內得實際溫度不夠高無法產生足夠的熱對流效應讓煙從煙囪出來
反而像汽車行駛時開窗車內讓蚊子蒼蠅飛不出車子一樣

[kigohcy]

熱力、流力、機構和數位控制,
最近感覺又回到了快廿年前...哈哈....

飽和和過熱....
白努利和連續方程式....

名字都很熟,但是除了白努利大概什麼都不記得了.....
書,果然到用時方恨少....

感謝路易斯跟比呂大大...
讓誤入歧途的我停下來看看從前學的東西....

[sebastia]

補充一下比呂所知的連續方程式:


依據連續方程式 AV=K

A:截面積 ; V:流速 ; K:定值

所以 依據上圖 V2的流速必定會快於V1 而V1的速定也等於集煙板外側的速度

首先
個人覺得
白努力定律主要討論壓力與流速之間的關係
連續方程式主要討論流度與孔徑的關係
雖然互為一體兩面可互相推導，但是釐清感覺比較清楚

紙片小實驗也一樣
中央吹氣流速快壓力小，周圍停滯空氣壓力正常
壓力差使得壓力相對大那方推向壓力相對小那方
使紙片靠攏
但是我不清楚的是這與導煙板使煙上升有什麼關係呢？
因為壓力差只能說明在高速行進中，導煙板有向內坍塌的可能而已呀？ :?
壓力差又如何抵抗風壓使得煙霧上冒呢？
這點可能要請大大您說明一下^^"

另外這張是我畫的氣流圖，我沒做過蒸氣火車的風洞所以純屬推測@@

氣流平時為深藍色
進入導煙板區域後因體積縮小造成流速加快會有噴射氣流發生(淺藍色)
我個人還是認為是噴射氣流帶走煙霧的= ="
也因這張氣流圖可以發現，導煙板下方的快速氣流對於排煙的實質效果較小
後來小型化的導煙板只集中在煙囪附近由這個圖也可以解釋
我是這麼覺得啦= ="
而且像日系蒸氣火車導煙板末端下方有開口
個人猜想或許是因為在那裡引進外部高壓氣流可以控制噴射氣流的方向？

本想嚐試畫些圖來說明小弟的概念，不過手邊繪圖軟體除了小畫家只有ACAD2007，也還用不習慣
而且氣流的作用已經是3D..也不知如何下手，先用文字寫看看

首先對比呂兄的第一張圖只有集煙版及氣流路徑有些疑惑
先撇開鍋爐，集煙版在縱向是平的，小弟所知的概念裡單純集煙板左右應該是沒有壓力差的問題
比呂兄以中央氣流遇上集煙版會向兩側擴散的圖忽略了正對集煙版的空氣
應該是個別集煙版都有被排開到板兩側的氣流線
也許流經集煙板的空氣壓力與進入集煙板前是有變化，但在集煙板的兩側應該沒有壓力差
這樣的話這張圖就解釋不了集煙的原因
所以第一張圖是缺了鍋爐對氣流的影響

小弟的概念就在鍋爐是圓柱狀，所排開的氣流呈輻射狀往鍋爐圓週流動
當然下半圓因為車身的關係還有不同的氣流路徑，但上半圓在沒有集煙板的情況下應是很規則的幅射流線
在加入導煙板之後呢，就將鍋爐兩側的輻射氣流擋住導向上方
導煙板上緣向車身傾斜又將輻射氣流侷限在更小的範圍
也就是KOMACHI兄提的噴射氣流概念跟小弟的概念比較接近

要說集煙板是白努力定律的應用基本上不算錯
流體路徑改變必然造成壓力變化，白努力定律就是建立在這個模型，應用範圍非常廣泛
機翼浮力的典型應用是中學物理的典型例子相信大家都知道了，比呂兄一時的筆誤就不提了
只是機翼用的白努力定律應該跟集煙板不是用同一個模型
連續方程式主要在解釋在pipe中流量不變，流體路徑中截面積與流速的關係
但是氣流在集煙板上方是呈現開放的，看起來連續方程式就好像不是用在這裡
不過關鍵也就在集煙板上方是開放的，搭配連續方程式似乎找到一條出路了
原本看起來連續方程式在集煙板與鍋爐間應該是流速較高的氣流
但是過了集煙板後又無法與集煙板外側的氣流match了
以比呂兄的連續方程式圖，V2過了集煙版應該與V1會合，但是V2過了集煙版鍋爐仍在，截面積沒有改變V2過了集煙版怎麼辦?
一定要有個平衡才能讓V1&V2會合後氣流仍然平順往後，否則在集煙版後一定產生渦流
平衡的方式就是V1過了集煙板慢速氣流會阻擋集煙板內側的高速的V2氣流
V2受到阻力自然就會有部份氣流往上方的開放處產生噴射氣流，集煙板後方就回復V1的速度了
如果集煙板上方加蓋就會形成pipe，比呂兄的連續方程式成立，結果是集煙板後方產生渦流
集煙效果也因缺乏向上的噴射氣流沒了，甚至會受到集煙板後方的渦流將煙打散，整部蒸機就像在煙霧裡奔竄


也不知道這個解釋對不對? 就大夥來討論一下吧
雖然讀土木的四年都在玩力學，不過流力是二修才低空飛過的
還請熟悉流力的車友提供一下高見