Как работает турбина дизельного двигателя: Как работает турбина на дизельном двигателе

Узнайте, как устроен принцип работы дизельной турбины!

Узнайте, как устроен принцип работы дизельной турбины!

Турбокомпрессор — это компрессор, или воздушный насос, который приводится в работу от турбины. Турбина вращается за счет использования энергии потока отработанных газов. Частота вращения турбокомпрессора дизельного двигателя находится в пределах от 1 000 до 130 000 об/мин (это значит, что лопатки турбины разгоняются почти до линейной скорости звука).

Турбина непосредственно соединяется с компрессором жесткой осью. Компрессор засасывает через воздушный фильтр свежий воздух, сжимает его и затем под давлением подает во впускной коллектор двигателя.
Чем больше воздуха подается в цилиндры, тем больше топлива может сгореть, а это повышает мощность двигателя.

Теоретически существует равновесие мощностей между турбиной и компрессором турбокомпрессора. Чем большую энергию имеют отработанные газы, тем быстрее будет вращаться турбина.
Как следствие, компрессор тоже будет вращаться быстрее.

1. Всасываемый воздух
2. Ротор компрессора
3. Сжатый воздух
4. Вход отработавших газы
5. Ротор турбины
6. Выход отработавших газов

Турбина

Турбина состоит из корпуса и ротора Отработанные газы из выпускного коллектора двигателя попадают в приемный патрубок турбокомпрессора. Проходя по сужающемуся внутреннему каналу корпуса турбины, они ускоряются, и минуя «улитку» направляются к ротору турбины, который приводят во вращение.

Скорость вращения турбины определяется размером и формой канала в ее корпусе.

Корпусы турбин значительно различаются в зависимости от сферы применения. Корпус турбины двигателя грузовика может быть разделен на два параллельных канала, поэтому на ротор воздействуют два потока отработанных газов.

В турбокомпрессоры с большим объемом часто устанавливают дополнительное кольцо с направляющими лопатками. Оно облегчает создание постоянного потока отработанных газов на роторе турбины и делает возможным регулировку потока.

Корпус турбины и ротор отливаются из сплава с высокой термостойкостью.

На оси жестко крепится ротор турбины. Материал оси отличается от материала, используемого для ротора турбины.
Сборка этого соединения осуществляется следующим способом:

Ось и ротор, вращающиеся в противоположных направлениях на очень большой скорости, прижимают друг к другу.

Выделяющееся при трении тепло сплавляет их друг с другом, образуя неразъемное соединение.

Ось в месте соединения пустотелая. Эта пустота затрудняет передачу тепла от ротора турбины к ее оси. На оси со стороны турбины имеется углубление, в котором располагается уплотнительное кольцо.

Рабочая поверхность радиальных подшипников упрочняется и полируется.

На более тонкий конец оси устанавливается ротор компрессора; там имеется резьба, на которую навинчивается предохранительная гайка для закрепления ротора.

После того, как ось изготовлена, она должна быть отбалансирована с максимально возможной точностью, прежде чем она будет установлена в корпус.

Компрессор

Компрессор состоит из корпуса и ротора
Размеры компрессора определяются количеством воздуха, требуемого для двигателя, и скоростью вращения турбины. Ротор компрессора жестко закреплен на оси турбины и, следовательно, вращается с той же скоростью, что и ротор турбины.

Лопатки ротора компрессора, изготавливаемые из алюминия, имеют такую форму, что воздух засасывается через центр ротора. Всасываемый таким образом воздух направляется к периферии ротора и при помощи лопаток отбрасывается на стенку корпуса компрессора.
Благодаря этому воздух сжимается и через впускной коллектор попадает в двигатель.
Корпус компрессора также изготовлен из алюминия.

Корпус подшипников

Смазка турбокомпрессора производится от системы смазки двигателя:

Корпус оси образует центральную часть турбокомпрессора, расположенную между турбиной и компрессором

Ось вращается в подшипниках скольжения

Моторное масло по каналам проходит между корпусом и подшипниками, а также между подшипниками и осью

Примечание: В настоящее время появились конструкции, в которых подшипник неподвижен, а ось вращается в масляной ванне. В таких конструкциях масло не только служит для смазки оси, но и охлаждает подшипники с корпусом.

Для уплотнения турбокомпрессора с двух сторон устанавливаются маслоотражательные прокладки и уплотнительные кольца. Но, несмотря на то, что эти кольца помогают избежать утечек масла, они в действительности не являются уплотнительными прокладками. Их нужно рассматривать как элемент, затрудняющий утечку воздуха и газов между турбиной, компрессором и корпусом оси.

В обычном режиме работы турбокомпрессора давление в турбине и компрессоре больше давления в корпусе оси.
Часть газов из турбины и часть воздуха, сжатого в компрессоре, попадают в корпус оси и вместе с моторным маслом по сливному маслопроводу проходят в масляный картер двигателя.

Все масляные уплотнения динамического типа, т.е. работают на принципе разности давлений:

Уплотнительное кольцо вращается с той же скоростью, что и ось. Благодаря имеющимся в нем трем отверстиям создается противодавление маслу

Внутренняя часть корпуса оси на уровне кольца имеет сложную герметическую форму для предотвращения просачивания масла к компрессору

У нас новая услуга!

Независимая экспертиза и дефектовка вышедших из строя турбокомпрессоров

Подробности по телефону: 8-912-895-44-41

Как работает турбокомпрессор

Как работает турбокомпрессор
 
Содержание статьи
 

1. Введение
2. Турбокомпрессоры и двигатели
3. Устройство турбокомпрессора
4. Детали турбокомпрессора
5. Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей
6. Узнать больше
7. Читайте также » Все статьи про работу двигателя

 
 
В этой статье мы узнаем, каким образом турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя в жестких условиях эксплуатации. Мы также узнаем о том, как регуляторы давления наддува, керамические лопатки турбины и шариковые подшипники улучшают работу турбокомпрессора. Турбокомпрессоры являются своего рода системой наддува. Они сжимают воздух, поступающий в двигатель (читайте статью «Как работает автомобильный двигатель» для описания движения воздуха в обычном двигателе). Преимущество сжатия воздуха состоит в том, что при этом можно впустить больше воздуха в цилиндр, и, соответственно, больше топлива. Таким образом, при каждом взрыве в цилиндрах высвобождается больше энергии. Двигатель с турбонаддувом является более мощным по сравнению с обычным двигателем. Благодаря этому существенно увеличивается удельная мощность двигателя (для получения более подробной информации, рекомендуем прочитать статью «Как работает лошадиная сила»).
 
Для увеличения мощности двигателя, турбокомпрессор использует выхлопные газы для вращения турбины, которая, в свою очередь, вращает нагнетатель воздуха. Турбина турбокомпрессора вращается со скоростью до 150.000 оборотов в минуту (об/мин) — это примерно в 30 раз быстрее, чем скорость вращения большинства автомобильных двигателей. В связи с тем, что выхлоп идет на турбокомпрессор, температура в турбине очень высокая.
 
Далее мы расскажем о том, как узнать, насколько увеличится мощность двигателя, если установить турбокомпрессор.

 
 
 

Система турбонаддува автомобиля Mitsubishi Lancer Evolution IX.
 
Турбокомпрессоры и двигатели
 
Одним из самых эффективных способов увеличения мощности двигателя является увеличение количества сгораемого воздуха и топлива. Для этого можно установить дополнительные цилиндры или увеличить их объем. В некоторых случаях невозможно осуществить эти модификации, поэтому установка турбокомпрессора может стать более простым и компактным способом увеличения мощности, особенно для подержанных автомобилей.
 
Турбокомпрессоры позволяют двигателю сжигать больше топлива и воздуха благодаря увеличению подачи смеси в цилиндры. Стандартное давление сжатия воздуха турбокомпрессором составляет 6-8 фунт/дюйм² (0,4 — 0,55 бар). Учитывая, что нормальное атмосферное давление составляет 14,7 фунт/дюйм²

(1 бар), при помощи турбокомпрессора в двигатель поступает на 50% больше воздуха. Следовательно, можно рассчитывать на увеличение мощности двигателя на 50%. Однако, эта технология не идеальна, поэтому мощность увеличивается на 30 — 40%.
 
Одна причина недостаточной эффективности состоит в том, что энергия, которая вращает турбину, не является свободной. Турбина, установленная в потоке выхлопных газов, создает препятствие для выхода газов. Это означает, что во время такта выпуска двигатель должен преодолеть высокое противодавление. В связи с этим происходит расход энергии работающих цилиндров.
 

 
Расположение турбокомпрессора в автомобиле

 
Устройство турбокомпрессора
 
Турбокомпрессор крепится к выпускному коллектору двигателя при помощи болтового соединения. Выхлопы из цилиндра вращают турбину, которая работает как газотурбинный двигатель. Турбина при помощи вала соединяется с

компрессором, который установлен между воздушным фильтром и впускным коллектором. Компрессор сжимает воздух, поступающий в цилиндры.
 
Отработанные газы от цилиндра проходят через лопатки турбины, вызывая ее вращение. Чем больше выхлопных газов проходит через лопатки, тем быстрее происходит вращение.
 
С другой стороны вала, который установлен на турбине, компрессор вводит воздух в цилиндры. Компрессор представляет собой своего рода центробежный насос — он втягивает воздух в центр лопаток и выпускает его под давлением во время вращения.
 
Для того, чтобы выдержать скорость вращения до 150.000 об/мин, вал турбины должен иметь надежную опору. Большинство подшипников не выдержит такую скорость и взорвется гидростатические подшипники. Такой тип подшипников поддерживает вал на тонком слое масла, которое непрерывно подается. Это обусловлено двумя причинами: Масло охлаждает вал и некоторые другие детали турбокомпрессора и позволяет валу вращаться, снижая трения.
 
Существует много различных решений, связанных с конструкцией турбокомпрессоров для автомобильных двигателей. На следующей странице мы расскажем о некоторых оптимальных вариантах и рассмотрим, как они влияют на работу двигателя.
 

Слишком сильное сжатие?   Когда воздух под давлением запускается в цилиндры при помощи турбокомпрессора и затем сжимается поршнями (читайте статью «Как работает автомобильный двигатель» для наглядного описания), существует риск самовозгорания смеси. Возгорание может произойти при сжатии воздуха, т.к. при этом возрастает температура. При высокой температуре может произойти возгорание еще до срабатывания свечи зажигания. Для предотвращения раннего сгорания топлива, автомобили с турбокомпрессором рекомендуется заправлять высокооктановым бензином. Если давление наддува слишком высокое, возможно придется уменьшить степень сжатия двигателя для того, чтобы избежать раннего сгорания топлива.

 

 

Как устанавливается турбокомпрессор
 
 
 

 

Как турбокомпрессор выглядит изнутри
 

 

 
Детали турбокомпрессора
 
Одна из основных проблем турбокомпрессоров состоит в том, что они не обеспечивают мгновенный форсированный наддув по нажатию на педаль газа. Турбине требуется несколько секунд для того, чтобы набрать скорость вращения, необходимую для наддува. В результате возникает задержка между временем нажатия на педаль газа и временем начала ускорения автомобиля при срабатывании турбины.
 
Одним из способов устранения задержки является снижение

инерции вращающихся деталей, благодаря снижению их массы. Это способствует более быстрому набору скорости вращения турбины и компрессора и раннему началу наддува. Одним из наиболее надежных способов снижения инерции турбины и компрессора является уменьшение их размеров. Небольшой турбокомпрессор быстрее начнет наддув при низкой скорости работы двигателя, однако он не сможет обеспечить достаточный наддув при больших скоростях двигателя, когда в цилиндры поступает значительные объемы воздуха. Также существует риск слишком быстрого вращения на высоких скоростях двигателя, т.к. при этом через турбину проходит значительный объем выхлопа.
 
Большой турбокомпрессор может обеспечить сильный наддув при высокой скорости вращения двигателя, однако при этом может наблюдаться сильная задержка наддува, т.к. необходимо определенное время на разгон тяжелой турбины и компрессора. К счастью, существует ряд решений данных проблем.
 
В большинстве автомобильных турбокомпрессоров используется регулятор давления наддува, который позволяет уменьшить время задержки наддува небольших турбокомпрессоров, предотвращая слишком быстрое вращение при высокой скорости вращения двигателя. Регулятор давления наддува представляет собой клапан, который обеспечивает выпуск выхлопа в обход лопаток турбины. Регулятор давления наддува измеряет давление наддува. Если давление слишком высокое, это означает, что турбина вращается слишком быстро, поэтому регулятор давления наддува выпускает определенное количество выхлопа в обход лопаток для снижения скорости вращения турбины.
 
В некоторых турбокомпрессорах используются шариковые подшипники вместо гидростатических подшипников для поддержки вала. Но это не обычные шариковые подшипники – это особые подшипники, изготовленные из специального материала, которые могут выдержать скорости и температуры турбокомпрессора. Они снижают трение вала турбины при вращении, как и гидростатические подшипники. Они также позволяют использовать меньший и облегченный вал. Благодаря этому происходит быстрый набор скорости турбокомпрессором, что, в свою очередь, снижает задержку.
 
Керамические лопатки турбины легче стальных лопаток, которые используются в большинстве турбокомпрессоров. Благодаря этому опять же происходит быстрый набор скорости турбокомпрессором, что снижает задержку.
 

 

Турбокомпрессор обеспечивает наддув при большой скорости вращения двигателя.
 

 
Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей
 
На некоторые двигатели устанавливается два турбокомпрессора разного размера. Малый турбокомпрессор быстрее набирает обороты, снижая тем самым задержку ускорения, а большой обеспечивает больший наддув при высокой скорости вращения двигателя.
 

Когда воздух сжимается, он нагревается, а при нагревании воздух расширяется. Поэтому повышение давления от турбокомпрессора происходит в результате нагревания воздуха до его впуска в двигатель. Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо впустить в цилиндр как можно больше молекул воздуха, при этом не обязательно сжимать воздух сильнее.
 
Охладитель воздуха или охладитель наддувочного воздуха является дополнительным устройством, которое выглядит как радиатор, только воздух проходит как внутри, так и снаружи охладителя. При впуске воздух проходит через герметичный канал в охладитель, при этом более холодный воздух подается снаружи по ребрам при помощи вентиляторов охлаждения двигателя.
 
Охладитель увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух от компрессора перед его подачей в двигатель. Это значит, что если турбокомпрессор сжимает воздух под давлением 7 фунт/дюйм² (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм ² (0,5 бар), который является более плотним и содержит больше молекул, чет теплый воздух.
 
Турбокомпрессоры также обладают преимуществом на большой высоте, где плотность воздуха ниже. Обычные двигатели будут работать слабее на большой высоте над уровнем моря, т.к. на каждый ход поршня подаваемая масса воздуха будет меньше. Мощность двигателя с турбокомпрессором также снизится, но менее заметно, т.к. разреженный воздух легче сжимать.
 
В старых автомобилях с карбюраторами автоматически увеличивается подачу топлива в соответствии с увеличением подачи воздуха. В современных автомобилях происходит то же самое. Система впрыска топлива ориентируется на данные датчика кислорода в выхлопе для определения необходимого соотношения топлива и воздуха, так что система автоматически увеличивает подачу топлива при установленном турбокомпрессоре.
 
При установке мощного турбокомпрессора на двигатель с впрыском топлива, система может не обеспечить необходимое количество топлива — либо программное обеспечение контроллера не допустит, либо инжекторы и насос не смогут осуществить необходимую подачу. В этом случае необходимо осуществлять уже другие модификации для максимального использования преимуществ турбокомпрессора.
 
Для получения большей информации по турбокомпрессорам, рекомендуем ознакомиться со ссылками на следующей странице.
 

 

Mazda RX-8 купе-кабриолет с установленной системой турбонаддува
 
Источник:  https://auto.howstuffworks.com/

Информация о газовых турбинах | Kawasaki Heavy Industries

Принцип работы газовой турбины

Как и дизельный или бензиновый двигатель, газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания с рабочим циклом впуск-сжатие-сгорание (расширение)-выпуск. Но, существенно отличается основное движение. Рабочий орган газовой турбины вращается, а в поршневом двигателе движется возвратно-поступательно.

Принцип работы газовой турбины показан на рисунке ниже. Сначала, воздух сжимается компрессором, затем сжатый воздух подается в камеру сгорания. Здесь, топливо, непрерывно сгорая, производит газы с высокой температурой и давлением. Из камеры сгорания газ, расширяясь в турбине, давит на лопатки и вращает ротор турбины (вал с крыльчатками в виде дисков, несущих рабочие лопатки), который в свою очередь опять вращает вал компрессора. Оставшаяся энергия снимается через рабочий вал.

Особенности газовых турбин

Типы газовых турбин по конструкции и назначению

Самый основной тип газовой турбины — создающий тягу реактивной струей, он же самый простой по конструкции.
Этот двигатель подходит для самолетов, летающих на высокой скорости, и используется в сверхзвуковых самолетах и реактивных истребителях.

У этого типа есть отдельная турбина за турбореактивным двигателем, которая вращает большой вентилятор впереди. Этот вентилятор увеличивает поток воздуха и тягу.
Этот тип малошумен и экономичен на дозвуковых скоростях, поэтому газовые турбины именно этого типа используются для двигателей пассажирских самолётов.

Эта газовая турбина выдает мощность как крутящий момент, причем у турбины и компрессора общий вал. Часть полезной мощности турбины идет на вращение вала компрессора, а остальная энергия передается на рабочий вал.
Этот тип используют, когда нужна постоянная скорость вращения, например — как привод генератора.

В этом типе вторая турбина размещается после турбины с газогенератором, и вращательное усилие передается на нее реактивной струей. Эту заднюю турбину называют силовой. Поскольку валы силовой турбины и компрессора не связаны механически, скорость вращения рабочего вала свободно регулируется. Подходит как механический привод с широким диапазоном скоростей вращения.
Этот тип широко используется в винтовых самолетах и вертолетах, а также в таких установках, как приводы насоса/компрессора, главные судовые двигатели, приводы генератора и т.п.

Что такое газовая турбина серии GREEN?

Принцип, которому Kawasaki следует в газотурбинном бизнесе, начиная с разработки в 1972 году нашей первой ГТУ, позволил нам предлагать клиентам все более совершенное оборудование, т.е., более энергоэффективное и экологичное. Идеи, заложенные в наших продуктах, получили высокую оценку мирового рынка и позволили нам накопить референции на более, чем 10 000 турбин (на конец марта 2014 года) в составе резервных генераторов и когенерационных систем.
Газовые турбины Kawasaki всегда имели большой успех, и мы, показывая еще большую нашу приверженность этому принципу, дали им новое название «Газовые турбины GREEN».

Проект K: Создание газовой турбины с самым высоким КПД в мире

Внутри К: Подразделение газовых турбин, Акаси / завод Seishin

Контакты

Если вам нужна дополнительная информация о нашем бизнесе, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Контакты

Принцип работы турбины на дизельном двигателе автомобиля

Работа турбины дизельного двигателя автомобиля

Турбина используется для надёжной и бесперебойной работы как бензинового, так и дизельного двигателя автомобиля. Её основная задача — вращать энергию выхлопных газов, а также нагнетать воздух в цилиндры двигателя внутреннего сгорания под давлением. Наиболее широкое распространение получила турбина на дизельном двигателе. Чем больше воздуха поступает в камеру внутреннего сгорания, тем больше топлива может сжечь двигатель. В результате мощность рабочих механизмов значительно увеличивается.

Устройство турбины дизельного двигателя

Основными частями турбины дизельного двигателя являются турбинное и компрессорное колесо. Среди профессиональных автомехаников они получили название «крыльчатка». Устройство для нагнетания воздуха структурно состоит из следующих частей:

• турбинного колеса
• оси или вала ротора
• корпуса компрессора
• корпуса подшипников
• корпуса самой турбины

В зависимости от типа и назначения, турбина на дизельном двигателе имеет свои конструктивные особенности. Движение выхлопных газов осуществляется по системе с разным количеством каналов. Кроме того, в турбине могут быть предусмотрены различные конструктивные решения для управления потоком отработавших газов. 

Как работает турбина в автомобиле

Все элементы турбины постоянно контактируют с горючими газами. Поэтому во избежание повреждений ротор и корпус турбины изготавливаются из особо прочных материалов. Оптимальная работа турбины обеспечивается вращением в противоположных направлениях оси и крыльчатки. После прохождения через выпускной коллектор поток отработанных газов поступает в специальный канал, расположенный в корпусе турбонагревателя. После этого, газы «разгоняются» и подаются на ротор. Таким образом, обеспечивается вращение турбины. 

С ростом оборотов турбины увеличивается подача воздуха компрессором в дизельный двигатель. Для определения понятия задержки прироста мощности дизеля при резком нажатии на акселератор профессиональные автомеханики используют термин «турбояма» или «турболаг». Обычно задержка прироста мощности возникает из-за неправильной работы системы турбонаддува. 

Случаются и обратные ситуации, когда турбина вращается с очень большой частотой. Это происходит от избыточного накопления отработавших газов в основной системе турбины. Кроме того, частота вращения турбины напрямую зависит от конструктивных особенностей корпуса.  
 

О турбонаддуве

Нагнетание воздуха при помощи турбокомпрессора

Мощность, которую может развивать двигатель внутреннего сгорания, зависит от количества воздуха и топлива, которые поступают в двигатель. Таким образом, добиться повышения мощности можно, увеличив количество этих компонентов. Увеличение количества топлива совершенно бессмысленно, если одновременно не увеличивается количество воздуха для его сгорания. Поэтому одним из решений проблемы повышения мощности двигателя является увеличение количества воздуха, поступающего в цилиндры; при этом можно сжечь больше топлива и получить, соответственно, большую энергию. Это подразумевает, что необходимый для сгорания топлива воздух должен быть сжат перед подачей в цилиндры. 

Увеличение мощности атмосферного двигателя может быть достигнуто путём увеличения либо его рабочего объёма, либо оборотов. Увеличение рабочего объёма сразу же увеличивает вес, размеры двигателя и, в конечном итоге, его стоимость. Увеличение оборотов проблематично из-за возникающих при этом технических проблем, особенно в случае двигателя со значительным рабочим объёмом. Технически приемлемым решением проблемы увеличения мощности является использование нагнетателя (компрессора). Это означает, что подающийся в двигатель воздух сжимается перед его впуском в камеру сгорания. 

Турбокомпрессор был впервые сконструирован швейцарским инженером Бюши ещё в 1905 году, но только много лет спустя он был доработан и использован на серийных двигателях с большим рабочим объёмом. В принципе, любой турбокомпрессор состоит из центробежного воздушного насоса и турбины, связанных при помощи общей жесткой оси между собой. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью. Энергия потока отработавших газов, которая в обычных двигателях не используется, преобразуется здесь в крутящий момент, приводящий в действие компрессор. Происходит это так: выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы имеют высокую температуру и давление, они разгоняются до большой скорости и вступают в контакт с лопатками турбины, которая и преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент).

Это преобразование энергии сопровождается снижением температуры газов и их давления. Компрессор засасывает воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне оборотов.

Между двигателем и турбокомпрессором существует связь только через поток отработавших газов. Частота вращения турбокомпрессора напрямую не зависит от числа оборотов двигателя и характеризуется некоторой инерционностью, т.е. сначала увеличивается подача топлива и энергия потока отработавших газов, а затем уже увеличиваются обороты турбины и давление нагнетания, и в цилиндры двигателя поступает ещё больше воздуха, что даёт возможность увеличить подачу топлива. 

Характеристики мотора напрямую зависят от давления наддува: чем больше воздуха удастся загнать в цилиндры, тем мощнее будет двигатель. При определенном стиле вождения появляются и другие плюсы – снижается расход топлива, мотор не боится горных дорог, где обычные двигатели буквально задыхаются от нехватки кислорода в разреженной атмосфере.

Все современные автомобили оснащены системой турбонаддува, которая позволяет повысить мощность двигателя на 20-35% при этом двигатель, оснащенный турбонаддувом, обладает более высоким крутящим моментом на средних и высоких оборотах, что делает автомобиль более динамичным и экономичным при движении. Но при торможении двигателем автомобиль останавливается медленней, за счет пониженной степени сжатия в цилиндрах. Турбина начинает эффективно работать на дизельном авто при 2200-2500 об/мин, на бензиновом при 2800 — 3500 об/мин. Промежуток оборотов двигателя от холостых оборотов до включения турбины называется турбо-яма. Современные системы управления турбиной позволяют минимизировать эффект турбо-ямы.

Показателем эффективности работы турбины является давление наддува, которое на дизельных двигателях обычно достигает до 0.6-0.7 бар а на бензиновых от 0.6-1.0 бар. Качество сгораемого топлива зависит от процентного содержания смеси топливо-воздух и определяет состояние выхлопных газов двигателя.

Все турбонаддувы можно условно разделить на два типа – низкого (0,20 бара) и высокого давления (0,82 бара). Первый, как показала практика, может вообще обходиться без регуляторов. К примеру, на мотор Saab 95 V6 Ecopower Turbo объемом 3,0 л установлена относительно маломощная, поэтому и менее «задумчивая» турбина Garrett. Интересно, что для достижения максимального давления 0,25 бара она использует энергию отработавших газов лишь трех цилиндров из шести. На больших оборотах турбонагнетатель не может как следует разогнаться, что и обеспечивает низкое давление наддува. Электронно управляемая заслонка в этой турбине тут же открывается при любом нажатии на педаль газа. Это позволяет турбине немедленно получать необходимое количество отработавших газов для того, чтобы закачивать в цилиндры больше воздуха. Как только «воздушный насос» раскрутился, заслонка возвращается в положение, соответствующее заданному числу оборотов двигателя. В результате максимальный момент 310 Нм этот мотор выдает при 2100 об/мин.

Но это исключение из правил. Обычно в качестве регуляторов давления в турбодвигателях используют предохранительные клапаны – механические, либо с электронным управлением. Первые открываются избыточным давлением наддуваемого воздуха, вторые имеют исполнительные механизмы, как правило, электромагнитные. Команду открыть-закрыть клапану дает ЭБУ двигателя, руководствуясь информацией целой группы датчиков: давления во впускном коллекторе, детонации, расходомера воздуха и т. д. Первым подобную систему применил Saab в 1981 году.

Давление наддува обычно регулируется с помощью клапанных систем, которые перепускают требуемое количество отработавших газов. Хотя встречаются модели, в которых избыточный воздух сбрасывается прямо под капот, что не совсем выгодно с точки зрения экономичности. Впрочем, и первый способ не идеален, ведь значительное количество отработавших газов не выполняет никаких полезных действий. Вот если бы объединить две турбины в одной! Тогда бы одна использывалась для малых оборотов двигателя, а другая – для максимальных. При этом перепускной клапан использовался бы эпизодически.

Что такое VTG?

Турбонагнетатель с изменяемой геометрией VTG (Variable Turbo Geometry) – это вовсе не турбина с поворотными крыльчатками. Реализовать подобное затруднительно. Но зато ничто не мешает сделать подвижным направляющий аппарат, который в зависимости от нагрузки дозировал бы количество и скорость поступающих на «горячую крыльчатку» отработавших газов. Самый простой вариант использовали в роторном моторе Mazda RX7 в конце 80х. Здесь струя выхлопных газов была разделена на два потока. На малых оборотах они воздействовали только на верхнюю часть турбинного колеса. При достижении определенной частоты вращения коленвала срабатывал клапан, после чего отработавшие газы подавались уже на всю поверхность крыльчаток. Правда, оказалось, что данная система хорошо работала только в паре с роторнопоршневым двигателем Ванкеля.

Более удачной оказалась идея с несколькими поворотными лопатками, закрепленными в специальной обойме. Они регулировали скорость и давление потока отработавших газов в зависимости от режима работы. В грузовых автомобилях первой удачно применила этот метод фирма Mitsubishi в середине 80х, а в легковых – Audi и Volkswagen – фирма Allied Signal (Garrett) в 1995 году. Позже VTG-нагнетатетелями обзавелись легковые дизели BMW и MercedesBenz, а также AlfaRomeo. К слову, нечто подобное устанавливалось на советские танковые дизели с середины 60х.

Но пока, к сожалению, такая система прижилась только на дизельных моторах. Дело в том, что нежный направляющий аппарат теряет подвижность после долгой работы при высоких температурах выхлопных газов. Сравним 1050°С для бензинового двигателя и всего 600°С для дизеля. Кроме того, турбина с переменной геометрией дороже, чем обычная. А ее надежность и долговечность все-таки поменьше. Поэтому в ближайшее время вопрос о том, каким должен быть идеальный наддув, остается открытым. Один из перспективных путей – применение комбинированного наддува. К примеру, на малых оборотах воздух в цилиндры нагнетает приводной компрессор, а уже со средних в дело вступает турбонаддув.

Дизельный насос (ТНВД) имеет турбо-корректор, который подает топливо относительно поступаемого в камеру сгорания воздуха. Такая же коррекция происходит и в инжекторных системах. Окружная скорость вращения вала турбо-корректора достигает 50-70 м/с, что в несколько раз выше скорости движения автомобиля и на порядок выше окружной скорости коленчатого вала, если эти данные перевести в об/мин то ротор турбо-корректора вращается с 150000 — 210000 об/мин а коленвал с 5000-7000 об/мин. При этой скорости малейший дисбаланс превращает ротор в вибратор большего размера, что приводит к механичекому и акустическому шуму, утечке масла через уплотнения и неэффективной работы турбины, а в конечном итоге к заклиниванию вала и обрыву горячей крыльчатки. Вот зачем необходима балансировка вала до сборки турбокомпрессора и после. Особую роль нужно отдать диагностике работы двигателя и топливной системы.

Для проверки эффективности работы турбокомпрессора используется вакуумметр-манометр. Для проверки давления картерных газов используем напоромер. Данный прибор позволяет диагностировать состояние двигателя в целом. Ведь работа турбины на 99% зависит от состояния двигателя, а повышенный расход масла и топлива ошибочно указывает на изношенное состояние турбокомпрессора. Что касается диагностики топливной системы автомобиля, то лучше это сделать на специализированной СТО, но некоторые неисправности очевидны. Так средний пробег распылителей форсунок составляет 100 тыс. км. пробега, работа свечей накала 50 тыс. км., свечей зажигания обычных 25 тыс. км. а платиновых 60 тыс. км. Периодическая профилактическая чистка топливной системы составляет около 25 тыс. км. км пробега. Клиенты к нам обращаются как в плане консультации при покупке автомобиля, так и с просьбой диагностики турбины и двигателя для определения реального состояния цилиндро-поршневой группы и ремонта.

Преимущества турбокомпрессорного двигателя

Двигатель, оснащённый турбокомпрессором, обладает техническими и экономическими преимуществами по сравнению с атмосферным (безнаддувным) двигателем:

• Соотношение «масса/мощность» у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного двигателя.

• Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.

• Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором может быть лучше адаптирована к специфическим условиям эксплуатации. При этом, водитель тяжёлого грузовика должен намного реже переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более «мягким». 

Кроме того, можно на базе атмосферных двигателей создавать версии, оснащённые турбокомпрессором и различающиеся по мощности. Ещё более ощутимы преимущества двигателя с турбокомпрессором на высоте. Атмосферный двигатель теряет мощность из-за разрежения воздуха, а турбокомпрессор, обеспечивая повышенную подачу воздуха, компенсирует снижение атмосферного давления, почти не ухудшая характеристики двигателя. Количество нагнетаемого воздуха станет лишь ненамного меньше, чем на более низкой высоте, то есть двигатель практически сохраняет свою обычную мощность. Кроме того:

• Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива.Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.

• Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание, он также способствует уменьшению токсичности отработавших газов.
  

Ремонт турбин дизельных двигателей

Турбированный дизельный двигатель с неисправным компрессором теряет от 30 до 60 процентов своей мощности. К сожалению, вывести этот агрегат из строя довольно легко: достаточно несколько раз после холодного пуска дать двигателю высокие обороты. Если к тому же моторное масло не соответствует типу двигателя или засорен фильтр, ремонт турбокомпрессора придется делать почти наверняка.

Рекомендации по эксплуатации автомобиля с турбиной

Очевидно, что классическое обслуживание автомобиля — ещё не гарантия того, что Турбина и двигатель может пройти 500 000 км до капремонта. В регламентное обслуживание необходимо вводить такие работы: очистка топливной системы, диагностика-регулировка топливо-воздушной системы, проверка на загрязнение катализатора в выхлопной системе.

• При запуске двигателя используйте минимальный газ и не меньше минуты держите двигатель на холостых оборотах. Газовать на двигателе, который лишь несколько секунд назад завелся, значит, заставлять турбину вращаться на высоких скоростях в условиях ограниченной смазки.
• После больших оборотов и нагрузки двигателя не выключайте зажигание, дайте двигателю поработать на холостых оборотах от 15 до 30секунд (в зависимости от режима работы двигателя). При нагруженном двигателе крыльчатка турбины вращается на очень высоких оборотах. Быстрое же выключение зажигания приводит к прекращению подачи масла в то время когда крыльчатка ещё вращается с большой скоростью…
• Избегайте длительной работы на холостых оборотах. При этом давление масла в турбине больше, чем воздуха в компрессорной части. Масло может вытекать в улитки и появится сизый дым.
• Масло, на котором эксплуатируется ваш автомобиль — это действительно самая главная деталь в работоспособности турбонаддува.

Практические советы по обслуживанию, диагностике

Сегодня многие СТО «боятся» автомобилей с турбокомпрессорами. Это происходит из-за нехватки информации с одной стороны и нежелании механиков получать дополнительные знания по автодиагностике. Предлагаем Вам ознакомиться с подходом к турбокомпрессору. Не нужно бояться турбин, нужно технически грамотно представлять процесс проверки турбокомпрессора. 

Если автомобиль нуждается в ремонте, а признаки указывают, что неисправность связана с турбокомпрессором, важно точно установить, поврежден он или нет. Это можно сделать, пользуясь таблицей, приведенной ниже. Если точно установлено, что турбокомпрессор неисправен, нужно обязательно отыскать причину этого. Если её не устранить, новый компрессор, установленный взамен неисправного, тоже выйдет из строя, иногда это происходит в первые же секунды после запуска двигателя.

Методика диагностирования турбокомпрессора на двигателе

1. Необходимо подсоединиться к системе впускного коллектора с помощью тройника, так как система должна быть герметична.
2. Произвести запуск двигателя, дать возможность прогреться двигателю до температуры 70°С.
3. Статическая проверка турбонаддува:

• на инжекторных автомобилях показания прибора при холостых оборотах должны быть в секторе вакуумирования (левая зелёная зона). На дизельных автомобилях показания прибора колеблются около «0»;
  
• для дизельных автомобилей: при холостых оборотах стрелка на приборах находится в «0», при резком и кратковременном нажатии на педаль газа может быть в пределах 0,5 – 0,8 бар при 2200 –3500 об/мин, нагнетание становится эффективным от 2200 об/мин;
  
• на инжекторных автомобилях при плавном нажатии на педаль акселератора на оборотах двигателя 2000 об/мин показания прибора достигают 0 – 0,2 бар. При резком нажатии на педаль акселератора показания прибора достигают 0,3 – 0,5 бар, и происходит сброс давления, т.к. двигатель не нагружен. Поэтому инжекторный автомобиль необходимо диагностировать в движении. Эффективность нагнетания происходит от 2800 об/мин двигателя.
  

4. Динамическая проверка турбонаддува:

• необходимо вывести прибор в салон автомобиля;
• произвести измерение на 2-й передаче с максимальным ускорением, при этом показания прибора на инжекторных автомобилях достигают 0,8 – 1,0 бар, а на дизельных – 0,6 – 0,8 бар.

5. После измерения турбонаддува необходимо все соединения вернуть в начальное состояние.

Внимание!!! Если давление турбонаддува для дизеля ниже 0,5 бар, то необходимо уделить серьёзное внимание топливной аппаратуре. Если ниже 0,3 бар при исправном двигателе, то турбокомпрессор требует ремонта. 

Внимание!!! Если давление турбонаддува превышает максимально допустимые параметры, то существует большая вероятность выхода из строя цилиндропоршневой группы (прогар поршня).
Вопреки распространенному мнению, можно починить практически любой компрессор. Однако сам процесс ремонта турбин очень сложен, и кроме опыта требует специального оборудования.

 Сначала агрегат разбирается и проводится тщательная ревизия состояния всех его деталей. После этого делается собственно ремонт турбокомпрессора, для чего применяются лишь фирменные запчасти, а все подшипники и компрессионные кольца заменяются новыми. Затем турбину тщательно балансируют и картридж собирают. Далее на стенде добиваются идеальной балансировки уже самого картриджа, после чего турбину можно устанавливать на двигатель.

Замена турбокомпрессора

При самостоятельной установке турбины следует выполнять приведённые указания:

1. Проверить сливные маслопроводы, снять и полностью их прочистить. Убедиться в отсутствии вмятин, повреждений, пережатий. Случается, что шланги и резиновые патрубки через некоторое время разбухают изнутри, что затрудняет движение масла. В случае сомнений рекомендуется заменить резиновые части новыми деталями.
2. Проверить сапун двигателя, снять и полностью очистить его. Нужно следовать тем же указаниям, что и для маслопроводов. Проверить, при необходимости заменить клапаны (если они есть). На сапуне часто устанавливают небольшой конденсатор масла, его также нужно очистить и проверить. Одним словом, давление картерных газов не должно превышать 50 кг/м2.
3. Пред установкой турбокомпрессора (далее ТКР) заглушить патрубок маслоподачи и слива на ТКР.
   
4. Прогреть двигатель до рабочей температуры, произвести замер давления масла в патрубке подачи масла на ТКР ( не менее 0,8 кг/см2 ) на холостых оборотах и (не более 6,5 кг/см2) на максимальных оборотах.
   
5. Слить отработанное масло с двигателя.
   
6. Произвести замену всех фильтров (масляного, воздушного, топливного). Очистить внутренние полости корпуса воздушного фильтра от инородных частиц и мусора.
   
7. Залить масло, соответствующее требованиям завода-изготовителя для данного типа двигателя (смотреть инструкцию по эксплуатации автомобиля).
   
8. Произвести чистку и проверить герметичность воздушных патрубков подачи и слива масла (патрубки трубопроводов должны соответствовать требованию завода-изготовителя).
   
9. При наличии интеркулера промыть его от остатков масла.
   
10. При наличии катализатора в выхлопной системе необходимо проверить сопротивление противовыхлопа (не более 0,2кг/см2 на оборотах).
    При завышенном давлении, или если автомобиль имеет пробег более 100 тыс. км, катализатор нужно заменить или удалить.
    
11. Снять заглушку с маслоподающего патрубка. На стартерном режиме произвести прокачивание маслом подающей трубки, слить в ёмкость примерно 100 г масла.
    
12. Произвести монтаж ТКР, не подключая патрубки всасывания и наддува воздуха.
    
13. Подключить маслоподающую трубку к ТКР.
    
14. На стартерном режиме произвести прокачивание масла через ТКР в ёмкость примерно 100 г, контролируя появление масла на сливной трубке.
    
15. Подсоединить маслосливную трубку к ТКР.
    
16. Запустить двигатель, не пользуясь педалью акселератора. Дать поработать двигателю 5–10 минут на холостых оборотах, при этом контролировать температуру патрубка подачи масла (50–60°С), контролировать герметичность всех соединений.
    
17. Увеличить обороты двигателя до 2500/3000 об/мин. При этом отслеживать выброс масла из нагнетающего патрубка улитки ТКР.
    
18. Убедившись, что ТКР не выбрасывает через нагнетающий патрубок улитки масло, произвести монтаж воздушных патрубков.
    
19. Запустить двигатель, проверить герметичность всех соединений.
    
20. Замерить давление во всасывающем тракте после турбины.

Если обнаружены неисправности, конечно же следует их устранить.

С уважением СТО «Ковш»

Как работает турбина дизельного двигателя — Автомобили

Чтобы узнать, как работает турбина дизельного двигателя, нужно обратиться к ее устройству. На каждый современный двигатель автомобиля устанавливается турбокомпрессор.

Это своеобразный насос, который, раздувая воздух, приводит в действие турбину. Нагнетания воздуха в цилиндры дизельного ДВС и является главной задачей устройства. Чем больше воздуха будет поступать, тем больше солярки потребуется для работы дизеля. Давление для наддува турбокомпрессором создается крыльчаткой турбины, которая раскручивается выхлопными газами. И в зависимости от самой конструкции корпуса турбина может вращаться даже с очень большой частотой. Все будет зависеть от интенсивности потока отработанных газов.

Чтобы турбина работала, как часы, следует постоянно следить за ее исправностью

И если появилась необходимость в ее ремонте, то следует обращаться в компанию Turbotechnic. Здесь любые неполадки устраняют за 24 часа. Компания работает уже 12 дет и осуществляет ремонты турбин любых марок автомобилей как самых брендовых, так и многих производителей. Чаще всего за ремонтными услугами обращаются при поломке прокладки турбины, при появлении трещин в воздушном шланге, при износе подшипников и механических повреждениях. Компания имеет высококлассных мастеров и отличные условия для реставрации.

Опытные специалисты качественно производят диагностика турбины дизельного двигателя. Чтобы своевременно выявить признаки неисправности, они рекомендуют обращать внимание на любые отклонения. В частности, на резкое снижение мощности, на появление посторонних шумов при работе силового агрегата, на утечку масла или на повышение его расхода, на затрудненное вращение лопастей, а также следует быть максимально внимательными с турбинами, бывшими уже в употреблении.

Диагностика турбокомпрессора может производиться с демонтажем турбины или же без снятия турбины с автомобиля.

Обращаясь за помощью к специалистам компании «Turbotechnic», вы получите качественный ремонт и диагностику узла. К тому же работы выполняются в заранее определенные сроки. И, главное, что при ремонте специалисты придерживаются рекомендаций производителей и используют самые оригинальные запчасти непосредственно от изготовителя. Показательно, что компания дает два года гарантии, несмотря на то, сколько километров пробежал автомобиль.

Признаки неисправности турбины дизельного двигателя

Если вы только собираетесь приобрести или уже являетесь владельцем турбированного авто, то вы должны знать все признаки неисправности турбины дизельного двигателя, ведь исправность турбокомпрессора влияет на работу контрактного мотора и его составляющих. Чем раньше вы обнаружите неполадки и примите меры, тем меньше финансовых и временных затрат потребуется на их устранение и восстановление стабильной работы автомобиля.

Если вы обнаружили даже косвенный признак того, что турбина двигателя на дизельном топливе неисправна – как можно скорее посетите автосервис.

На что стоит обратить внимание?

Наиболее явные признаки сбоя в работе турбокомпрессора следующие:

• Дымит выхлопная труба, приобретает от белого до черного и темно-синего оттенка.
• Повышается уровень шума при работе мотора, который можно воспринять на слух;
• Пульсация давления на выходе турбины или так называемый «помпаж», которая проявляет себя четкими громкими хлопками;
• Падение тяги, ухудшение показателей динамики, требуется больше времени, чтобы набрать обороты. На холостых – движок работает также нестабильно;
• Резкий запах горелого масла и увеличение его потребления автомобилем;
• Глухой звук, свист, щелчки или другой звук под капотом авто.

Но при постановке диагноза машине о неисправности турбины не следует опираться только на вышеперечисленные признаки, лучше обследовать автомобиль у профессионалов, которые определят истинную причину появления неполадок.

Что проверить самостоятельно?

До посещения станции технического обслуживания в некоторых случаях можно своими руками провести базовую диагностику автомобиля.

1. Если вы обнаружили задымление, то вне зависимости от его цвета, нужно проверить воздушный фильтр и соединения патрубков. Если произошло нарушение герметичности, то ее нужно устранить и заменить фильтр;

2. Насколько изношена турбина можно узнать легкой прокруткой ротора: люфт маленький – все в порядке, а, если во время поворота ротор даже слегка касается корпуса, то турбину вероятнее всего нужно отдать в ремонт;

3. Исследовать турбонадув. Открыть капот, запустить движок и пережать патрубок, который ведет от турбокомпрессора к впускному коллектору. Другой человек должен газовать несколько секунд и, если патрубок надувается от давления, то все в норме, если он вял – турбина требует ремонта;

4. Осмотреть саму турбину. На ее поверхности не должно быть масляных или иных следов. Если отсоединить патрубок, который пережимали в предыдущем пункте и появились следы масла –скорее всего, нужна замена турбины.

Как предотвратить поломку турбокомпрессора?

Во избежание непредвиденного ремонта, замены запчастей и автомобиль служил вам как можно долгий срок, отношение к авто должно быть крайне бережным и оказываться ему должное внимание. Используйте масла и топливо высокого качества, откажитесь от «пятиминутных» промывок, которые могут за один раз уничтожить турбину и исключить возможность ее восстановления, используйте турботаймер, масло должно всегда находиться на нужном уровне, прогревайте движок перед началом движения и регулярно проходите технический осмотр автомобиля. Это и другие моменты являются гарантом того, что турбокомпрессор не потребует серьезного ремонта продолжительное время.

Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры?

Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры? Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 18 февраля 2021 г.

Идеального изобретения не бывает: всегда можно сделать что-нибудь лучше, дешевле, более эффективный или более экологически чистый. Возьмите внутренний двигатель внутреннего сгорания. Вы можете подумать, что это замечательно, что машина приводимый в действие жидкостью, может сбросить вас по шоссе или ускорить небо во много раз быстрее, чем вы могли бы путешествовать иначе.Но это всегда можно построить двигатель, который будет работать быстрее, дальше или потреблять меньше топливо. Один из способов улучшить двигатель — использовать турбокомпрессор —a пара вентиляторов, которые используют отработанную мощность выхлопа из задней части двигателя, чтобы втиснуть больше воздух впереди, доставляя больше «энергии», чем в противном случае. получать. Мы все слышали о турбинах, но как именно они работают? Давайте присмотритесь!

Фото: В типичном автомобильном турбокомпрессоре используется пара таких вентиляторов в форме улитки.Тот, который вы видите здесь, — это Garrett GT2871R, который вот-вот будет установлен на двигатель Pontiac G8. Фото Райана С. Делкора любезно предоставлено ВМС США.

Что такое турбокомпрессор?

Фото: два вида безмасляного турбокомпрессора, разработанного НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА Гленна (NASA-GRC).

Вы когда-нибудь видели, как мимо вас проносятся машины, из выхлопной трубы которых струится сажа? Очевидно, выхлопные газы вызывают загрязнение воздуха, но это гораздо меньше очевидно, что они одновременно тратят энергию.Выхлоп смесь горячих газов, откачиваемых на скорости, и вся энергия в ней содержит — тепло и движение (кинетическая энергия) — исчезает бесполезно в атмосферу. Было бы здорово, если бы двигатель Могли бы как-то использовать эту бесполезную энергию, чтобы машина ехала быстрее? Именно это и делает турбокомпрессор.

Автомобильные двигатели получают энергию за счет сжигания топлива в прочных металлических канистрах, называемых цилиндрами. Воздух входит каждый цилиндр смешивается с топливом и горит, чтобы произвести небольшой взрыв который выталкивает поршень, вращая валы и шестерни, которые вращают колеса автомобиля.Когда поршень возвращается внутрь, он нагнетает отработанный воздух. и топливная смесь выходит из цилиндра в качестве выхлопа. Количество мощности Производительность автомобиля напрямую зависит от того, насколько быстро он сжигает топливо. В у вас больше цилиндров и чем они больше, тем больше топлива машина может гореть каждую секунду и (по крайней мере теоретически) тем быстрее можешь идти.

Один из способов ускорить движение автомобиля — это добавить больше цилиндров. Вот почему супер-быстрые спорткары обычно имеют восемь и двенадцать цилиндров вместо четырех или шести цилиндры в обычном семейном автомобиле.Другой вариант — использовать турбонагнетатель, который каждую секунду нагнетает в цилиндры больше воздуха, они могут сжигать топливо быстрее. Турбокомпрессор — это простой, относительно дешевый, дополнительный немного обвеса, который может получить больше мощности от того же двигателя!

Рекламные ссылки

Как работает турбокомпрессор?

Если вы знаете, как работает реактивный двигатель, вы на полпути к пониманию турбонагнетателя автомобиля. А реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, сжимает его в камеру где он горит топливом, а затем выдувает горячий воздух из спины.В качестве горячий воздух уходит, он с ревом проносится мимо турбины (что-то вроде очень компактная металлическая ветряная мельница), которая приводит в движение компрессор (воздушный насос) спереди двигателя. Это бит, который нагнетает воздух в двигатель, чтобы заставить топливо гореть должным образом. Турбокомпрессор на автомобиле применяет очень принцип аналогичен поршневому двигателю. Он использует выхлопные газы для водить турбину. Это вращает воздушный компрессор, который выталкивает дополнительный воздух. (и кислород) в цилиндры, позволяя им сжигать больше топлива каждый второй. Вот почему автомобиль с турбонаддувом может производить больше мощности (что это еще один способ сказать «больше энергии в секунду»).Нагнетатель (или «нагнетатель с механическим приводом», чтобы дать ему полное название) очень похож на турбокомпрессор, но вместо того, чтобы приводиться в движение выхлопными газами с помощью турбины, он приводится в действие вращающимся коленчатым валом автомобиля. Обычно это недостаток: там, где турбокомпрессор питается от отработанной энергии выхлопных газов, нагнетатель фактически крадет энергию от собственного источника энергии автомобиля (коленчатого вала), что обычно бесполезно.

Фото: Суть турбокомпрессора: два газовых вентилятора (турбина и компрессор), установленные на одном валу.Когда один поворачивается, другой тоже поворачивается. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Как на практике работает турбонаддув? Турбокомпрессор — это два маленьких вентилятора (также называемых крыльчатками). или бензонасосы), сидящие на одном металлическом валу, так что оба вращаются вместе. Один из этих вентиляторов, называемый турбиной , находится в выхлопная струя из цилиндров. Когда цилиндры выдувают горячий газ лопасти вентилятора, они вращаются и вал, с которым они соединены (технически называемый вращающийся узел центральной ступицы или CHRA) также вращается.Второй вентилятор называется , компрессор и, поскольку он сидит на том же валу, что и турбина, он тоже вращается. Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля, так что, вращаясь, он втягивает воздух в автомобиль и нагнетает его в цилиндры.

Теперь здесь небольшая проблема. Если сжать газ, он станет горячее (вот почему велосипедный насос нагревается, когда вы начинаете накачивать шины). Горячее воздух менее плотный (поэтому теплый воздух поднимается над радиаторами) и меньше эффективны для сжигания топлива, поэтому было бы намного лучше, если бы воздух, поступающий из компрессора, был охлажден перед входом цилиндры.Для его охлаждения мощность компрессора проходит через над теплообменником, который удаляет дополнительное тепло и направляет его в другое место.

Как работает турбокомпрессор — подробнее

Основная идея заключается в том, что выхлоп приводит в движение турбину (красный вентилятор), которая напрямую подключен (и питает) компрессор (синий вентилятор), который нагнетает воздух в двигатель. Для простоты мы показываем только один цилиндр. Итак, вкратце, как все это работает:

1. Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется к компрессору.
2. Вентилятор компрессора помогает всасывать воздух.
3. Компрессор сжимает и нагревает поступающий воздух и снова его выдувает.
4. Горячий сжатый воздух от компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его.
5. Охлажденный сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра. Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре быстрее.
6. Поскольку цилиндр сжигает больше топлива, он быстрее вырабатывает энергию и может передавать больше мощности на колеса через поршень, валы и шестерни.
7. Отработанный газ из цилиндра выходит через выхлопное отверстие.
8. Горячие выхлопные газы, обдувающие турбинный вентилятор, заставляют его вращаться с высокой скоростью.
9. Вращающаяся турбина установлена ​​на том же валу, что и компрессор (показан здесь бледно-оранжевой линией). Итак, когда вращается турбина, вращается и компрессор.
10. Выхлопные газы покидают автомобиль, расходуя меньше энергии, чем в противном случае.

На практике компоненты можно было соединить примерно так.Турбина (красная справа) забирает отработанный воздух через впускное отверстие, приводя в действие компрессор (синий, слева), который забирает чистый наружный воздух и нагнетает его в двигатель. Эта конкретная конструкция имеет электрическую систему охлаждения (зеленую) между турбиной и компрессором.

Иллюстрация: Как турбина и компрессор соединены в турбонагнетателе с электрическим охлаждением. Из патента США № 7,946,118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдано 24 мая 2011 г.Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Откуда берется дополнительная мощность?

Турбокомпрессоры придают автомобилю больше мощности, но эта дополнительная мощность не поступать напрямую из отработанных выхлопных газов — и это иногда сбивает людей с толку. С турбонагнетателем мы используем часть энергии выхлопных газов для приведения в действие компрессора, что позволяет двигателю сжигать больше топлива каждую секунду. Это дополнительное топливо — вот где дополнительная мощность автомобиля происходит от. Все выхлопные газы приводят в действие турбокомпрессор и, поскольку турбокомпрессор не подключен к коленчатому валу или колесам автомобиля, он не прямо добавляет мощности автомобилю в любом случае.Это просто включение один и тот же двигатель для более быстрого сжигания топлива, что делает его более мощным.

Сколько дополнительной мощности вы можете получить?

Если турбокомпрессор дает двигателю большую мощность, более крупный и лучший турбокомпрессор даст это даже больше мощности. Теоретически вы можете продолжать улучшать свой турбокомпрессор. чтобы сделать ваш двигатель все более мощным, но в конечном итоге вы достигнете предела. Цилиндры такие большие, и топлива они могут сжечь ровно столько, сколько нужно. Через впускное отверстие определенного размера вы можете втолкнуть в них столько воздуха, сколько выхлопных газов, что ограничивает энергию, которую вы можете использовать для приведения в действие турбокомпрессора.Другими словами, в игру вступают и другие ограничивающие факторы, которые необходимо учитывать. аккаунт тоже; вы не можете просто ускорить свой путь до бесконечности!

Преимущества и недостатки турбокомпрессоров

Фото: Типичный автомобильный турбокомпрессор. Вы можете четко видеть два вентилятора / нагнетателя (один над другим) и их вход / выход. Фото любезно предоставлено Армией США.

Вы можете использовать турбокомпрессоры как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями и более или менее на любых вид транспортного средства (автомобиль, грузовик, корабль или автобус).Основное преимущество использования турбонагнетателя заключается в увеличении выходной мощности. для двигателя того же размера (каждый ход поршня в каждом цилиндре генерирует больше мощности, чем в противном случае). Однако чем больше мощность, тем больше энергии, вырабатывается в секунду, и закон сохранения энергии говорит нам, что вы должны вкладывать больше энергии, поэтому вы должны сжигать, соответственно, больше топлива. Теоретически это означает, что двигатель с турбонагнетателем не более экономичен, чем двигатель без него.Однако на практике двигатель, оснащенный турбонагнетателем, намного меньше и легче, чем двигатель, производящий такую ​​же мощность без турбонагнетателя, поэтому автомобиль с турбонагнетателем может обеспечить лучшую экономию топлива в этом отношении. Производители теперь часто могут обойтись без установки гораздо меньшего двигателя на тот же автомобиль (например, V6 с турбонаддувом вместо V8 или четырехцилиндрового двигателя с турбонаддувом вместо V6). И именно здесь автомобили с турбонаддувом получают свое преимущество: при хорошей работе они могут сэкономить до 10 процентов вашего топлива.Поскольку они сжигают топливо с большим количеством кислорода, они, как правило, сжигают его более тщательно и чисто, вызывая меньшее загрязнение воздуха.

« Большинство отраслевых экспертов ожидают, что к 2027 году более половины автомобилей, проданных в США, будут оснащены одним двигателем. ”

The New York Times, 2018

Большая мощность при том же размере двигателя — это замечательно, так почему же не все двигатели имеют турбонаддув? Одна из причин заключается в том, что преимущества экономии топлива, обещанные ранними турбокомпрессорами, не всегда оказывались столь впечатляющими, как утверждали производители (стремящиеся воспользоваться любым маркетинговым преимуществом над своими конкурентами).Одно исследование 2013 года, проведенное Consumer Reports, показало, что небольшие двигатели с турбонаддувом дают значительно худшую экономию топлива, чем их «безнаддувные» (обычные) аналоги, и пришел к выводу: «Не принимайте экологические хвастовства двигателей с турбонаддувом за чистую монету. Есть более эффективные способы экономить топливо, в том числе гибриды, дизели и другие передовые технологии ». Надежность тоже часто была проблемой: турбокомпрессоры добавляют еще один уровень механической сложности к обычному двигателю — короче говоря, есть еще немало вещей, которые могут пойти не так.Это может значительно удорожать обслуживание турбин. По определению, турбонаддув — это получение большего от той же базовой конструкции двигателя, и многие компоненты двигателя должны испытывать более высокие давления и температуры, что может привести к более быстрому выходу деталей из строя; вот почему, вообще говоря, двигатели с турбонаддувом служат не так долго. Даже вождение с турбонаддувом может отличаться: поскольку турбокомпрессор приводится в действие выхлопными газами, часто наблюдается значительная задержка («турбо-задержка») между тем, когда вы нажимаете ногу на акселератор, и моментом включения турбонаддува, и это может привести к турбо машины очень разные (а иногда и очень хитрые) в управлении.В последние несколько лет ведущие производители, такие как Garrett и BorgWarner, активно разрабатывают частично или полностью электрические турбокомпрессоры для решения этой проблемы; Предложение Гарретта называется E-Turbo, а предложение Борга — eBooster®.

Кто изобрел турбокомпрессор?

Кого благодарим за турбокомпрессоры? Альфред Дж. Бючи (1879–1959), автомобильный инженер, работавший в двигательной компании Gebrüder Sulzer в Винтертуре, Швейцария. Как и в случае с турбокомпрессором, который я проиллюстрировал выше, в его первоначальной конструкции использовался приводной от выхлопа вал турбины для питания компрессора, который нагнетал больше воздуха в цилиндры двигателя.Первоначально он разработал турбокомпрессор за годы до Первой мировой войны и запатентовал его в Германии в 1905 году, но продолжал работать над улучшенными конструкциями до своей смерти четыре десятилетия спустя.

Однако

Бючи была не единственной важной фигурой в истории. Несколькими годами ранее сэр Дугалд Кларк (1854–1932), шотландский изобретатель двухтактного двигателя, экспериментировал с разделением ступеней сжатия и расширения внутреннего сгорания с помощью двух отдельных цилиндров. Это немного похоже на наддув, увеличивая как поток воздуха в цилиндр, так и количество топлива, которое может быть сожжено.Другие инженеры, в том числе Луи Рено, Готлиб Даймлер и Ли Чедвик также успешно экспериментировал с системами наддува.

Изображение: один из проектов турбокомпрессора Альфреда Бючи конца 1920-х годов (патент был подан в 1927 году и выдан в апреле 1934 года). Я раскрасил его, чтобы вы могли быстро разобраться в этом. Вы можете увидеть один цилиндр (желтый) и поршень, кривошип и шатун (красный) слева. Выхлопные газы из цилиндра проходят по трубе (зеленого цвета), приводящей в движение турбину.Он подключен к оранжевому «нагнетателю» (компрессору) и охладителю (синий ящик), который нагнетает воздух в цилиндр через синюю трубу. Есть множество других сложных деталей, но я не буду вдаваться во все детали; Если вам интересно, взгляните на патент США № 1,955,620: Двигатель внутреннего сгорания (обслуживается через Google Patents). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги для старших читателей

Книги для младших читателей

• Car Science Ричард Хаммонд.Дорлинг Киндерсли, 2007. Объясняет, почему ваша машина работает (в возрасте 9–12 лет).

Статьи

• Garrett E-Turbo обещает большую мощность, лучшую эффективность и меньшее отставание от Аарона Терпена, New Atlas, 20 октября 2019 года. История новых электрических турбин Гарретта.
• Прыжки с турбонаддувом с гоночной трассы до Кюль-де-Сак, автор Стивен Уильямс. The New York Times, 25 октября 2018 года. Как турбокомпрессоры стали неотъемлемой частью современного автомобильного двигателя.
• Маленький вентилятор, решающий самую большую проблему турбокомпрессора. Автор Алекс Дэвис.Wired, 24 августа 2017 г. Краткий обзор eBooster от BorgWarner.
• Как сделать турбодвигатели более эффективными? «Просто добавь воды» Ник Чап. The New York Times, 29 сентября 2016 г. Компания Bosch возрождает идею распыления воды на цилиндры с турбонаддувом, чтобы они работали более прохладно и менее беспорядочно.
• Автопроизводители считают, что турбины — мощный путь к экономии топлива Лоуренс Ульрих. The New York Times, 26 февраля 2015 года. Почему такие производители, как Ford и BMW, с энтузиазмом продвигают двигатели с турбонаддувом.
• 50 лет назад Джим Коскс сделал турбонагнетатель революционной технологией. The New York Times, 19 декабря 2014 года. Как первые турбокомпрессоры в конечном итоге преодолели свои первые проблемы.
• Чак Скватриглиа, «Если ты не водишь турбо», то скоро будешь. Wired, 24 сентября 2010 г. Ожидается, что к 2015 году количество автомобилей с установленными турбокомпрессорами удвоится, поскольку производители ищут новые способы повышения производительности от двигателей меньшего размера.
• Turbo приветствует экологический сертификат Йорна Мадслиена.BBC News, 11 октября 2009 г. Турбины заставляют автомобили двигаться быстрее; они также могут сделать их более «зелеными» за счет снижения расхода топлива.

Патенты

Если вы ищете подробные технические описания того, как все работает, патенты — хорошее место для начала. Здесь Вот некоторые недавние патенты на турбокомпрессоры, которые стоит проверить:

• Патент США № 1,955,620: Двигатель внутреннего сгорания Альфреда Дж. Бючи, выдан 17 апреля 1934 г. Первый турбодвигатель, разработанный самим изобретателем турбокомпрессоров.
Патент США №
• № 2 309 968: Управление турбокомпрессором и метод, выданный Ричардом Дж. Ллойдом, корпорация Garrett, 1 февраля 1977 года. Основное внимание уделяется системе управления турбокомпрессором, которая эффективно работает при различных оборотах двигателя.
• Патент США № 4083188: Система турбонагнетателя двигателя, выданная Emerson Kumm, The Garrett Corporation, 11 апреля 1978 года. Современный турбонагнетатель для дизельного двигателя с низкой степенью сжатия.
• Патент США № 7,946,118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдан 24 мая 2011 г.Новый метод охлаждения турбокомпрессора.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2010, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

eBooster является зарегистрированным товарным знаком BorgWarner Inc. Corporation

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2010/2020) Турбокомпрессоры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-turbochargers-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работает газотурбинная электростанция? — Petrotech, Inc.

В современном мире огромное количество ресурсов по праву направлено на открытие новых, более эффективных и более доступных способов производства энергии. Хотя первые версии газовых турбин были созданы еще в 50 году нашей эры, газовая турбина как крупный производитель энергии возникла незадолго до начала 20-го века, и они постоянно совершенствуются, чтобы обеспечить надежные энергетические сообщества во всем мире сегодня. .

Детали газовой турбины

Хотя работа газовой турбины сложна, она состоит из трех основных частей: компрессора, системы сгорания и турбины. Компрессор работает за счет втягивания воздуха в двигатель, который затем сжимается и подается в камеру сгорания со скоростью до нескольких сотен миль в час. Система сгорания использует топливные форсунки для впрыска природного газа в камеру сгорания, в результате чего температура превышает 2000 градусов по Фаренгейту.Наконец, горючий газ поступает в турбину, где он вращает вращающиеся лопасти, которые, в свою очередь, вращают генератор, производя электричество для различных энергетических рынков. Этот процесс также втягивает больше воздуха в компрессор, перезапуская процесс.

Типы газовых турбин

Хотя все газовые турбины работают с одним и тем же основным процессом, существуют различия между двумя основными типами турбин: двигателями с тяжелой рамой и авиационными двигателями. Одно из основных различий заключается в степени давления, которая представляет собой соотношение между давлением нагнетания компрессора и давлением воздуха на входе.В то время как степень давления для двигателей с тяжелой рамой обычно ниже 20 фунтов на квадратный дюйм, она обычно превышает 30 фунтов на квадратный дюйм, когда речь идет о авиационных двигателях. Другое отличие состоит в том, что авиационные двигатели обычно компактны и используются, когда требуется меньше энергии, а двигатели с тяжелой рамой больше и вырабатывают гораздо более высокую мощность. Однако это также означает, что они имеют более высокие выбросы и, следовательно, должны быть по-другому спроектированы, чтобы уменьшить выбросы загрязняющих веществ, таких как NOx.

Отопление и охлаждение

Без достижения очень высоких температур газовая турбина не смогла бы эффективно вырабатывать энергию.Газовые турбины могут нагреваться до 2300 градусов по Фаренгейту. Однако многие материалы, из которых изготовлены турбины, не выдерживают этого тепла. Чтобы решить эту проблему, часть воздуха из компрессора используется для охлаждения важных компонентов турбины, и, хотя это может снизить общую эффективность, эта модернизация системы увеличивает срок ее службы.

Органы управления газовой турбиной

Поскольку газовые турбины производят огромное количество энергии, передовые системы управления и решения имеют важное значение для безопасности и эффективности процесса.Многие современные системы управления могут создавать или обновлять элементы управления для электрогидравлических, аналогово-электронных или релейных и пневматических систем управления. Для приводов компрессоров эти системы включают интерфейс DCS и графический интерфейс оператора, управление турбиной и компрессором, а также управление помпажем и производительностью. Для приводов генератора они включают полное управление турбиной, отслеживание тенденций и регистрацию данных, а также синхронизацию и защиту.

Газовая турбина

использует

Варианты газовых турбин использовали Леонардо да Винчи, Никола Тесла и сэр Чарльз Парсонс, и сегодня они вошли в широкое применение во многих областях.Эти турбины используются для создания тяги для реактивных двигателей, для создания массовой мощности или на кораблях, локомотивах, вертолетах и ​​танках. В небольшом количестве автомобилей, автобусов и мотоциклов также используются газовые турбины.

Преимущества газовых турбин

Хотя никакие средства производства энергии не являются эффективными на 100 процентов, у газовых турбин есть много преимуществ по сравнению с другими энергетическими решениями. Поскольку затраты на добычу газа низкие, эксплуатационные расходы обычно ниже, чем у многих других генераторов.У них также меньше сбоев в работе и меньше простоев по сравнению с другими решениями. При работе на природном газе вместо угля эти турбины также производят меньше загрязняющих веществ выхлопными газами, чем двигатели внутреннего сгорания (ДВС), используя избыточный воздух для большего сгорания.

Это правда, что газовые турбины предлагают рентабельное и эффективное энергетическое решение, но они не могут работать без эффективной системы управления. Чтобы получить дополнительную информацию о решениях для систем управления Petrotech и просмотреть техническую документацию по всей линейке наших приложений, посетите нашу библиотеку литературы.

Газовые турбины

— обзор

4.6 Турбины

Последней частью газовой турбины является турбинная секция. Здесь энергия топлива преобразуется в форму механической энергии, при этом вращение вала турбины создает крутящий момент. Во всех газовых турбинах, за исключением некоторых очень маленьких машин, используются секции турбины с осевым потоком. Как и компрессор, турбина с осевым потоком будет состоять из ряда ступеней, каждая ступень включает набор неподвижных лопаток, обычно называемых соплами, и набор вращающихся лопаток, прикрепленных к валу турбины.

Существует два основных типа конструкции турбины / лопатки, которые могут быть применены к газовой турбине, каждый из которых определяется способом извлечения энергии из жидкости. Эти две турбины называются реактивными и импульсными турбинами. Один из способов понять разницу состоит в том, чтобы заметить, что реактивные турбины используют статическое давление в жидкости, тогда как импульсные турбины используют динамическое давление. Это означает, что когда жидкость проходит через реактивную турбину, статическое давление падает, но скорость жидкости, определяющая ее динамическое давление, остается относительно постоянной.Напротив, когда жидкость проходит через ступень импульсной турбины, скорость падает, а статическое давление остается постоянным. Ступени современной осевой газовой турбины, как правило, объединяют эти две ступени, извлекая часть их энергии из статического давления и частично из динамического давления. Обычно первые стадии имеют преимущественно импульсный тип, в то время как последние стадии являются более реакционными. Однако на всех этапах обычно используется и то, и другое.

Порядок неподвижных лопаток и вращающихся лопаток в турбине — обратный порядку компрессора.Газ под высоким давлением и высокой температурой из камеры сгорания сначала встречает лопатки ступени, а затем направляется к ее лопаткам. Лопатки образуют сходящиеся каналы, которые преобразуют статическое давление в динамическое давление, увеличивая скорость проходящего через них воздуха. Это динамическое давление затем используется для вращения вращающихся лопастей. Как и в компрессоре, лопасти и лопасти имеют форму аэродинамических крыльев, чтобы обеспечить плавный поток воздуха через всю турбину. Каждая ступень извлекает часть энергии, содержащейся в воздухе.

В простой газовой турбине компрессор и лопатки турбины находятся на одном валу. Однако есть более сложные механизмы. В некоторых машинах есть два концентрических вала. Одна из них несет лопатки компрессора и первые одну или две ступени лопаток турбины. Более поздние ступени турбины прикреплены ко второму валу, который приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. В некоторых авиационных газовых турбинах это делается еще дальше, и ступени компрессора также разделены.Затем лопатки компрессора низкого давления устанавливаются на тот же вал, что и ступени турбины низкого (или среднего) давления, в то время как ступени компрессора высокого давления находятся на том же валу, что и ступени турбины высокого давления.

КПД газовой турбины будет зависеть от падения температуры на ступенях. Для достижения высокого КПД температура на входе ступени турбины должна быть очень высокой. В некоторых современных газовых турбинах температура на входе может достигать 1600 ° C. Для разработки компонентов турбины, способных выдерживать эту температуру, требуются особые материалы и особые методы проектирования.

Эффективность газовой турбины будет зависеть не только от температуры газа на входе, но и от температуры газа на выходе из последней ступени газовой турбины. Отработавший газ из газовой турбины простого цикла, не входящей в конфигурацию комбинированного цикла, должен быть как можно более холодным для достижения максимальной эффективности. Однако на электростанции с комбинированным циклом часть энергии улавливается парогенератором, который использует отходящее тепло в выхлопе газовой турбины.Температура выхлопных газов, выходящих из турбины, в установках этого типа будет намного выше. Температура на выходе высокоэффективной авиационной газовой турбины, вероятно, будет в диапазоне от 400 ° C до 500 ° C. Несмотря на то, что это относительно высокий показатель, он все же обеспечивает КПД до 46% для лучших машин. Другие небольшие промышленные турбины будут иметь КПД до 42%. И наоборот, большие промышленные газовые турбины, предназначенные для работы в комбинированном цикле, могут иметь температуру выхлопных газов выше 600 ° C.Эффективность может составлять всего 38%, но обычно она достигает 42%.

Что такое турбомотор и как он работает?

Мы все слышали о двигателях с турбонаддувом, но что вы знаете о том, как они работают? В этом руководстве мы рассмотрим все преимущества и недостатки турбокомпрессоров, их преимущества и недостатки, а также то, чем они отличаются от двигателей без наддува.

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор — это компонент, состоящий из турбины и воздушного компрессора, который используется для сбора отработанных выхлопных газов, выбрасываемых из двигателя.Он нагнетает больше воздуха в цилиндры, помогая двигателю развивать большую мощность.

Как они работают?

Турбины состоят из вала с турбинным колесом на одном конце и компрессорным колесом на другом. Они закрыты корпусом в форме улитки с впускным отверстием, в которое отработанные выхлопные газы попадают под высоким давлением. Когда воздух проходит через турбину, турбина вращается, и компрессор вращается вместе с ним, втягивая огромное количество воздуха, который сжимается и выходит из выпускного отверстия.

Трубка подает этот сжатый воздух обратно в цилиндры через промежуточный охладитель, который охлаждает воздух до того, как он достигнет цилиндров. Поскольку турбины работают на таких высоких скоростях (до 250 000 об / мин), они обычно имеют систему охлаждения масла, чтобы гарантировать, что они не будут слишком горячими. Большинство систем также содержат клапан, известный как «перепускной клапан», который используется для отвода избыточного газа от турбокомпрессора, когда двигатель производит слишком большой наддув, предотвращая повреждение турбины за счет ограничения ее скорости вращения.

Двигатели с турбонаддувом отличаются от стандартных двигателей тем, что в них используются отработанные выхлопные газы для втягивания большего количества воздуха во впускной клапан. В то время как двигатели без наддува полагаются на естественное давление воздуха для втягивания воздуха в двигатель, турбины ускоряют этот процесс, производя мощность более экономично.

Каковы преимущества турбонаддува?

Турбокомпрессоры обладают рядом преимуществ, поэтому сейчас они так популярны в современных автомобилях. Здесь мы перечислим основные плюсы двигателя с турбонаддувом.

Мощность

Турбины производят больше мощности в двигателе того же размера. Это потому, что каждый ход поршня генерирует больше мощности, чем в двигателях без наддува. Это означает, что теперь больше автомобилей оснащается двигателями меньшего размера с турбонаддувом, заменяя более крупные и менее экономичные агрегаты. Хорошим примером этого является решение Ford заменить свой стандартный бензиновый двигатель 1,6 л на 1-литровый двигатель с турбонаддувом, который он называет EcoBoost.

Экономия

Поскольку турбокомпрессоры могут производить такую ​​же выходную мощность, что и более крупные безнаддувные двигатели, это открывает путь для использования меньших, более легких и более экономичных двигателей.Теперь все современные дизельные автомобили оснащены турбонаддувом, что улучшает экономию топлива и снижает выбросы вредных веществ.

Крутящий момент и рабочие характеристики

Даже на самых маленьких двигателях турбокомпрессоры создают больший крутящий момент, особенно в нижнем диапазоне оборотов. Это означает, что автомобили выигрывают от высоких динамических характеристик, которые отлично подходят для поездок по городу и помогают двигателю чувствовать себя более совершенным на более высоких скоростях на автомагистралях и дорогах категории A. На низких оборотах небольшие двигатели с турбонаддувом могут опередить автомобили, оснащенные более крупными двигателями без наддува, из-за крутящего момента, который они производят.

Тихие двигатели

Поскольку воздух в двигателе с турбонаддувом фильтруется через большее количество труб и компонентов, шум на впуске и выпуске снижается и улучшается, что делает двигатель более тихим и плавным — возможно, одним из самых неожиданных преимуществ двигатель с турбонаддувом.

И каковы недостатки?

Хотя турбины становятся все более популярными, у них есть некоторые подводные камни, которые мы перечислили ниже.

Дорогие затраты на ремонт

Турбокомпрессоры усложняют двигатель, поскольку под капотом находится целый ряд других компонентов, которые могут выйти из строя или привести к неисправности.Устранение этих проблем может быть дорогостоящим, и в случае их выхода из строя они могут повлиять на другие компоненты.

Turbo Lag

Turbo Lag — это кратковременная задержка реакции после нажатия дроссельной заслонки, которая может возникнуть, когда двигатель не производит достаточно выхлопных газов для достаточно быстрого вращения впускной турбины турбины. На самом деле это происходит только тогда, когда автомобиль ведется агрессивно или при закрытом положении дроссельной заслонки. В высокопроизводительных автомобилях производители предотвращают турбонаддув, добавляя два турбокомпрессора разной геометрии, а не один большой с одной турбиной.

Эффективность и стиль вождения

Достижение заявленных показателей эффективности двигателя с турбонаддувом требует тщательного управления дроссельной заслонкой, при котором акселератор не нажимается слишком сильно. Когда турбонагнетатель находится в режиме «наддува», цилиндры сжигают топливо быстрее, что приводит к снижению эффективности. Водителям, переходящим от безнаддувного автомобиля к модели с турбонаддувом, возможно, потребуется скорректировать свой стиль вождения для поддержания хорошей эффективности, особенно при первом выезде.

Откуда берутся турбокомпрессоры?

Первый турбокомпрессор был произведен в конце 19-го, ^-го, -го века немецким инженером Готлибом Даймлером, но они не получили известности до окончания Первой мировой войны, когда авиастроители начали добавлять их в самолеты, чтобы обеспечивать мощность двигателей, работающих на более высоких скоростях. высоты, где воздух более разрежен.

Турбокомпрессоры не добавлялись в автомобильные двигатели до 1961 года, когда американский производитель Oldsmobile использовал простой турбонагнетатель для увеличения мощности 3.5-литровый двигатель V8. В 1984 году Saab разработал новую, более эффективную систему турбонаддува, и эта конструкция с некоторыми изменениями и модификациями остается самой популярной конфигурацией турбонагнетателя на сегодняшний день.

Присадки для топливной системы Redex улучшают характеристики дизельных и бензиновых двигателей с турбонаддувом и без наддува. Добавив Redex в каждый бак топлива, вы сможете повысить производительность и улучшить состояние двигателя. Для получения дополнительной информации посетите домашнюю страницу Redex .

Микрогазовая турбина может помочь отключить дома от электросети

Аделаида Понедельник Декабрь 3, 2018

Австралийская компания разрабатывает микрогазовую турбину, работающую с возобновляемыми источниками, чтобы отключить домохозяйства от электросети.

Ультра-микрогазовая турбина ecoJet мощностью 1 кВт была названа лучшей инновацией на мероприятии Сухопутных войск в Аделаиде в этом году.

Южно-австралийская компания ecoJet Engineering разработала легкую портативную микрогазовую турбину мощностью 20 кВт на средства Королевских ВВС Австралии и правительства Южной Австралии. Проект направлен на замену дизельных генераторов, обычно используемых для обеспечения электроэнергией полевых единиц.

Прототип агрегата весит лишь около 10 процентов типичного дизельного генератора внутреннего сгорания и может быть сконфигурирован для работы на различных жидких и газообразных топливах, включая пропан, природный газ и дизельное топливо.Это было продемонстрировано в ходе серии встреч с высокопоставленным персоналом Министерства обороны в столице Австралии Канберре в среду.

ecoJet планирует использовать свою технологию для разработки коммерческого продукта для домашних хозяйств и промышленности, который дополнит существующие технологии, такие как солнечные панели и аккумуляторы.

Содиректор

Александр Райт сказал, что первыми покупателями, скорее всего, будут жилищное строительство и защита.

«Военный продукт — это коммерческий продукт с кучей дополнительных вещей наверху, поэтому мы можем легко настроить его для соответствия обоим рынкам, потому что мы очень стремимся проникнуть в обе области», — сказал он.

Визуализация газовой микрогазовой турбины ecoJet мощностью 20 кВт.

Райт сказал, что бытовая единица будет меньше — около 10 кВт — и, вероятно, будет питаться за счет существующего в доме природного газа.

«Частично это делается для того, чтобы извлечь выгоду из нынешних условий — у нас высокие цены на энергию и много устаревшей инфраструктуры с точки зрения линий электропередач и надежности сети, особенно в Южной Австралии, поэтому мы стремимся использовать этот рынок и необходимость найти альтернативу », — сказал Райт.

«Если какое-то конкретное отраслевое приложение имеет пики высокого спроса, которые существующая солнечная инфраструктура не может удовлетворить, вы можете использовать эту возможность для удовлетворения этих пиков и спадов. В качестве альтернативы вы можете использовать его в жилом доме, чтобы дополнить небольшую солнечную систему с помощью этой технологии, чтобы обеспечить по существу автономное питание ».

Система двигателя, вырабатывающая мощность, без системы управления и топливного бака, весит всего 48 кг в демонстрационном блоке по сравнению с 433 кг для эквивалентной части в нынешнем военном дизельном генераторе.

Это также примерно две трети размера дизельного двигателя, его длина составляет около 600 мм, а ширина — 250 мм.

Джеймс Ким, содиректор

ecoJet с микрогазовой турбиной мощностью 20 кВт.

Микротурбина работает в основном так же, как и типичный реактивный двигатель, где компрессор втягивает воздух и направляет его в камеру сгорания, где топливо впрыскивается и воспламеняется, когда оно проходит через турбину, создавая вращение.

«В рамках нашего нового решения мы получили интегрированный узел вала, в котором вал, соединяющий турбину и компрессор, имеет встроенный генератор», — сказал Райт.

«Генератор вращается вместе с турбиной, чтобы вырабатывать электрическую энергию из энергии вращения, извлеченной из этих сгоревших газов.

Сотрудничество между Райтом, Джеймсом Кимом и Уорреном Дей, которое привело к созданию компании ecoJet Engineering, началось в 2015 году с проекта Honors в Университете Аделаиды, в результате которого была создана одна из самых маленьких ультрамикро-газовых турбин в мире.

Благодаря дальнейшим исследованиям в Университете Южной Австралии, коллаборация выиграла грант венчурного капитала в 2016 году, который помог запустить компанию.

ecoJet Engineering также представила свою ультрамикро-газовую турбину на съезде военных технологий в Аделаиде, где она была названа лучшей инновацией.

Основными игроками в мировой индустрии микрогазотурбинных двигателей являются Capstone Turbine Corporation (США) и Bladon Micro Turbines (Великобритания), но Райт сказал, что их внимание уделялось промышленным применениям в диапазоне 30 кВт и выше.

Южная Австралия является лидером по освоению ветровой энергии и солнечной энергии на крышах домов. На возобновляемые источники приходится более 50 процентов электроэнергии, вырабатываемой в штате.

Однако закрытие двух угольных электростанций в последние годы привело к росту цен и увеличению зависимости Южной Австралии от поставок энергии из восточных австралийских штатов, особенно в периоды пикового спроса.

Райт сказал, что мобильность легкого блока ecoJet, универсальность источника топлива и возможность более эффективного производства электроэнергии являются одними из преимуществ системы по сравнению с традиционными дизельными генераторами.

Он сказал, что у демонстрационной установки уже была производительность, сопоставимая с текущими дизельными генераторами.

«И это сравнение прототипа устройства с коммерчески зрелым продуктом», — сказал Райт.

«У нас есть много возможностей для повышения эффективности, помимо рекуперации тепла, усовершенствования подшипников, использования современных материалов, таких как керамика и графены, а также многоступенчатого турбоагрегата, что необычно для турбин такого масштаба.

«Мы планируем довольно быстрые сроки разработки и в рамках этой демонстрации ищем дальнейшие инвестиции за счет оборонных и государственных грантов.”

«Генеалогическое древо» ультрамикрогазовой турбины мощностью 1 кВт.

В начале этого года

ecoJet Engineering получила финансирование от правительства Южной Австралии и инновационного центра RAAF Air Warfare Center для развития своего концептуального проекта микрогазовой турбины мощностью 20 кВт в жизнеспособный прототип.

«Как правило, чтобы достичь того, на чем мы сейчас занимаемся, требуется полтора-два года, и мы смогли сделать это менее чем за год, поэтому мы стремимся продолжить этот быстрый прогресс в следующие два года. до трех лет, чтобы создать коммерчески готовый продукт — то, что мы можем вывести на рынок и начать массовое производство », — сказал Райт.

«Это довольно жесткие временные рамки, и мы работаем с Министерством обороны и другими отраслями промышленности, чтобы развивать эти отношения».

Перейти к следующей статье

Краткое руководство: разница между газовой турбиной и дизельным двигателем — Блог промышленного производства

— Реклама —

Дизельные двигатели и газовые турбины классифицируются как двигатели внутреннего сгорания. Дизельные двигатели — это хорошо известная движущая сила, обычно используемая вокруг нас, а газотурбинные двигатели могут быть нам не знакомы.В этой статье мы обсудим два типа энергетических двигателей и их отличия. Подпишитесь на этот новый блог на Linquip, чтобы узнать больше о разнице между газовой турбиной и дизельным двигателем.

Газовая турбина

Газовая турбина в качестве основного производителя электроэнергии возникла незадолго до начала 20-го века, и они постоянно совершенствуются, чтобы обеспечить надежную энергетику сегодня во всем мире. Во всех современных газотурбинных двигателях двигатель вырабатывает собственный сжатый газ, сжигая что-то вроде пропана, природного газа или реактивного топлива.Тепло, возникающее при сгорании топлива, расширяет воздух, и высокоскоростной поток этого горячего воздуха раскручивает турбину. Варианты газовых турбин использовали Леонардо да Винчи, Никола Тесла и сэр Чарльз Парсонс, и сегодня они вошли в широкое применение во многих областях. Эти турбины используются для создания тяги для реактивных двигателей, для создания массовой мощности или на кораблях, локомотивах, вертолетах и ​​танках. В небольшом количестве автомобилей, автобусов и мотоциклов также используются газовые турбины.

Дизельный двигатель

С 1897 года, когда Рудольф Дизель построил свой первый хорошо известный прототип двигателя с высокой степенью сжатия, дизельный двигатель превратился в одну из самых эффективных и надежных форм выработки энергии в мире.В дизельных двигателях внутреннее сгорание приводит к расширению высокотемпературных газов под высоким давлением, которые, в свою очередь, приводят в движение поршни, преобразуя химическую энергию в механическую. Сегодня они широко используются на флоте в качестве силовых установок для малых катеров, кораблей, наземной техники. Дизельные двигатели также используются в качестве строительного и сельскохозяйственного оборудования и тягачей во вспомогательном оборудовании, таком как аварийные дизельные генераторы, насосы и компрессоры, а также в бесчисленных промышленных приложениях.

Газовая турбина VS Дизельный двигатель

Оба этих двигателя являются тепловыми двигателями, например, они работают, принимая тепло в качестве входного сигнала. Здесь мы укажем на разницу между газовой турбиной и дизельным двигателем. Несколько факторов играют важную роль в выборе лучшего движка для вашего приложения. Здесь мы сравниваем некоторые атрибуты между этими двумя.

Компоненты

• Важными компонентами газовой турбины являются компрессор, камера сгорания и силовая турбина.
• В дизельном двигателе важными компонентами являются поршни, шатуны, коленчатые валы, цилиндр, выпускной клапан, камера сгорания и крышки подшипников.

Долговечность

• Срок службы газовой турбины составляет около 20 лет и более.
• Срок службы дизельного двигателя составляет 30 и более лет.

Затраты на техническое обслуживание

• Газовая турбина требует больших затрат на техническое обслуживание.
• Паровая турбина требует меньших затрат на техническое обслуживание.

Топливо

• Газовая турбина может использовать в качестве топлива многие виды горючих газов и жидкостей.Например, бензин, легкая нефть, керосин, спирт, природный газ и водород. Регенеративные виды топлива, такие как спирт и метан, в последнее время привлекают большое внимание, и газовая турбина хорошо им подходит.
• Наиболее распространенным типом дизельного моторного топлива является особый фракционный дистиллят нефтяного мазута, но альтернативы, не получаемые из нефти, такие как биодизель, жидкое топливо из биомассы (BTL) или дизельное топливо из газа в жидкость (GTL), являются все чаще разрабатываются и принимаются.

КПД

• Газовая турбина простого цикла может достигать КПД от 20 до 35 процентов.
• Дизельный двигатель имеет КПД до 41 процента, но чаще 30 процентов.

Запуск

• Газовая турбина запускается легко и быстро.
• Пуск дизельного двигателя непростой и занимает много времени.

Система зажигания и смазки

• В газовой турбине система зажигания и смазки проще.
• В дизельном двигателе система зажигания и смазки более сложная по сравнению с газовой турбиной.

Выбросы NOx

• В газовой турбине выбросы NOx меньше.
• Дизельные двигатели производят недопустимо высокие уровни NOX.

Работа на кг воздуха

• В газовой турбине работа на кг воздуха больше, чем в дизельном двигателе.
• В дизельном двигателе работа, развиваемая на 1 кг воздуха, меньше.

Стоимость топлива

• В газовой турбине можно использовать более дешевое топливо.
• В дизельном двигателе требуется сравнительно более дорогое топливо.

Размер машины

• Газовая турбина включает машины небольших размеров.
• Существуют три основные размерные группы дизельных двигателей в зависимости от мощности; маленький, средний и большой.

Внутренняя температура

• В газовой турбине внутренняя температура достигает 1500 градусов Цельсия.
• В дизельном двигателе температура поднимается до 600 градусов Цельсия.

Производство выхлопных газов

• Газовая турбина производит выхлопных газов в пять раз больше, чем дизельный двигатель.
• Дизельный двигатель производит меньше выхлопных газов.

Контроль топлива

• В газовой турбине регулирование подачи топлива сравнительно сложно из-за большой рабочей скорости.
• В дизельном двигателе регулировать подачу топлива проще.

Рабочая жидкость

• В газовой турбине в качестве рабочей жидкости используется воздух или другой газ.
• В дизельном двигателе топливо сжигается внутри, а продукты сгорания используются в качестве рабочего тела.

Более высокие скорости

• Газовая турбина может работать на более высоких скоростях. (40000 об / мин)
• Дизельный двигатель не может работать на более высоких оборотах.

Еще несколько моментов о разнице между газовой турбиной и дизельным двигателем, о которых следует помнить:

• Самая отличительная черта газовых турбин по сравнению с дизельными двигателями — это количество газа, которое нужно обработать в одном двигателе. Газовая турбина может обрабатывать большое количество газа в небольшом двигателе, что приводит к очень высокой удельной мощности.В дизельном двигателе размер будет такой же, как у большого грузовика.
• Газовые турбины имеют очень высокое отношение мощности к массе, они легче и меньше дизельных двигателей той же мощности.
• Дизельный двигатель имеет более высокий тепловой КПД (КПД двигателя), чем газовая турбина, из-за очень высокой степени расширения и естественного сжигания обедненной смеси, которое обеспечивает отвод тепла за счет избыточного воздуха.
• Газовая турбина наиболее эффективна при максимальной выходной мощности любого практического двигателя внутреннего сгорания.
• Дизельные двигатели используют гораздо более высокую степень сжатия, чем газовые турбины, и эта более высокая степень компенсирует потери при перекачивании воздуха в двигателе.
• Газовые турбины действительно имеют преимущество в удельной мощности по сравнению с дизельными двигателями.
• Газовые турбины дороги по сравнению с дизельными двигателями того же размера. Поскольку они вращаются с такими высокими скоростями и из-за высоких рабочих температур, проектирование и производство газовых турбин представляет собой сложную проблему как с инженерной точки зрения, так и с точки зрения материалов.
• В газовой турбине лопатки постоянно находятся в контакте с горячими газами на протяжении всего рабочего цикла, тогда как поршень и цилиндр дизельного двигателя подвергаются воздействию высокого давления и высокой температуры в течение очень ограниченного периода времени в течение всего цикла. Следовательно, самая высокая температура в дизельном двигателе выше, чем в газовой турбине.
• Объемный расход газовых турбин довольно высок по сравнению с дизельными двигателями.
• Газовая турбина — это открытая система, или вы могли бы назвать ее системой контрольного объема.С другой стороны, дизельный двигатель является примером замкнутой системы, например, системы контрольной массы.
• В газовой турбине, благодаря своей функции открытой системы, она непрерывно производит работу. В то время как дизельный двигатель производит работу только на определенном такте цикла.

Это все, что вам нужно знать о различиях между газовой турбиной и дизельным двигателем. Если вам понравилась эта статья в Linquip, дайте нам знать, оставив ответ в разделе комментариев. Есть вопросы, с которыми мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем веб-сайте, чтобы получить самую профессиональную консультацию от наших экспертов.

— Реклама —

Газовые турбины

Узнайте об истории и развитии газовой турбины.

газовая турбина стала важным, распространенным и надежным устройством в области энергетики, транспорта и других приложений. Газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания, она может сжигать самые разные топлива (что способствует его большой универсальности).

Использует газовых турбин:

Есть Есть много форм газовых турбин от 1 до 10+ метров в длину. Газовые турбины бывают самых разных форм, чтобы удовлетворить самые разные потребности в энергии от управления танками, реактивными самолетами и вертолетами до выработки электроэнергии и промышленное использование энергии.

В На этой странице мы обсуждаем газовые турбины , используемые для производства электроэнергии .

Позже вы можете узнать о многих других сложных формах газовой турбины перечислено в вики страница.

1. Как это работает
2. Краткая история газовых турбин
3. Разработка газовых турбин в General Electric, Арне Чердак
4. Системы управления газовой турбиной

1. Как это работает:

Газовая турбина используется для получения механической энергии из горючего топлива.В газе турбины, используемые для превращения промышленной / электрической энергии в механическую. поставляется в виде вращающегося вала (в отличие от герметичного тяга газотурбинного реактивного двигателя). Этот вал имеет огромное количество мощности и крутящего момента.

Использование газовая турбина с валом:

Вал может быть подключенным к другому оборудованию для выполнения различных видов работ, таких как: вращая ротор вертолета, запуская компрессор (который «давит» газ в конденсированную форму для использования в промышленных приложениях) или генерации электроэнергия.

Газовая турбина полезен для нашего современного мира, потому что он относительно компактен по размеру и делает много энергии. Газовые турбины используются в системах резервного питания. в Манхэттене, например, когда сеть выходит из строя из-за стихийного бедствия, газовые турбины включаются и могут вырабатывать электроэнергию для аварийных нужд.

Газовые турбины используются на нефтяных платформах для выработки энергии. Нефтяная платформа похожа на небольшой город, изолированный от воды, поэтому требует много энергии и не имеет много места.Газовые турбины также используются в масле. нефтеперерабатывающие заводы, чтобы производить мощность для крекинга процесс.

Обвязка мощность взрыва: Как работает устройство:

Исходный рисунок вверху: General Electric.

газовая турбина сжигает топливо в камере сгорания высокого давления, продукты из них принудительно попадают в турбину. Турбина специально спроектирована лопасти прикреплены к центральному валу, и, поскольку газы высокого давления протекает, вал вращается.Вал вращается с невероятной силой. Вал часто соединен с генератором, который вырабатывает электроэнергию. Иногда вал подсоединяется к компрессору. Компрессоры используются для сжатия газа или пара для множества промышленных и коммерческих целей.

Наручные часы видео ниже, чтобы узнать подробности о том, как работает газовая турбина:

2.Краткая история газовой турбины:

Газ турбины, разработанные в двух областях техники: паровая турбина, и двигатель внутреннего сгорания. Работа по обоим этим направлениям помогла привели к «Современной газовой турбине» периода после 1940-х годов.

1500 — 1870-е годы: Леонардо да Винчи, Джионванни Бранка, Джон Барбер и другие. упоминать или проектировать устройства, в которых для создания движения используется горячий газ или пар.Одновременно работают Сэмюэл Браун, Сади Карно, Сэмюэл Морел, Уильям. Барнетт и другие разрабатывают конструкцию двигателя внутреннего сгорания. Базовое понимание и теория горения и поведения газов в закрытых помещениях. пространства развита.

Паровая турбина от GE, нажмите на изображение, чтобы увидеть увеличенное изображение

Пар и газотурбинный комбинат: Сэр Чарльз Парсонс построил первую паровую турбину, используемую в энергетике. станция в Кембридже, Англия.Чарльз Кертис (США) разрабатывает другой дизайн и продает патент E.W. Райс в General Electric. Райс дает Кертису всю рабочую силу и ресурсы, необходимые для создания самого мощного пара в мире турбины, которые продаются по всему континенту. Доктор Сэнфорд Мосс разрабатывает диссертацию по газовым турбинам в 1903 году, он присоединяется к GE в Массачусетсе. Мосс развивает супертурбокомпрессор во время Мировая война 1.Это устройство использует горячие выхлопные газы из внутреннего двигатель внутреннего сгорания для привода турбинного колеса, работающего от центробежного компрессор. Это устройство увеличивало выходную мощность двигателя. В 1918 году GE открывает подразделение по производству газовых турбин. Это готовит почву десятилетия спустя GE возглавит индустрию коммерческих газовых турбин. Д-р А.А. Гриффит развивает важные теории относительно потока газа. прошлые аэродинамические поверхности по сравнению с предыдущим методом использования проходов.

Реактивные двигатели использовать газотурбинную технологию. Это применение газовых турбин было разработано сначала сэром Фрэнком Уиттлом, Гансом фон Ойаном, доктором Францем Анслемом и другими с 1930-42 годов. Еще одна тема — разработка реактивных двигателей. обсуждается на отдельной странице.

The первая современная газовая турбина:

BCC Коричневый Бовери & Cie (Швейцария) ведет разработку газовых турбин для коммунального хозяйства. производство электроэнергии с 1930-х гг.Рауль Патерас де Пескара, Ханс von Ohain, Max Hahn разрабатывают собственные проекты за пределами BCC Brown Boveri. В 1936 году компания BCC Brown Boveri построила велокотел с наддувом для нефтеперерабатывающего завода. в Пенсильвании, который использовался в процессе каталитического крекинга для масло. В 1939 году установлена ​​газовая турбина мощностью 4 МВт. в Невшателе, Швейцария. Теперь вы можете увидеть эту турбину на выставке Бирр, Швейцария. Работал с 1939 по 2002 год.

Первый коммерчески продана газовая турбина в Западном полушарии, используемая для выработки электроэнергии был установлен в 1949 году на станции Белл-Айл, штат Оклахома, США.Основная группа инженеров General Electric разработали эффективный и мощный дизайн, который лег в основу многомиллиардной индустрии. В дизайн привел к взрывному росту продаж газовых турбин во всем мире. Газовые турбины наконец занял прочное место в надежном производстве электроэнергии после 1950.

Пионеры газовые турбины 1949 года в GE включают: Брюса Бакленда «Мистер Газовая турбина», Нил Старки (GT Control Genius), Арне Лофт *, Энди Смит, Боб Крамер, Боб Хендриксон *, Дик Ноэ, Том МакКоун, Аль Бойко, Билл Тейлор, Голди Голдсворт, Фрэнк Йипл, Джордж Фуснер, Эдди Уимет, Энди Дарджис, Рой Линн, Джон Бак, Фил Белл, Фред Каммингс, Фернан Померло.

* Доступны видеолекции Арне Лофт и Боба Хендриксона

Вверху: инженеры по ракетным и газотурбинным двигателям на Мальтийский полигон

3. Инженерный форум:

Газ Разработка турбины в General Electric , Arne Loft Брюс Бакленд начал работать в GE в августе 1923 г. и ушел на пенсию в 1966 г., проработав 42 года. услуга.Он сыграл важную роль в разработке многих ранних газовых турбины, которые сделали GE одним из ведущих поставщиков газовые турбины. Первая половина его трудовой карьеры прошла в паротурбинный бизнес, а вторая половина — газотурбинный. Следующая информация была извлечена из записанного на пленку интервью. с Брюсом в 1980 году: Около 1937 года GE Подразделение локомотивного и вагонного оборудования в Эри, штат Пенсильвания, хотели, чтобы компания разработала и изготовила двигатель для своих локомотивов, а не покупать чей-то дизель.А. Р. Смит, который тогда возглавлял Группу турбиностроения. ответил, организовав команду людей в Паровую Турбину Инженерная секция, в том числе Кенни Солсбери, Алан Ховард, Джин Хантсигер, Ларри ЛаРек, чтобы изучить возможности. Исследования были прерваны в 1941 году в результате встречи Алекса Стивенсона и Глен Уоррен с доктором Дюрандом, главой N.A.C.A. (Предшественник НАСА), и тогда GE было приказано отложить свои планы по локомотивный двигатель и обратим внимание на авиационные двигатели.В этот период Рой Шульц и полковник Дон Керн, которые были в Англии, исследуя реактивный двигатель Уиттла, отправить образец двигателя Whittle в группу нагнетателей. Доктор Сэнфорд Мосс продолжил исследования нагнетателя в Линне, Массачусетс, после Первой мировой войны, поэтому у Линн был хороший нагнетатель. подразделение, которое поставляет нагнетатели типа B почти во все Бомбардировщики и другие самолеты, использовавшиеся во ВОВ.Линнский департамент получил указание разработать реактивный двигатель типа Уиттла. В результатом стал И-16 с тягой 1600 фунтов, использованный для питания Колокол XP-59. И-40 был следующей конструкцией реактивного двигателя с 4000 фунты тяги. Обе работы по проектированию двигателей были очень секретными. на ранних стадиях. Тем временем Алан Ховард и его группа разработали TG-100, винтовой реактивный . который развивал 2000 лошадиных сил на винте и примерно 500 лошадиных сил в реактивном двигателе.Первый полет был на XP-81 Orion. самолет с ТГ-100 в носовой части с винтом и реактивный самолет И-40 в хвосте. Удаление стойки и увеличение размера вдвое ТГ-100 производил осевой поток, чисто реактивный двигатель конструкции: ТГ-180 с тягой 4000 фунтов. Это было примерно в это время в 1944 году Брюсу поручили проект по испытанию ТГ-180, который был построен в Скенектади. Позже ТГ-180 стал двигателем P-84, P-86, B-45 и B-47. Двигатель локомотива конструкции был перезапущен в середине 1946 года. и протестирован в корп. 49 в следующем году. Затем последовали тесты с локомотивом в Эри, во время которого возникли несколько конструктивных проблем обнаружены, в том числе усталостные разрушения второй ступени ведро в течение первых трехсот часов эксплуатации. После завершение локомотивных испытаний в Эри и некоторые начальные пробеги на Никелевая плита и железные дороги Пенсильвании, локомотивная единица был передан в аренду Union Pacific.Union Pacific управлял им около одного год между Шайенном и Лос-Анджелесом до заказа 20 единиц в феврале 1952 г., в основном для перевозки грузов. К тому времени GE произвела два Bangor, два Central Vermont и один Central Локомотив штата Мэн. Затем последовала отгрузка первого газа. турбина для коммунального использования Texas Power and Light в конце 1952 года, MS3001. Затем GE продала 20 единиц новой двухвальной версии, трубопроводный газ.К декабрю 1979 г. одна из таких установок на Пекосе Речной вокзал отработал 200 000 часов, что побудило Ховарда Перри, чтобы отпраздновать это событие, организовав вечеринку в Эль-Пасо. Между тем GE начала получать заказы на многие «газоперекачивающие машины». В начале 1950-х годов GE поставила 10 газовых турбин / компрессоров двигается к Creole Petroleum для повышения давления в нефтяной формации в миле ниже поверхности озера Маракайбо в Венесуэле.Этот был первый раз, когда кто-либо поставил такую ​​станцию ​​семь или восемь миль от берега в озере. Это было очень успешно. Десять газа турбины и компрессоры были смонтированы на платформе примерно два футбольных поля размером с 364 железобетона сваи, около одного квадратного метра и длиной 120 футов, с нижним половина в грязь, а верхняя половина в озере и по поверхности. В тот же период у газовых турбин возникли проблемы с сжиганием бункера. Топливо «C». По окончании шестимесячного периода тестирования GE разработала схема обессоливания с использованием центрифугирования ДеЛаваль для удаления натрий и добавить магний, чтобы предотвратить коррозию ванадия. В результате образовался пепел, который сбрасывался при выключении и оказалось удовлетворительным решением при условии, что турбина эксплуатировался в периоды прерывистого обслуживания. Между тем, Union Pacific все еще искала более крупную газовая турбина для замены своих дизелей мощностью 9000 л.с. Локомотив Эри Персонал предположил, что подходящий размер для локомотива двигатель составлял 4500 л.с., а если требовалось больше мощности, то турбины следует укладывать в ряд, аналогично дизелям. Однако Скенектади процитировал газовую турбину мощностью 8500 л.с. в 1952/1953 году, и Union Pacific заказал 30 шт.Это был смелый дизайн, рассчитанный на длительный срок службы. всего с двумя опорными подшипниками. Вдобавок был осевой резонанс потока и некоторые машины «на испытаниях» теряют ведра и потерпели сбои динамических компонентов, что привело к очень много проблем. Они были успешно очищены, в том числе ранние поломки колес, которые удалось преодолеть путем разработки метода горячего растяжения и хладостойкости турбинных колес, которые все еще используется сегодня. Однако стоимость газовых турбин превышала рыночную. и в начале 60-х годов были приняты две концепции, чтобы для снижения общей стоимости: (1) Поместите турбину в упакованный силовая установка и (2) предварительный заказ на поставку через шесть месяцев цикл (как в соревновании) вместо одного года. К счастью для GE, крупное отключение электроэнергии в 1965 году в районе Нью-Йорка произошло в на этот раз и один из газовых баллонов Long Island Light and Power Utility. турбины подхватили систему с «черного старта».Данное мероприятие вкупе с решением технических проблем с Дизайн рамы 5 стал импульсом, необходимым для переворота бизнеса. и считается поворотным моментом в бизнесе газовых турбин. Особая благодарность Арне Лофту за этот раздел. Присоединяйтесь к Эдисону Команда Технического центра в качестве волонтера и создаст свою собственную инженерную разработку история известна.

4.Системы управления газовой турбиной:

Газ турбины — чрезвычайно сложные устройства, требующие точного контроля работать. Инженеры по управлению в General Electric первыми разработать надежную систему управления. Нил Старки разработал механический контроль, который был надежным в 1940-е годы. Нужна была лучшая система используя компьютеры и электронику (которая сама только что была разработана в то время).Эта первая электронная система была разработана Арне Лофтом, инженер-механик / электрик, работающий в GE в Скенектади, Нью-Йорк. Ниже приводится его история разработки первого Speedtronic Control. Система. (Позже Speedtronic превратился в большую линейку продуктов, не только газовые турбины, но паровые турбины и другие устройства).

Видео на первой системе управления Speedtronic ниже:

1980-е годы:

Газ 7 F Турбина General Electric (видео Youtube):

Связанные темы:

Нравится нас на Facebook

Источники:

-История Газовая турбина с Бобом Хендриксоном от Фрэнка Хаккерта и Эдисона Технический центр
— Эдисон представляет: Интервью с Арне Лофтом Эдисоном Технический центр
-Википедия (Двигатель внутреннего сгорания, записи газовой турбины)
-О.