Принцип работы турбины на дизельном двигателе: Система турбонаддува — принцип работы турбины, устройство турбокомпрессора автомобиля

Система турбонаддува — принцип работы турбины, устройство турбокомпрессора автомобиля

Мощность двигателя автомобиля напрямую зависит от того, какое количество топлива и какой объем воздуха поступают в двигатель. Чтобы повысить мощность двигателя, логично увеличить количество этих компонентов. 

Просто увеличить количество топлива недостаточно, если при этом не увеличить объем воздуха, необходимого для максимально полного сгорания топлива. Использование турбокомпрессора дает возможность доставить больший объем воздуха в цилиндры, предварительно сжав его.

​

Принцип работы турбины двигателя таков: в цилиндры под давлением отработанных газов подается сжатый воздух, который вращает крыльчатку. Компрессор, расположенный на одном валу с крыльчаткой, нагнетает давление в цилиндр.

Турбонаддув от выхлопных газов – наиболее эффективная система увеличения мощности двигателя. Использование турбонаддува не увеличивает объем цилиндров и не влияет на частоту вращения коленвала.

Таким образом, помимо увеличения мощности, турбонаддув позволяет рационально расходовать топливо и уменьшить токсичность отработанных газов благодаря тому, что топливо сгорает полностью. 

Устройство турбокомпрессора автомобиля

Система турбонаддува используется не только в дизельных, но и в бензиновых двигателях.

Система турбонадува состоит из следующих элементов:

• Турбокомпрессора;
• Интеркулера;
• Перепускного клапана;
• Регулировочного клапана;
• Выпускного коллектора.

 

Принцип работы турбины дизельного двигателя

Работа дизельной турбины также основана на использовании энергии выхлопных газов. 

В общих чертах принцип работы турбины дизеля выглядит так.

От выпускного коллектора выхлопные газы направляются в приемный патрубок турбины, после попадают на крыльчатку, принуждая ее двигаться.  С крыльчаткой на одном валу расположен компрессор, который нагнетает давление в цилиндрах.

Основное отличие турбокомпрессорных агрегатов от атмосферных дизелей в том, что  здесь в цилиндры воздух подается принудительно и под высоким давлением. Поэтому на цилиндр попадает значительно большее количество воздуха. В сочетании с большим объемом подающегося топлива мы получаем прирост мощности порядка 25%. При этом пропорции воздушно-топливной смеси остаются неизменными.

Чтобы еще больше увеличить объем поступающего в цилиндры воздуха, используется интеркулер – устройство, предназначенное для охлаждения атмосферного воздуха перед подачей его в двигатель. Это позволяет за один цикл подать в цилиндр еще больше воздуха, так как, холодный, он занимает меньше места.

Технология турбонаддува используется в случаях, когда необходимо увеличить мощность мотора и при этом оставить неизменными его размеры и габариты.

Более наглядно схема работы турбины показана в этом видео:

 

 

 

Принцип работы дизельной турбины несколько отличается от работы турбины на бензиновом двигателе. В чем отличие? Давайте рассмотрим подробнее.

 

Отличие работы турбины бензинового двигателя

Основное отличие турбин бензинового двигателя от турбин дизельного в том, что последние раскручиваются с помощью выхлопных газов, температура которых достигает 850 градусов.  А турбина бензинового двигателя раскручивается с помощью газов, имеющих температуру от 1000 градусов. Имея одинаковый принцип работы, бензиновая турбина изготовлена из более жароустойчивых сплавов, нежели турбина дизельная.

Само строение бензиновой турбины также имеет некоторые отличия, в частности угол входа, крутка лопаток и т.д. По этой причине не стоит использовать дизельные турбины для наддува бензинового двигателя, впрочем, как и наоборот (подробнее в статье).

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Турбонаддув обязан свои появлением пресловутой немецкой рачительности и практичности во всём. Ещё Рудольфу Дизелю и Готлибу Даймлеру, в конце XIX века, не давал покоя такой вопрос. Как же так: выхлопные газы просто так выбрасываются в трубу, а энергия, которой они обладают, не приносит никакой пользы? Непорядок… В веке двадцать первом, двигатели, оснащённые турбиной, давно перестали быть экзотикой и используются повсеместно, на самой разной технике. Почему турбины получили распространение прежде всего на дизельных двигателях и каков принцип работы этих полезных агрегатов, разберём далее – в строго научно-популярной, но наглядной и понятной каждому форме.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Итак, идея «пустить в дело» энергию отработанных выхлопных газов появилась уже вскоре после изобретения и успешных опытов применения двигателей внутреннего сгорания. Немецкие инженеры и первопроходцы автомобиле- и тракторостроения, во главе с Дизелем и Даймлером, провели первые опыты по повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива с помощью нагнетания сжатого воздуха от выхлопов.

Готдиб Даймлер выпускал вот такие автомобили, а уже задумывался о внедрении системы турбонаддува

Но первым, кто построил первый эффективно работающий турбокомпрессор, стали не они, а другой инженер – Альфред Бюхи. В 1911 году он получил патент на своё изобретение. Первые турбины были таковы, что использовать их было возможно и целесообразно только на крупных двигателях (например, судовых).

Далее турбокомпрессоры начали использоваться в авиационной промышленности. Начиная с 30-х годов ХХ века, в Соединённых Штатах регулярно запускались в «серию» военные самолёты (как истребители, так и бомбардировщики), бензиновые двигатели которых были оснащены турбонагнетателями. А первая в истории грузовая автомашина с турбированным дизельным мотором была сделана в 1938 году.

В 60-е годы корпорация «Дженерал Моторс» выпустила первые легковые «Шевроле» и «Олдсмобили» с бензиновыми карбюраторными двигателями, оснащёнными турбонаддувом. Надежность тех турбин была невелика, и они быстро исчезли с рынка.

Oldsmobile Jetfire 1962 года – первый серийный автомобиль с турбонаддувом

Мода на турбированные моторы вернулась  на рубеже 70-х/80-х, когда турбонаддув начали широко использовать в создании спортивных и гоночных автомобилей. Приставка «турбо» стала чрезвычайно популярной и превратилась в своеобразный лейбл. В голливудских фильмах тех лет супергерои нажимали на панелях своих суперкаров «магические» кнопки «турбо», и машина уносилась вдаль. В реальной же действительности турбокомпрессоры тех лет ощутимо «тормозили», выдавая существенную задержку реакции. И, кстати, не только не способствовали экономии топлива, а наоборот, увеличивали его расход.

Труженик советских полей – трактор К-701 «Кировец» с турбонаддувом

Первые действительно успешные попытки внедрения турбонаддува в производство автомобильных двигателей серийного производства осуществили в начале 80-х годов «SAAB» и «Mercedes». Этим передовым опытом не замедлили воспользоваться и другие мировые машиностроительные компании.

В Советском Союзе разработка и внедрение в «серию» турбированных двигателей была связана, прежде всего, с развитием производства тяжёлых промышленных и сельскохозяйственных тракторов – «ЧТЗ», «Кировец»; суперсамосвалов «БелАЗ» и т.п. мощной техники.

Почему в итоге турбины получили распространение именно на дизельных, а не бензиновых двигателях? Потому что дизельные моторы имеют гораздо большую степень сжатия воздуха, а их выхлопные газы – более низкую температуру. Соответственно, требования к жаропрочности турбины гораздо меньше, а её стоимость и эффективность использования – гораздо больше.

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из двух частей: из турбины и турбокомпрессора. Турбина служит для преобразования энергии отработанных газов, а компрессор – непосредственно для подачи многократно сжатого атмосферного воздуха в рабочие полости цилиндров. Главные детали системы – два лопастных колеса, турбинное и компрессорное (так называемые «крыльчатки»). Турбокомпрессор представляет собой технологичный насос для воздуха, приводимый в действие вращением ротора турбины. Единственная его задача – нагнетание сжатого воздуха в цилиндры под давлением.

Чем больше воздуха поступит в камеру сгорания, тем большее количество солярки дизель сможет сжечь за конкретную единицу времени. Результат – существенное увеличение мощности мотора, без необходимости наращивания объёма его цилиндров.

Составные части устройства турбонаддува:

• корпус компрессора;
• компрессорное колесо;
• вал ротора, или ось;
• корпус турбины;
• турбинное колесо;
• корпус подшипников.

Основа системы турбонаддува – это ротор, закреплённый на специальной оси и заключённый в особый жаропрочный корпус. Беспрерывный контакт всех составных частей турбины с чрезвычайно раскалёнными газами определяет необходимость создания как ротора, так и корпуса турбины из специальных жаропрочных металлосплавов.

Крыльчатка и ось турбины вращаются с очень высокой частотой и в противоположных направлениях. Это обеспечивает плотный прижим одного элемента к другому. Поток отработанных газов проникает вначале в выпускной коллектор, откуда попадает в специальный канал, что расположен в корпусе турбо-нагнетателя. Форма его корпуса напоминает панцирь улитки. После прохождения этой «улитки» отработанные газы с разгоном подаются на ротор. Так и обеспечивается поступательное вращение турбины.

Ось турбонагнетателя закреплена на специальных подшипниках скольжения; смазка осуществляется подачей масла из системы смазки моторного отсека. Уплотнительные кольца и прокладки препятствуют утечкам масла, а также прорывам воздуха и отработанных газов, а также их смешиванию. Конечно, полностью исключить попадание выхлопа в сжатый атмосферный воздух не удаётся, но в этом и нет большой необходимости…

Как работает турбина дизельного двигателя

Мощность любого двигателя и производительность его работы зависит от целого ряда причин.

А именно: от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Мощность двигателя возрастает пропорционально росту количества сжигаемого в нём за определённую единицу времени горючего. Но для ускорения сгорания топлива необходимо увеличение запаса сжатого воздуха в рабочих полостях мотора.

То есть, чем больше за единицу времени сжигается горючего, тем большее количество воздуха потребуется «впихнуть» в мотор (не очень красивое слово «впихнуть» здесь, тем не менее, очень хорошо подходит, поскольку сам мотор не справится с забором избыточного количества сжатого воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помогут).

В этом, повторимся, и состоит основное назначение турбонаддува – в наращивании подачи воздушно-топливной смеси в камеры сгорания. Это обеспечивается нагнетанием сжатого воздуха в цилиндры, которое происходит под постоянным давлением. Оно происходит вследствие преобразования энергии отработанных газов, проще говоря, из бросовой и утерянной – в полезную. Для этого, прежде чем выхлопные газы должны быть выведены в выхлопную трубу, а далее и, соответственно, в атмосферу, их поток направляется через систему турбокомпрессора.

Этот процесс обеспечивает раскручивание колеса турбины («крыльчатки»), снабжённого специальными лопастями, до 100-150ти тысяч оборотов в минуту. На одном валу с крыльчаткой закреплены и лопасти компрессора, которые нагнетают сжатый воздух в цилиндры двигателя. Полученная от преобразования энергии выхлопных газов сила используется для значительного увеличения давления воздуха. Благодаря чему и появляется возможность впрыскивания в рабочие полости цилиндров гораздо большего количества топлива за фиксированное время. Это даёт значительное увеличение как мощности, так и КПД дизеля.

Дизельная турбина в разрезе

Проще говоря, турбосистема содержит две лопастных «крыльчатки», закреплённых на одном общем валу. Но находящихся при этом в отдельных камерах, герметично отделённых друг от друга. Одна из крыльчаток вынуждена вращаться от постоянно поступающих на её лопасти выхлопных газов двигателя. Поскольку вторая крыльчатка с нею жёстко связана, то и она также начинает вращаться, захватывая при этом атмосферный воздух и подавая его в сжатом виде в цилиндры двигателя.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

• регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
• перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
• и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
• выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
• герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

На дворе двадцать первый век, и никто уже не гонится за тем, чтобы название его легкового автомобиля было с модной в веке ХХ-м приставкой «турбо». Никто и не верит более в «магическую силу турбины» для резкого ускорения автомобиля. Смысл применения и эффективность работы системы турбонаддува всё-таки не в этом.

Вот это «улитка»!

Разумеется, наиболее эффективен турбонаддув при его использовании на двигателях тракторов и тяжёлых грузовиков. Он позволяет добавить мощности и крутящего момента без возникновения перерасхода топлива, что очень важно для экономических показателей эксплуатации техники. Там он и используется. Нашли своё широкое применение турбосистемы также на тепловозных и судовых дизелях. И это наиболее мощные из созданных человеком турбин для дизельного двигателя.

 

 

Принцип работы турбины.

Как работает турбонаддув в автомобиле

Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Для более ясного представления о том, как работает турбина в автомобиле, прежде всего необходимо ознакомится с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Сегодня, основная масса грузовых и легковых автомобилей оснащаются 4-х тактными силовыми агрегатами, работа которых контролируется впускными и выпускными клапанами.

Каждый из рабочих циклов такого двигателя состоит из 4 тактов, при которых коленвал делает 2 полных оборота

 

Впуск — при этом такте осуществляется движение поршня вниз, при этом в камеру сгорания поступает смесь топлива и воздуха (если это бензиновый двигатель) или только воздуха в случае если это дизельный агрегат.

Компрессия — при этом такте происходит сжатие горючей смеси.

Расширение — на этом этапе происходит воспламенение горючей смеси при помощи искры, вырабатываемой свечами. В случае с дизельным двигателем, воспламенение осуществляется произвольно под действием высокого давления впрыска.

Выпуск — поршень двигается вверх, при этом освобождаются выхлопные газы.

Такой принцип работы двигателя определяет следующие способы повышения его эффективности:

— Установка турбонаддува
— Увеличение рабочего объёма двигателя
— Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Как работает турбина в автомобиле?

 

 

 

Увеличение рабочего объёма двигателя

Увеличение объёма двигателя возможно двумя путями: либо увеличением объема камер сгорания, либо — увеличением количества цилиндров в силовом агрегате. Однако такой способ повышения мощности не совсем оправдан, так как имеет ряд недостатков, среди которых: повышенный расход топлива.

Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала. Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.

Турбонаддув

В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием. Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива. При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.

Охлаждение воздуха

В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.

Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.

Турбонагнетатель с механическим приводом

В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.

Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов

Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.

Основные преимущества двигателей с турбонаддувом

1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.

2) Силовой агрегат с с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.

3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.

4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.

Дизельный двигатель с турбонаддувом

История создания дизельных двигателей с турбонаддувом

Турбокомпрессоры применялись для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания еще на этапе развития этого вида технологий. Запатентованный американцем Альфредом Бюхи в 1911 году турбокомпрессор на заре своего развития сыграл значительную роль в военной авиации – турбированные бензиновые двигатели ставились на истребители и бомбардировщики для повышения их высотности. Свое применение в автомобильном дизелестироении технология нашла относительно недавно. Первым серийным автомобилем с турбированным дизелем был появившийся в 1978 г. Mercedes-Benz 300 SD, а в 1981 г. за ним последовал VW Turbodiesel.

Устройство и принцип работы дизельного двигателя с турбонаддувом

Принцип работы турбированного дизельного двигателя основан на использовании энергии выхлопных газов. Покинув цилиндр, отработавшие газы попадают на крыльчатку турбины, вращая ее и закрепленную с ней на одном валу турбину компрессора, встроенного в систему подачи воздуха в цилиндры.

Таким образом, в отличие от атмосферных дизелей, в турбокомпрессорных агрегатах воздух в цилиндры подается принудительно под более высоким давлением. В итоге объем воздуха, попадающего в цилиндр за один цикл, возрастает. В сочетании с увеличением объема сгорающего топлива (пропорции топливно-воздушной смеси остаются неизменными) это дает прирост мощности до 25%.

Для еще большего повышения объема поступающего в цилиндры воздуха дополнительно применяют интеркулер – специальное устройство, охлаждающее атмосферный воздух перед нагнетанием в двигатель. Из школьного курса физики известно, что холодный воздух занимает меньше места, чем теплый. Таким образом, при охлаждении можно «затолкать» в цилиндр больше воздуха за цикл.

В результате у турбодизеля меньше удельный эффективный расход топлива (в граммах на киловатт-час) и выше объемная мощность (количество лошадиных сил на литр объема двигателя). Все это обеспечивает возможность существенно подрастить суммарную мощность мотора без значительного увеличения его габаритов и числа оборотов.

Плюсы и минусы дизельного двигателя с турбонаддувом

Обратная сторона повышения мощности мотора при сохранении общих характеристик, то есть форсирования, – более интенсивный износ узлов, как следствие, снижение ресурса силовой установки. Кроме того, турбины требуют применения специальных сортов моторных масел и строгого соблюдения рекомендуемых изготовителем сроков обслуживания. Еще более требователен к вниманию владельца воздушный фильтр. Также в работе двигателей с турбинами низкого давления может присутствовать эффект «турбоямы», выражающийся в заметном «проседании» на низких и средних оборотах двигателя.

Турбированные моторы менее экономичны, чем атмосферные дизели, потребляя на 20 – 50% больше топлива при том же объеме. Еще один явный недостаток системы турбонаддува – она очень чувствительна к износу поршневой группы. Возрастание давления картерных газов ощутимо снижает ресурс турбины. При продолжительной работе в таких условиях наступает «масляное голодание» и поломка турбокомпрессора. Причем повреждение этого агрегата вполне может привести к выходу из строя всего двигателя, а турбированные дизели еще менее ремонтопригодны, чем их атмосферные братья.

Да и вообще, наличие технически сложного турбокомпрессора, нуждающегося в дополнительных устройствах стабилизации давления, аварийного его сброса и так далее делает силовую установку автомобиля более замысловатой, увеличивая число деталей, а значит, снижая общую надежность. К тому же, ресурс самого турбокомпрессора значительно меньше, чем аналогичный показатель двигателя в целом.

Современные технологии усовершенствования дизельных двигателей

Значительную популярность сегодня приобрела система повышения эффективности и гибкости режимов дизеля под названием «Common-Rail». Если в традиционном дизельном двигателе каждая секция насоса высокого давления подает топливо в отдельный топливопровод, замкнутый на одну форсунку. Даже несмотря на изрядную толщину стенок топливопроводов при подаче в них жидкости под давлением в 1500-2000 атмосфер они незначительно, но «раздуваются». В результате попадающая в цилиндр порция топлива отличается от расчетной. «Довесок», сгорая, увеличивает расход горючего, повышает дымность и снижает полноту сгорания топливно-воздушной смеси.

Удачное инженерное решение этой проблемы разработали одновременно сразу несколько автопроизводителей. В новой системе топливный насос высокого давления подает горючее в общий трубопровод — топливную рампу, которая, помимо прочего, играет роль ресивера, то есть стабилизатора давления в контуре. В рампе все время присутствует постоянный объем топлива, находящегося не под пульсирующим давлением, а под постоянным.

К тому же, развитие интеллектуальных технологий позволило оснастить форсунки электронными системами открытия (в традиционных дизелях регулировка циклов впрыска происходит гидромеханическим способом при повышении давления в трубопроводе). Электронный блок, управляющий работой форсунок, учитывает информацию о положении педали акселератора, давлении в рампе, температурном режиме двигателя, его нагрузке и т.д. На основе этих данных рассчитывается размер порции топлива и момент его подачи.

Еще одно новшество, появившееся благодаря развитию автомобильной электроники – двухэтапная подача топлива в камеру сгорания. Сначала впрыскивается «разгонная» (около миллиграмма) порция. При сгорании она дополнительно к эффекту сжатия повышает температуру в камере, и основная доза, впрыскиваемая следом, сгорает более плавно, также плавно наращивая давление в цилиндре. В результате двигатель работает мягче и менее шумно, а расход топлива сокращается примерно на 20% при одновременном возрастании крутящего момента на малых оборотах на 25%. Что немаловажно — уменьшается содержание в выхлопе сажи.

Среди новых разработок, призванных улучшить экологические характеристики дизелей одновременно с оптимизацией их экономичности, наиболее перспективной считается система BlueTec, разработанная специалистами концерна Daimler AG. Основная ее составляющая – инновационная методика каталитической нейтрализации выхлопных газов.

Каталитические нейтрализаторы современных автомобилей работают за счет керамических или металлических «сот», покрытых слоем химически активных веществ — катализаторов. Катализаторы окисляют или восстанавливают токсичные соединения CO, CH и NOx до углекислого газа, простого азота и воды.

Однако особенности дизельного топлива, а также процессов образования и сгорания топливно-воздушной смеси в дизеле таковы, что выхлоп содержит не только вредные химические компоненты, но большое количество сажи. Причем если начать уменьшать долю сажи возрастает содержание NOx, и наоборот. Таким образом, для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна многокомпонентная химико-механическая система, усложняющая конструкцию автомобиля и, как следствие, снижающая рентабельность производства.

Технология BlueTec построена на сочетании традиционных и новых решений. Сначала отработавшие газы проходят имеющийся на большинстве дизельных автомашин противосажевый фильтр и катализатор, «истребляющий» соединения углерода. Далее в выпускной тракт впрыскивается активный реагент AdВlue на основе мочевины (раствора аммиака в воде). Получившаяся смесь попадает в специальный нейтрализатор избирательного действия (SCR), в котором аммиак из AdBlue под влиянием катализа при температуре 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота, «разбирая» их на азот и воду. Здесь же «дожигаются» остальные вредные компоненты.

При очевидных плюсах BlueTec имеет не менее очевидные минусы. Хранение запаса компонента AdВlue требует отдельной емкости. Сама система осложняется за счет присутствия дополнительных узлов и магистралей. К тому же, система еще более прихотлива к качеству топлива и может работать только на солярке с минимальным содержанием серы.

Еще одна весьма актуальная для России проблема — раствор AdВlue замерзает при минус 11,5 градусов. Поэтому инженеры BlueTec сейчас активно работают над совершенствованием систем без использования мочевины. Сегодня проходят опробование и доработку комплексы из противосажевого фильтра, платинового каталитического нейтрализатора и двух SCR-катализаторов, «заряженных» исключительно на борьбу с оксидами азота. В настоящее время система позволяет обеспечить содержание NOx в выхлопе дизелей примерно на уровне Евро-5.

Принцип работы дизельной турбины, как работает турбина дизельного двигателя

Деталь раскручивается силой отработанных газов. Турбокомпрессором называется воздушный насос, приводимый в движение турбиной. Дизельный двигатель разгоняет лопатки до 130 000 оборотов в минуту. Сгорание топлива происходит более полно, расход снижается, а КПД увеличивается. Дополнительно уменьшается количество вредных выбросов в атмосферу.

Схема узла

Турбина соединена с компрессором жёсткой осью. Компрессор втягивает и спрессовывает воздух, и под давлением выдувает в коллектор двигателя. Чем выше давление, тем большее количество газов подаётся в двигатель. Возрастает КПД, скорость разгона, манёвренность.

Существует прямо пропорциональная зависимость между давлением, с которым подаётся воздух, и быстротой движения турбины. Бесконечно наращивать нагнетаемый объём воздуха нельзя, так как существуют предельные нагрузки на крыльчатки.

Конструкция турбонаддува

Деталь состоит из корпуса и ротора. Газы под давлением выдуваются из выпускного коллектора двигателя в приёмный патрубок турбокомпрессора. В узком канале происходит ускорение. Газы попадают на улитку турбины, затем раскручивают ротор. На скорость влияет размер и форма внутреннего канала.

Модификации

Модели для дизельных, бензиновых двигателей, а также грузовиков и тяжёлой техники отличаются по внутреннему строению корпуса. Для наращивания мощности автобусов и грузовой техники применяют 2 параллельных канала. Ротор разгоняют 2 синхронных воздушных потока.

Турбокомпрессоры большого объёма специально комплектуют кольцом с направляющими лопатками. Это позволяет создать равномерную струю воздуха на роторе. Также появляется возможность регулировать скорость и мощность воздушной массы.

Комплектующие изготавливают из тугоплавких металлов, выдерживающих 1000-1150 °С. Ось, на которой закреплён ротор, менее тугоплавкая.

Способ сборки:

• • Ротор и ось соединяют. В процессе обе детали вращаются в противоположные стороны. Трение образует большое выделение тепла. Происходит сплавление.
• • В месте контакта ось имеет внутреннюю полость. Это необходимо для изоляции жара от ротора.
• • Ближе к корпусу турбины в выемке на оси размещают уплотнительное кольцо.
• • Радиальные подшипники полируют.
• • Один конец оси отливается меньшего диаметра и заострённым. На него надевается ротор с закрепительной резьбой. Навинчивающаяся гайка плотно удерживает запчасть на месте.

Ось подлежит обязательной балансировке, как и все части турбокомпрессора. Проводится минимум два этапа балансировки: отдельно и в сборке – перед установкой на двигатель.

Компрессор

Узел включает корпус и ротор. Величина зависит от объёма двигателя и общего размера транспортного средства. Чем больше ротор, тем ниже предельная скорость вращения. Ротор компрессора неразрывно связан с осью и движется с одинаковой быстротой по сравнению с ротором турбины.

Форма алюминиевых лопаток продумана для втягивания воздуха через середину детали. Газы подталкиваются к краям ротора и лопатками передаются на стенки картриджа. Этот механизм сжимает воздух до размеров впускного коллектора. Картридж турбокомпрессора обычно отливают из алюминия.

Корпус подшипников

Центральная ось является связующим звеном между компрессором и турбиной. Движение оси задаётся подшипниками. Между ними, корпусом и осью течёт моторное масло. Оно смазывает всю систему, включая двигатель.

Существуют модели со стационарным подшипником. Смазывание оси производится благодаря наличию масляной ванны. Такой механизм изолирован от системы двигателя. Конструкция хороша тем, что жидкость не только снижает трение, но и остужает механизм в процессе работы.

Комплект из маслоотражательных прокладок и уплотнительных колец служит для предотвращения утечки масла. Расходники прикрепляются по обе стороны турбокомпрессора. Дополнительно затрудняется прохождение воздуха между турбиной, компрессором и осью. Это необходимо, так как внутреннее давление компрессора и турбины превосходит его же в корпусе оси.

Чтобы нивелировать разницу, часть газов и воздуха спускается в картер двигателя вместе с текущим моторным маслом.

Динамические уплотнения

• • Уплотнительное кольцо раскручивается по ходу движения оси с аналогичной быстротой. Три отверстия позволяют создать противовес давлению масла.
• • Внутренний дизайн картриджа в том месте, где снаружи крепится кольцо, имеет специальную конструкцию для изоляции протечек.

Заказать ремонт или замену дизельной турбины в Минске недорого можно по телефону +375 (29) 123 59 55 или через форму на сайте turbovector.by.

Принцип работы актуатора турбины — проверка, регулировка и ремонт

Актуатор турбины

Автомобиль – неизменных помощник практически половины населения страны. Не удивительно, что многие стараются получить максимальную пользу с машины, с минимальными вложениями. И сегодня, чтобы улучшить тяговые характеристики авто, не нужно что-то кардинально менять. Увеличить тяговые характеристики машины можно просто установив турбонаддув.

Суть улучшения – турбонаддув позволяет принудительно увеличить объемы воздуха, подающиеся в камеру сгорания, тем самым улучшить процесс сгорания топлива без необходимости физического изменения параметров самого двигателя.

Здесь важно учесть, что больший объем сожженного топлива увеличивает давление и объем выхлопных газов. Поэтому требуется усиленное, оперативное их отведение, чтобы освободить место для новой порции воздуха. Именно на этом и базируется принцип работы актуатора турбины, который мы сегодня рассмотрим.

Как работает актуатор турбины

Для начала определимся в терминологии. Актуатор может иметь множество разговорных названий – вестгейт, вакуумный регулятор, избыточный клапан. Все это одна деталь, базовая роль которой сводится к выполнению функции сброса повышенного давления воздуха (выхлопных газов), во время работы двигателя автомобиля. Этот элемент выступает промежуточным звеном между турбокомпрессором и двигателем, оберегая их от перегрузки.

Устанавливается практически на турбине.

• Принцип работы актуатора сводится к тому, что при высоких оборотах двигателя, когда возрастает давление выхлопных газов с одной стороны и воздуха, направляемого через турбокомпрессор в двигатель с другой открывается клапан и стабилизирует ситуацию. Во время открытия клапана часть выхлопных газов попросту проходят мимо турбинного колеса, что приводит к снижению эффективности работы турбинного нагнетающего колеса и снижает давление воздуха.

Снижение давления выхлопных газов и направление их в обход турбинного колеса выполняется через калитку вестгейта, управляемую актуатором. Тем самым потребность в воздухе для горючей смеси четко соответствует моменту очищения камеры сгорания от выхлопных газов.

 

Иные типы актуаторов

В турбинах с изменяемой геометрией также есть актуаторы, которые бывают электрические и пневматические (вакуумные). Актуаторы в этом случае служат для поворота лопаток механизма изменяемой геометрии. Обычно в таких турбинах нет калитки вестгейта с управлением актуатором от повышенного давления.

Наиболее распространенные поломки актуаторов

• повреждение электрических элементов;
• износ зубьев шестеренок и червяка у электрического актуатора;
• выходит из строя электромотор;
• повреждение мембраны вакуумного актуатора.

В таких случаях, чтобы отремонтировать актуатор турбины, необходимо выполнить его диагностику с целью точно определить поломку. Для устранения неисправности целесообразно обратиться в специализированный сервисный центр. Устранить поломку самостоятельно будет достаточно сложно – для определения неисправности нужно специальное оборудование, которое в большинстве случаев отсутствует в домашних условиях. А если покупать отдельно – намного дешевле ремонт актуатора провести в сервисном центре.

 

 

Проверка актуатора

Изначально, в момент реализации, актуатор имеет заводские настройки и, фактически, готов к работе. Но после установки на транспортное средство целесообразно проверить актуатор и отрегулировать. Характерным сигналом выполнить такие действия будет дребезжание компрессора в момент глушения двигателя авто. Здесь не стоит паниковать, это не поломка актуатора. Просто шток клапана излишне болтается в процессе работы.

Кроме этого, часто, если правильно настроить актуатор, можно существенно увеличить производительность турбокомпрессора путем наращивания давления воздуха, подаваемого в двигатель.

Регулировка осуществляется несколькими путями

1. Самый простой и распространенный способ – просто выполнить замену пружины на более мощную. То позволит увеличить и поддерживать высокое давление турбины до момента срабатывания выпускного клапана. Но это чревато превышением оборотов вала турбины.
2. Следующий вариант, это выполнить подтяжку (можно затянуть, либо послабить) регулятора, влияющего на процесс открытия и последующее закрытия заслонки. При расслаблении тяга удлиняется. Если немного подтянуть – укорачивается. От длины тяги напрямую зависит плотность закрытия заслонки. Чем она меньше, тем плотнее будет примыкать заслонка. Следовательно, чтобы ее открыть нужно больше давления и времени. Тем самым турбина получает возможность обеспечить высокие обороты за короткий промежуток времени.
3. Еще один вариант – установка буст-контроллера. Устройство устанавливают перед вестгейтом и обеспечивает снижение давления, при котором срабатывает мембрана актуатора. Фактически такое устройство берет на себя часть функции регулирования давления, вследствие чего клапан не получает информации о реальном давлении газов и продолжает работать в штатном режиме.

Настройка актуатора

Конечно, ремонт турбин следует выполнять в условиях профессиональных сервисных центров, имеющих все необходимое диагностическое оборудование и запасные детали в случае необходимости что-либо менять. Вместе с этим обычная настройка может быть выполнена в домашних условиях.

Для этого потребуется пассатижи и ключ на 10. Последовательность действий будет такой:

1. Снять турбокомпрессор (некоторые модели машин дают возможность добраться до клапана без необходимости выполнения этой процедуры).
2. Снять скобу со штока, ослабить гайку, подтянуть винт регулировки (необходимо крутить влево).
3. Выполнить легкое постукивание по заслонке. Подтягивать до момента, пока не пропадет небольшое дребезжание. Учитывайте, чем туже затягиваете, тем сильнее будет возрастать давление на мембране.
4. Затяните гайку, верните скобу в исходное положение.

Чтобы проверить правильность ваших действий при настройках – запустите мотор и опробуйте его на разных режимах работы. Если все действия были верными – посторонних звуков не будет, в том числе и в момент глушения двигателя.

Устройство и принцип работы турбонагнетателя (турбины)

Вероятно, не всем известно, что такое турбина. Проще говоря, это машина, которая превращает энергию в механическую работу. Существует несколько видов турбин, которые Вы можете приобрести или заказать в ООО «Инжэкс».

Виды турбонагнетателей

Итак, первый вид турбины, или, как ее еще называют, нагнетателя, это — компрессор. Его присоединяют к двигателю, после запуска которого выработанная энергия поступает к компрессору, приводя его в действие. Максимальная мощность такого вида нагнетателя — 20 тысяч оборотов в минуту. Компрессор обладает довольно надежной конструкцией, обладает  практически неиссякаемым ресурсным потенциалом, не требует особого ухода и довольно просто устанавливается.

Второй вид — это турбонагнетатель, который запускается от давления на него отработанных газов. Скорость работы турбонагнетателя может достигать  до 200 тысяч оборотов в минуту. Это, пожалуй, наиболее производительный вид турбин, запчасти на который можно найти без особого труда. В ООО «Инжэкс» они всегда есть в наличии по привлекательным ценам.  

Третий вид турбины — электрический. Он собирает в себе плюсы компрессора и турбонагнетателя. Многие производители обещают уже в скором времени перейти именно на электротурбины. Производительность и ресурс такого турбонагнетателя практически неиссякаемы.

Как установить турбонагнетатель на экскаватор или погрузчик

Так как же установить турбонагнетатель на экскваватор? Существует целая инструкция.

Необходимо освободить двигатель от отработанного масла и осуществить чистку агрегата. С турбокомпрессора, в свою очередь, необходимо снять трубки и проверить их на качество. Также необходимо заменить масляный фильтр, после чего залить в двигатель чистое масло. Замене подлежит и воздушный фильтр. После всех операций по проверке работоспособности запчастей и установки деталей, необходимо завести двигатель, и, с постоянным увеличением нагрузки, прогреть до рабочей температуры на холостых оборотах.  Обязательно необходимо проверить работу турбонагнетателя на ходу: исключить возможность подтекания масла, утечек воздуха и газа. Если двигатель подвергался капитальному ремонту, через тысячу километров хода рекомендуется заменить масляный фильтр и масло в двигателе.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Турбонагнетатель, установленный в дизельном двигателе, имеет особенности в своем функционировании. 

От каких факторов зависит мощность любого двигателя и его производительная сила? В первую очередь, это — объем установленных в нем цилиндров, количества воздушно-топливной смеси и, конечно, качества топливной составляющей. Чем больше горючего сжигается в двигателе за единицу времени, тем выше его мощность. Но, чтобы топливо сгорало быстрее, необходим постоянный запас сжатого воздуха в моторных полостях. Турбина, состоящая из рабочего колеса и корпуса, как раз и отвечает за сохранение запаса воздуха и его непрерывную подачу в камеры сгорания. Принцип работы турбины заключается в том, что газы приводят в действие рабочее колесо, после чего выходят через специальную зону. Основное отличие турбин, устанавливаемых на дизельном моторе от турбин на бензиновых двигателях, — в температуре выхлопных газов. В первом случае она не превышает 850 градусов, во втором — свыше 1000 градусов.

На что обращать внимание при работе турбины?

При установке турбины на дизельном двигателе, необходимо регулярно и качественно проверять состояние воздушного фильтра. Дело в том, что при его загрязнении, есть риск возникновения слишком высокого давления, что, в свою очередь, может привести к снижению производительной силы и работоспособности компрессора. При работе турбин на дизельных моторах можно выявить основные неисправности, которые потребуют незамедлительного ремонта. Так, следует провести диагностику турбины, при выявлении следующих факторов:

• невозможность функционирования двигателя на максимальных заявленных оборотах и появление выхлопа черного цвета;
• синий цвет выхлопа;
  
• громкое функционирование двигателя.
  

Нельзя не отметить, что при работе турбины значительно увеличивается мощность двигателя, она не оказывает никакого воздействия на цилиндровый объем и частоту вращений коленвала. Пр этом, топливо расходуется более, чем экономично, а газы в выхлопе менее токсичны.

Условия покупки и доставки турбин в компании «Инжэкс»

Приобрести турбины таких марок, как Komatsu, Cat, Holset, Switzer Вы можете в ООО «Инжэкс» по оптимальным ценам. Большой выбор деталей в наличии и быстрая доставка, при необходимости. Оплатить заказ Вы можете как по безналичному расчету, так и при получении любым удобным способом. 

ООО «Инжэкс» за долгое время работы на рынке бесспорно заслужил звание качественного поставщика турбонагнетателей, которые прослужат Вам долгие годы.

Конструкция и принцип действия турбокомпрессора — турбина

Турбонагнетатель основные функции принципиально не изменились со времен Альфреда Бюхи. Турбокомпрессор состоит из компрессора и турбины, соединенных общим валом. Турбина с приводом от выхлопных газов обеспечивает приводную энергию для компрессора.

Дизайн и функционирование

Турбина турбонагнетателя, состоящая из турбинного колеса и корпуса турбины, преобразует выхлопные газы двигателя в механическую энергию для привода компрессора. Газ, который ограничен площадью поперечного сечения потока турбины, приводит к при перепаде давления и температуры между входом и выходом. Это падение давления преобразуется турбиной в кинетическую энергию для привода турбинного колеса.

Есть два основных типа турбин: осевые и радиальные. В осевом типе, поток через колесо идет только в осевом направлении. В радиальных турбинах приток газа центростремительный, т.е.е. в радиальном направлении снаружи внутрь, а газ отток в осевом направлении.

До диаметра колеса около 160 мм используются только радиальные турбины. Этот соответствует мощности двигателя примерно 1000 кВт на турбокомпрессор. От 300 мм и более используются только осевые турбины. Между этими двумя значениями оба варианта возможны.

Поскольку турбина с радиальным потоком является наиболее популярным типом для автомобильной промышленности, следующее описание ограничено конструкцией и функцией этой турбины. тип.В улитке таких радиальных или центростремительных турбин давление выхлопных газов преобразуется в кинетическую энергию, и выхлопные газы по окружности колеса направлен с постоянной скоростью к турбинному колесу. Передача энергии от кинетической энергия на валу происходит в турбинном колесе, которое сконструировано таким образом, чтобы почти вся кинетическая энергия преобразуется к тому времени, когда газ достигает колеса торговая точка.

Рабочие характеристики

Производительность турбины увеличивается по мере падения давления между входом и выходом. увеличивается, т.е.е. когда больше выхлопных газов забивается перед турбиной в результате повышенных оборотов двигателя или в случае повышения температуры выхлопных газов из-за к более высокой энергии выхлопных газов.

Характерное поведение турбины определяется удельным поперечным сечением потока, поперечное сечение горловины в области перехода впускного канала к спиральной камере. За счет уменьшения поперечного сечения горловины больше выхлопных газов задерживается перед турбина и производительность турбины увеличивается в результате более высокого давления соотношение.Следовательно, меньшее поперечное сечение потока приводит к более высокому давлению наддува.
Площадь поперечного сечения потока турбины можно легко изменить, заменив турбину. Корпус.

Помимо площади проточного сечения корпуса турбины, площадь выхода на колесо Впуск также влияет на массовый расход турбины. Обработка турбины Литой контур колеса допускает площадь поперечного сечения и, следовательно, давление наддува, быть отрегулированным.Увеличение контура приводит к увеличению площади поперечного сечения потока. турбины.

Турбины с изменяемой геометрией турбины изменяют поперечное сечение потока между улитками. канал и вход колеса. Площадь выхода на турбинное колесо изменяется на переменную направляющие лопатки или регулируемое скользящее кольцо, закрывающее часть поперечного сечения.

На практике рабочие характеристики турбин турбонагнетателя отработавших газов описываются картами, показывающими параметры потока в зависимости от давления в турбине соотношение.Карта турбины показывает кривые массового расхода и КПД турбины для различные скорости. Чтобы упростить карту, кривые массового расхода, а также КПД, может быть показан средней кривой

Для обеспечения высокого общего КПД турбокомпрессора согласование компрессора и Диаметр турбинного колеса имеет жизненно важное значение. Положение рабочей точки на карте компрессора определяет частоту вращения турбокомпрессора. Диаметр турбинного колеса должен быть таким, чтобы КПД турбины был максимальным в этом рабочем диапазоне.

Турбины двухступенчатые

Турбина редко подвергается постоянному давлению выхлопных газов. В импульсном режиме с турбонаддувом коммерческие дизельные двигатели, турбины с двойным входом позволяют снизить пульсации выхлопных газов. оптимизирован, поскольку более высокая степень сжатия турбины достигается за более короткое время. Таким образом, за счет увеличения степени сжатия эффективность повышается, улучшая очень важный временной интервал, когда через него проходит высокий, более эффективный массовый расход турбина.В результате этого улучшенного использования энергии выхлопных газов двигатель характеристики давления наддува и, следовательно, характеристики крутящего момента улучшаются, особенно при низких оборотах двигателя.

Турбокомпрессор с двухкамерной турбиной

Чтобы различные цилиндры не мешали друг другу во время зарядки В циклах обмена три цилиндра соединены в один выпускной коллектор.Двойной вход Затем турбины позволяют отдельно пропускать поток выхлопных газов через турбину.

Кожухи турбины водяного охлаждения

Турбокомпрессор с корпусом турбины с водяным охлаждением для судовых приложений

При проектировании турбокомпрессора необходимо также учитывать аспекты безопасности. На корабле Например, в машинном отделении следует избегать горячих поверхностей из-за опасности возгорания.Следовательно, корпуса турбин с водяным охлаждением или корпуса турбин, покрытые изоляционной материал используется для морских применений.

Брайтонский экспериментальный реактивный двигатель | Турбинный компрессор

1. Понять основные операции цикла Брайтона.

2. Продемонстрировать применение основных уравнений для анализа цикла Брайтона.

ИСТОРИЯ

Цикл Брайтона представляет собой стандартную для воздуха модель энергетического цикла газовой турбины.Простой газотурбинный двигатель — это состоит из трех основных компонентов: компрессора, камеры сгорания и турбины. Согласно Принцип цикла Брайтона, воздух сжимается в компрессоре турбины. Затем воздух смешивается с топливом, и сгорает в условиях постоянного давления в камере сгорания. Образующийся горячий газ пропускают расширяться через турбину для выполнения работы. Большая часть работы, производимой в турбине, используется для работы компрессор и остальное оборудование используются для работы вспомогательного оборудования и выработки электроэнергии.Газ турбина используется в широком спектре приложений. Общие области применения включают стационарную выработку электроэнергии установки (электроэнергетика) и мобильные двигатели для выработки энергии (корабли и самолеты). В электростанции приложения, выходная мощность турбины используется для обеспечения мощности на валу для привода генератора, винт вертолета и т. д. Самолет с реактивным двигателем приводится в движение реактивной тягой выходящего газа. транслировать. Турбина обеспечивает мощность, достаточную для привода компрессора и производства вспомогательного мощность.Газовый поток приобретает больше энергии в цикле, чем необходимо для приведения в действие компрессора. В оставшаяся доступная энергия используется для продвижения самолета вперед.

Для получения общего обзора функций газотурбинного двигателя щелкните здесь.

Схема цикла Брайтона (простая газовая турбина) представлена ​​на рисунке 1. Воздух низкого давления втягивается. в компрессор (состояние 1), где он сжимается до более высокого давления (состояние 2). Топливо добавляется в сжатый воздух и смесь сжигается в камере сгорания.Образующиеся горячие газы попадают в турбина (состояние 3) и развернитесь до состояния 4. Цикл Брайтона состоит из четырех основных процессов:

АНАЛИЗ ЦИКЛА

Термодинамика и Первый закон термодинамики определяют общий перенос энергии. К Чтобы проанализировать цикл, нам нужно максимально полно оценить все состояния. Стандартные модели Air очень полезен для этой цели и обеспечивает приемлемые количественные результаты для газотурбинных циклов.В этих модели сделаны следующие предположения.

1. Рабочей жидкостью является воздух, которая рассматривается как идеальный газ на протяжении всего цикла;

2. Процесс сгорания моделируется как добавление тепла при постоянном давлении;

3. Выхлоп моделируется как процесс отвода тепла при постоянном давлении.

В моделях стандарта холодного воздуха (CAS) удельная теплоемкость воздуха считается постоянной (модель идеального газа) при самая низкая температура в цикле. Влияние температуры на удельную теплоемкость может быть включено в анализ при небольшом увеличении усилия.Однако решения в закрытой форме больше не будут возможный.

Чтобы выполнить термодинамический анализ цикла, мы рассматриваем контрольный объем, содержащий каждый компонент цикла, показанного на рисунке 1. Этот шаг кратко описан ниже.

Компрессор

Рассмотрим следующий контрольный объем для компрессора,

Обратите внимание, что в идеальном случае теплоотвод от контрольного объема (C.V.) к окружающему пространству отсутствует. В установившихся условиях и без учета эффектов кинетической и потенциальной энергии первый закон для этого контрольного объема записывается как

Учитывая, что у нас есть один поток в контрольный объем и один поток из контрольного объема, мы можем записать более конкретную форму первого закона как

Или, перегруппируя термины, связанные с каждым потоком

Это общая форма Первого Закона для компрессора. Однако, если предполагается, что поток жидкости представляет собой идеальные газы, мы можем представить энтальпии в терминах температуры (гораздо более измеримая величина), используя соответствующее уравнение состояния (dh = c _p dT), которое будет вводить конкретное предположение постоянная удельная теплоемкость, разница энтальпий легко выражается как разность температур как

Обратите внимание, что в идеале передача работы от контрольного объема (C.V.) к окружающей среде. В установившихся условиях и без учета эффектов кинетической и потенциальной энергии первый закон для этого контрольного объема записывается как

Учитывая, что у нас есть один поток в контрольный объем и один поток из контрольного объема, мы можем записать более конкретную форму первого закона как

Или, перегруппируя термины, связанные с каждым потоком

Предполагая идеальные газы с постоянной удельной теплоемкостью, разница энтальпий легко выражается как разность температур как

Опять же, чтобы быть более точным, удельную теплоемкость каждой жидкости следует оценивать как линейное среднее значение между ее входной и выходной температурой.

Турбина

Рассмотрим следующий контрольный объем для турбины,

Предполагая идеальные газы с постоянной удельной теплоемкостью, разница энтальпий легко выражается как разность температур как

Как и раньше, для получения более точных результатов удельную теплоемкость каждой жидкости следует оценивать как линейное среднее значение между ее входной и выходной температурой.

Необратимость, присутствующая в реальном процессе, может быть смоделирована путем введения изоэнтропической эффективности турбины,

, где индекс s относится к идеальному (изэнтропическому) процессу, а индекс a относится к фактическому процессу.Для идеального газа приведенное выше уравнение сокращается до

.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Лабораторная установка представляет собой автономную переносную двигательную лабораторию под ключ производства компании ООО «Турбинные технологии» называется «Мини-лаборатория ТТЛ». Мини-лаборатория состоит из настоящего реактивного двигателя. Следовательно, существуют те же проблемы безопасности, что и при работе реактивного двигателя. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы следовать все процедуры безопасности точно такие, как изложено в лаборатории и заявлено вашими инструкторами.В Следующее описание настройки предоставляется производителем.

«Турбореактивный двигатель модели SR-30 Turbine Technologies является основной системой. компонент. Рабочий звук и запах трудно отличить от холостого хода, малый бизнес-джет. Осевое турбинное колесо двигателя и направляющее кольцо лопасти являются вакуумными. литье по выплавляемым моделям. Их производят из современных, высококобальтовых и никелевых материалов. содержание суперсплавов (МАР-М-247 и Инконнель 718). Камера сгорания состоит из кольцевой противоточной системы, включающей полосы внутреннего пленочного охлаждения.

Топливные и масляные баки, фильтры, маслоохладитель, вся необходимая сантехника и проводка находится в нижняя часть конструкции мини-лаборатории. С правой стороны расположен рычаг дроссельной заслонки. оператора и над наклонной приборной панелью. Дроссель включает 7 оператор для плавного переключения мощности между холостым ходом и максимальным N1. Цифровой обороты двигателя и E.G.T. манометры, механические E.P.R., масло, топливо, давление воздуха при запуске датчики также являются частью стандартной панели. Сигнальные лампы указывают на низкий уровень масла давление, зажигание включено и состояние воздушного запуска.Главный выключатель с ключом управляет магистральный электрический автобус. Другие переключатели, монтируемые на панели, управляют воспламенителем, воздушным пуском и активировать подачу топлива. Топливная система двигателя СР-30 очень похожа на крупногабаритную. двигатели — распыление топлива через 6 форсунок высокого давления обратного потока, что позволяет работа с широким спектром жидкого топлива на основе керосина (например, дизельное топливо, Jet A, JP-4 через 8) ».

Детали двигателя.

Реактивный двигатель состоит из одноступенчатого радиального компрессора, противоточной кольцевой камеры сгорания и одиночного ступенчатая осевая турбина, которая направляет продукты сгорания в сужающееся сопло для дальнейшего расширение.Детали двигателя можно увидеть в «разрезе» на рис. 6.

Приборы.

Датчики выведены на центральную панель доступа и связаны с оборудованием для сбора данных и программное обеспечение от National Instruments. Производитель предоставляет следующее описание датчики и их расположение.

«Опция интегрированной сенсорной системы (мини-лаборатория) включает следующие зонды: Статическое давление на входе компрессора (P ₁ ), Давление торможения на выходе ступени компрессора (П ₀₂ ), Давление в камере сгорания (P ₃ ), Давление торможения на выходе из турбины (P ₀₄ ), Упорное сопло выхода запорное давление (Р ₀₅ ), Статическая температура на входе компрессора (Т ₁ ), Температура торможения на выходе ступени компрессора (T ₀₂ ), Вход ступени турбины температура застоя (Т ₀₃ ), Температура торможения на выходе из ступени турбины (Т ₀₄ ), и тяги сопла температура на выходе торможения (Т ₀₅ ). Дополнительно в систему входит датчик расхода топлива и цифровой индикатор тяги, измеряющий силу тяги в реальном времени на системе тяги тензодатчика ».

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

ПРИМЕЧАНИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ:

1. Убедитесь, что вы носите средства защиты органов слуха. Если вы не уверены, как затычки для ушей используются правильно, попросите инструктора лаборатории провести демонстрацию. Никогда не оставайтесь в лаборатории без средств защиты органов слуха, пока двигатель работает. операция.

2. Двигатель СР-30 работает на высоких оборотах. Хотя есть защитное стекло, которое отделяет двигатель от оператора, убедитесь, что чтобы вы не наклонялись слишком близко к этой панели.

3. Убедитесь, что индикатор низкого давления масла погас сразу после запуск двигателя. Если он остается включенным или загорается в любой момент во время работы двигателя работа немедленно перекрывает поток топлива.

4. Есть датчик вибрации, индикатор которого находится справа от панель оператора.Если этот индикатор показывает какую-либо активность (повышение напряжения) немедленно выключите двигатель.

5. Если вы подозреваете, что что-то не так, отключите подачу топлива. немедленно и уведомить инструктора лаборатории.

6. Если двигатель завис (запускается, но не разгоняется до холостого хода примерно 40000 об / мин) снова включите воздушный пуск на короткое время, пока двигатель не скорость до 30 000 об / мин. Затем выключите переключатель воздушного пуска. ã УБЕДИТЕСЬ, ЧТО НИ В ВАШЕМ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ РАЗМЕЩАЕТСЯ ПЕРЕД ВПУСКОМ ИЛИ ВЫХЛОПОМ ИЗ ДВИГАТЕЛЬ, КОГДА ДВИГАТЕЛЬ РАБОТАЕТ.

1. Попросите вашего ТА загрузить программу сбора данных и запустить предварительно запрограммированный ВП LabView для эта лаборатория. На экране должны отображаться показания всех датчиков. Просмотрите показания, чтобы убедиться они работают правильно.

2. Убедитесь, что давление воздуха в пусковой линии сжатого воздуха составляет не менее 100 фунтов на кв. Дюйм (не более 120 фунтов на квадратный дюйм). Попросите инструктора лаборатории проверить уровень масла.

3. Выполните соответствующие измерения длины и запишите требуемые размеры, чтобы вы могли рассчитать площадь входа (где находятся датчики).

4. Обратитесь за помощью к своему лаборанту, включите систему и запустите двигатель. После того, как двигатель успешно запущен, вы должны сначала дать двигателю достичь холостого хода, прежде чем производить какие-либо измерения. Убедитесь, что дроссельная заслонка находится в самой нижней точке. Положение холостого хода почти вертикальное, и находится близко к оператору (вдали от двигателя).

5. Медленно откройте дроссельную заслонку. Начните снимать данные примерно со скоростью 65 000 об / мин. Убедитесь, что вы разрешили время выхода двигателя на устойчивое состояние, отслеживая цифровой индикатор оборотов двигателя на панели. В чтение несколько колеблется, так что используйте свое суждение.

6. Снимайте данные при трех различных оборотах двигателя. Вы будете использовать данные, чтобы изучить, как цикл и КПД компонентов меняется со скоростью.

7. После того, как вы закончите сбор данных, сначала выключите переключатель расхода топлива. 8. Данные будут храниться в формате таблицы Excel

.

АНАЛИЗ ДАННЫХ

По собранным данным определить изоэнтропический КПД турбины, изоэнтропический КПД компрессора, тепловой КПД цикла и соответствующий КПД Карно.

ОТЧЕТ

В своем отчете определите производительность идеального цикла, работающего с таким же максимальным циклом температура, массовый расход и степень сжатия. Сравните эффективность идеального цикла с размеренной производительностью. Обсудите различия.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

1. Как эффективность цикла соотносится с идеальным циклом Брайтона? с циклом Карно?

2. Как эффективность компонентов влияет на эффективность цикла?

3.Как эффективность компонентов, рассчитанная на основе данных испытаний, сравнивается с эффективностью компонентов типично для этих газотурбинных двигателей?

4. Как работает турбинный компрессор?

Газ

и дизельные двигатели: в чем разница?

1) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или зарплату.

2) Для получения важной информации об образовательном долге, заработках и показателях завершения студентов, которые посещали эту программу, а также для ознакомления с применимым раскрытием информации о доходной работе посетите веб-сайт www.uti.edu/disclosures.

3) Методология опроса: OnePoll опросил 2000 американцев в возрасте от 18 до 35 лет в Калифорнии, Аризоне, Техасе, Иллинойсе, Флориде, Северной Каролине, Нью-Джерси и Пенсильвании в октябре 2020 года. ² Проводятся оплачиваемые производителем программы повышения квалификации UTI от имени производителей, определяющих критерии и условия приемки. Эти программы не являются частью аккредитации UTI. UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.Для получения важной информации о долги за образование, заработки и показатели завершения студентов, посещавших эту программу, можно найти на сайте www.uti.edu/disclosures.

5) Программы UTI готовят выпускников к карьере в различных отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь, для специалистов по автомобилям, дизельным двигателям, ремонту после столкновений, мотоциклетным и морским техникам. Некоторые выпускники UTI получают работу в рамках своей области обучения на должностях, отличных от технических, например: помощник по запчастям, сервисный писатель, изготовитель, лакокрасочный отдел и владелец / оператор магазина.UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

6) Достижения выпускников ИТИ могут различаться. Индивидуальные обстоятельства и заработная плата зависят от личных качеств и экономических факторов. Опыт работы, отраслевые сертификаты, местонахождение работодателя и его программы компенсации влияют на заработную плату. ИМП образовательное учреждение и не может гарантировать работу или заработную плату.

7) Для завершения некоторых программ может потребоваться более одного года.

10) Финансовая помощь и стипендии доступны тем, кто соответствует требованиям.Награды различаются в зависимости от конкретных условий, критериев и состояния.

11) См. Подробные сведения о программе, в которой указаны требования и условия, которые могут применяться.

12) На основе данных, собранных из Бюро статистики труда США, прогнозов занятости (2016-2026), www.bls.gov, просмотренных 24 октября 2017 года. Прогнозируемое количество годовых Вакансии, по классификации должностей: Автомеханики и механики — 75 900; Специалисты по механике автобусов и грузовиков и по дизельным двигателям — 28 300 человек; Ремонтники кузовов и связанных с ними автомобилей, 17 200.Вакансии включают вакансии в связи с ростом и чистые замены.

14) Программы поощрения и право сотрудников на участие в программе остаются на усмотрение работодателя и доступны в определенных местах. Могут применяться особые условия. Поговорите с потенциальными работодателями, чтобы узнать больше о программах, доступных в вашем районе.

15) Оплачиваемые производителем программы повышения квалификации проводятся Группой специального обучения UTI от имени производителей, которые определяют критерии и условия приемки.Эти программы не являются частью аккредитации UTI.

16) Не все программы аккредитованы ASE Education Foundation.

20) Льготы VA могут быть доступны не на всех территориях кампуса.

21) GI Bill® является зарегистрированным товарным знаком Департамента по делам ветеранов США (VA). Более подробная информация о льготах на образование, предлагаемых VA, доступна на официальном сайте правительства США.

22) Грант «Приветствие за служение» доступен всем ветеранам, имеющим право на участие, во всех кампусах. Программа Yellow Ribbon одобрена в наших кампусах в Эйвондейле, Далласе / Форт-Уэрте, Лонг-Бич, Орландо, Ранчо Кукамонга и Сакраменто.

24) Технический институт NASCAR готовит выпускников к работе в качестве технических специалистов по обслуживанию автомобилей начального уровня. Выпускники, которые выбирают специальные дисциплины NASCAR, также могут иметь возможности трудоустройства в отраслях, связанных с гонками. Из тех выпускников 2019 года, которые прошли факультативные занятия, примерно 20% нашли возможности, связанные с гонками. Общий уровень занятости в NASCAR Tech в 2019 году составил 84%.

25) Расчетная годовая средняя заработная плата для специалистов по обслуживанию автомобилей и механиков в Службе занятости и заработной платы Бюро статистики труда США, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве автомобильных техников. Некоторые выпускники UTI устраиваются на работу в рамках своей области обучения на должности, отличные от технических, например, сервисный писатель, смог инспектор и менеджер по запасным частям. Информация о заработной плате для штата Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, работающих в качестве техников и механиков по обслуживанию автомобилей в Содружестве Массачусетс (49-3023) составляет от 29 050 до 45 980 долларов (данные за май 2018 г., штат Массачусетс, США, 10 сентября) 2020).Информация о зарплате в Северной Каролине: по оценке Министерства труда США почасовая оплата в среднем 50% для квалифицированных автомобильных техников в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 19,52 доллара. Бюро статистики труда не публикует данные о заработной плате начального уровня. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 13,84 и 10,60 доллара соответственно. (Бюро статистики труда, Министерство труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г. Сервисные техники и механики, просмотр 14 сентября 2020 г.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

26) Расчетная годовая средняя заработная плата сварщиков, резчиков, паяльщиков и паяльщиков в Службе занятости и заработной платы Бюро статистики труда США, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве техников-сварщиков. Некоторые выпускники UTI получают работу в рамках своей области обучения на должностях, отличных от технических, например, сертифицированный инспектор и контроль качества.Информация о заработной плате в штате Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, работающих сварщиками, резчиками, паяльщиками и брейзерами в штате Массачусетс (51-4121), составляет от 33 490 до 48 630 долларов. ( Массачусетс, данные за май 2018 г., данные за 10 сентября 2020 г.). Зарплата в Северной Каролине информация: Министерство труда США оценивает почасовую оплату в среднем 50% для квалифицированных сварщиков в Северной Каролине, опубликованную в мае 2019 года, и составляет 19 долларов. 77. Бюро статистики труда не публикует данные о заработной плате начального уровня. Однако 25-е и 10-й процентиль почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 16,59 доллара и 14,03 доллара соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г. Сварщики, резаки, паяльщики и брейзеры, просмотрено в сентябре 14, 2020.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

28) Расчетная годовая средняя заработная плата специалистов по ремонту кузовов и связанных с ними автомобилей в США.С. Занятость и заработная плата Бюро статистики труда, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве техников по ремонту после столкновений. Некоторые выпускники UTI устраиваются на работу в рамках своей области обучения на должности, отличные от технических, например оценщик, оценщик. и инспектор. Информация о заработной плате для штата Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, занятых в качестве ремонтников автомобилей и связанных с ними (49-3021) в Содружестве Массачусетс, составляет от 31 360 до 34 590 долларов США. ( Массачусетс, данные за май 2018 г., данные за 10 сентября 2020 г.).Зарплата в Северной Каролине информация: Министерство труда США оценивает почасовую заработную плату в размере 50% для квалифицированных специалистов по борьбе с авариями в Северной Каролине, опубликованную в мае 2019 года, и составляет 21,76 доллара США. Бюро статистики труда не публикует данные о заработной плате начального уровня. Тем не мение, 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 16,31 и 12,63 доллара соответственно. (Бюро статистики труда, Министерство труда, занятости и заработной платы США, май 2018 г. 14 сентября 2020.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

29) Расчетная годовая средняя заработная плата механиков автобусов и грузовиков и специалистов по дизельным двигателям в Службе занятости и заработной платы Бюро статистики труда США, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в различных отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве дизельных техников . Некоторые выпускники UTI устраиваются на работу в рамках своей области обучения на должности, отличные от дизельных. техник по грузовикам, например техник по обслуживанию, техник по локомотиву и техник по морскому дизелю.Информация о заработной плате для штата Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, работающих в качестве механиков автобусов и грузовиков. и специалистов по дизельным двигателям (49-3031) в штате Массачусетс составляет от 29 730 до 47 690 долларов США (Массачусетс, штат Массачусетс, данные за май 2018 г., просмотрено 10 сентября 2020 г.). Информация о зарплате в Северной Каролине: согласно оценке Министерства труда США, средняя почасовая оплата в размере 50% для квалифицированных дизельных техников в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 22 доллара. 04. Бюро статистики труда. не публикует данные о заработной плате начального уровня. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 18,05 и 15,42 доллара соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2018. Механики автобусов и грузовиков и специалисты по дизельным двигателям, просмотр 14 сентября 2020 г.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

30) Расчетная средняя годовая зарплата механиков мотоциклистов в США.С. Занятость и заработная плата Бюро статистики труда, май 2019 г. Программы MMI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве техников мотоциклов. Некоторые выпускники MMI получают работу в рамках своей области обучения на должностях, отличных от технических, например, сервисный писатель, оборудование. обслуживание и запчасти. Информация о заработной плате для Содружества Массачусетс: Средняя годовая заработная плата начального уровня для лиц, работающих в качестве механиков мотоциклов (49-3052) в Содружестве Массачусетса, составляет 28700 долларов США (Массачусетс по труду и развитию рабочей силы, данные за май 2018 г. , просмотр за 10 сентября 2020 г.) .Информация о зарплате в Северной Каролине: Министерство труда США оценивает почасовую заработную плату в размере 50% в среднем для Стоимость квалифицированных специалистов по мотоциклам в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 16,92 доллара. Бюро статистики труда не публикует данные о заработной плате начального уровня. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 13,18 и 10,69 долларов, соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г., Motorcycle Mechanics, просмотр 14 сентября 2020 г.)) MMI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

31) Расчетная годовая средняя заработная плата механиков моторных лодок и техников по обслуживанию в Бюро трудовой статистики США по вопросам занятости и заработной платы, май 2019 г. Программы MMI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве морских техников. Некоторые выпускники MMI получают работу в рамках своей области обучения на должностях, отличных от технических специалистов, например, в сфере обслуживания оборудования, инспектор и помощник по запчастям.Информация о заработной плате для штата Массачусетс: средний годовой диапазон заработной платы начального уровня для лиц, работающих механиками моторных лодок и техниками по обслуживанию (49-3051) в Содружестве Массачусетса. составляет от 31 280 до 43 390 долларов (данные за май 2018 г., Массачусетс, США, 10 сентября 2020 г.). Информация о зарплате в Северной Каролине: по оценке Министерства труда США почасовая оплата в среднем 50% для квалифицированного морского техника в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 18 долларов.56. Бюро статистики труда не публикует данные начального уровня. данные о зарплате. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 14,92 доллара и 10,82 доллара соответственно. (Бюро статистики труда, Министерство труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г. , Механика моторных лодок и Специалисты по обслуживанию, просмотр 2 сентября 2020 г.) MMI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

34) Расчетная годовая средняя заработная плата операторов компьютерных инструментов с числовым программным управлением в США.С. Занятость и заработная плата Бюро статистики труда, май 2019 г. Программы UTI готовят выпускников к карьере в отраслях промышленности с использованием предоставленного обучения, в первую очередь в качестве технических специалистов по ЧПУ. Некоторые выпускники UTI получают работу в рамках своей области обучения на должностях, отличных от технических, например, оператора ЧПУ, ученика. слесарь и инспектор по обработанным деталям. Информация о заработной плате для штата Массачусетс: средняя годовая заработная плата начального уровня для лиц, работающих в качестве операторов станков с компьютерным управлением, металла и пластика (51-4011) в Содружестве штата Массачусетс составляет 36 740 долларов (данные за май 2018 г. , данные за май 2018 г., данные за 10 сентября 2020).Информация о зарплате в Северной Каролине: по оценке Министерства труда США почасовая оплата в среднем 50% для квалифицированных станков с ЧПУ в Северной Каролине, опубликованная в мае 2019 года, составляет 18,52 доллара. Бюро статистики труда не публикует данные начального уровня. данные о зарплате. Однако 25-й и 10-й процентили почасовой оплаты труда в Северной Каролине составляют 15,39 и 13,30 долларов соответственно. (Бюро статистики труда Министерства труда, занятости и заработной платы США, май 2019 г. Операторы инструмента, просмотр 14 сентября 2020 г.) UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату.

41) На основе данных, собранных из Бюро статистики труда США, прогнозов занятости (2019-2029), www.bls.gov, просмотренных 8 сентября 2020 года. Прогнозируемое среднее количество годовых вакансий по классификации должностей: Автомеханики и механики, 61 700. Вакансии включают вакансии, связанные с ростом и чистым замещением.

42) На основе данных, собранных из Бюро статистики труда США, прогнозы занятости (2019-2029), www.bls.gov, просмотрено 8 сентября 2020 г. Прогнозируемое среднее количество годовых вакансий, по классификации должностей: Сварщики, резаки, паяльщики и паяльщики, 43 400 человек. Вакансии включают вакансии, связанные с ростом и чистым замещением.

43) На основе данных, собранных из Бюро статистики труда США, прогнозов занятости (2019-2029), www.bls.gov, просмотренных 8 сентября 2020 года. Прогнозируемое среднее количество вакансий в год по классификации должностей: Механики автобусов и грузовиков и специалисты по дизельным двигателям, 24 500 человек.Вакансии включают вакансии, связанные с ростом и чистым замещением.

46) Студенты должны иметь средний балл не ниже 3,5 и посещаемость 95%.

48) Курсы Power & Performance не предлагаются в Техническом институте NASCAR. UTI является образовательным учреждением и не может гарантировать работу или заработную плату. Для получения важной информации об образовательном долге, доходах и показателях завершения студентов, посещавших эту программу, посетите сайт www.uti.edu/disclosures.

Универсальный технический институт штата Иллинойс, Inc.утвержден Отделом частного бизнеса и профессиональных школ Совета высшего образования штата Иллинойс.

Danvest Energy A / S — ветро-дизельные системы, солнечные дизельные системы

Danvest разработал уникальную систему для объединения энергии ветра и / или солнца с дизельными генераторами. Разумно применяя надежность дизельных генераторов, Danvest максимизирует использование возобновляемой энергии и минимизирует потребление дизельного топлива.

Дизельный двигатель, оборудованный Danvest, обладает уникальной способностью «работать с малой нагрузкой» и при этом иметь низкий расход топлива. Чтобы использовать эту уникальную возможность, цель проекта Danvest состоит в том, чтобы найти наилучшее достижимое соответствие между «средним» производством энергии ветра и «средним» спросом на энергию на месте, поскольку в этом случае годовая экономия топлива будет максимальной. Для этого мы не против установить избыточную мощность ветряных турбин, чтобы дизель-генераторы Danvest работали в режиме «низкой нагрузки» как можно дольше.Данвесту нравится находиться в правой части приведенного выше графика. В рамках подхода Danvest установленная мощность ветряных турбин может достигать 150% мощности дизельных двигателей.

В приведенном выше примере дизельный двигатель «работает с низкой нагрузкой» при скорости ветра от 9 до 11 м / с (или при падении нагрузки). Генератор меняет режим работы при нагрузке 0%, когда скорость ветра превышает 11 м / с (или когда потребность падает), потребляя несколько литров топлива в час или даже при нулевом расходе топлива. Двигатель останавливается, когда скорость ветра превышает 12 м / с (или когда потребность падает).Контроллер сброса нагрузки обеспечивает динамический баланс нагрузки между колебаниями энергии ветра и изменениями потребности в энергии, когда генератор работает в обратном направлении или когда двигатель остановлен.

Принципы Danvest также применимы к солнечной энергии. На приведенном выше графике дизельный двигатель работает с низкой нагрузкой при нагрузке 0-30%, когда солнечная энергия покрывает 70-100% потребности (07:45). Генератор меняет режим работы, когда потребность на 100% покрывается солнечной энергией (08.00). Двигатель останавливается, когда солнечная энергия обеспечивает около 110-120% потребности (08.30). Когда наступает ночь, двигатель снова запускается. Контроллер сброса нагрузки обеспечивает динамический баланс нагрузки между колебаниями солнечной энергии и изменениями потребности в энергии, когда генератор работает в обратном направлении или когда двигатель остановлен.

• Область «дополнительной экономии топлива» в центре показывает способность Danvest снижать нагрузку или останавливаться, при этом контролируя качество солнечной энергии.

На приведенном выше графике показан режим работы «в пасмурный день».Система Danvest может переключиться в этот режим, когда на качество солнечной энергии (качество самосвальной нагрузки) могут негативно повлиять погодные условия. В этом режиме дизельный двигатель не останавливается. В этом случае работа на реверсивной мощности при сверхнизком расходе топлива является самым низким возможным состоянием двигателя.

• Дополнительная функция: в некоторых случаях может быть целесообразно отказаться от функции выключения сцепления (остановки).

Режимы работы / Принцип работы Когда возобновляемая энергия превышает потребность в энергии, генератор Danvest работает в обратном режиме.Также возможно, что дизельный двигатель отключится от генератора (магнитная муфта) и остановится. Генератор остается подключенным к шине для обеспечения реактивной мощности и управления напряжением и частотой (контроллер сброса нагрузки). Он также функционирует как небольшой маховик во вращательной системе. Усиливающий эффект ветра обеспечивает чрезвычайно низкий расход топлива при движении задним ходом. Когда энергия ветра или солнца уменьшается (или когда потребность растет), дизельный двигатель автоматически включается и запускается в течение 1-3 секунд. Двигатель предварительно нагревается и находится под давлением для быстрого запуска. При нагрузке до 30% оборудование Danvest уникальным образом вмешивается в работу дизельного генератора, позволяя двигателю эффективно работать при низких нагрузках в течение длительных периодов времени и быстро разгоняться до более высоких нагрузок за 2-5 секунд. При работе с малой нагрузкой дизельный генератор также работает как очень мягкий самосвал Частота сети (50/60 Гц +/- 0,5 Гц) поддерживается за счет быстрой динамической балансировки нагрузки между колеблющейся ветровой энергией, динамическим контроллером сброса нагрузки (подогреватель) и нагрузкой потребителя Напряжение сети поддерживается автоматическим регулятором напряжения (АРН) синхронного генератора, который также может подавать реактивную мощность для питания индукционных генераторов ветряных турбин Система SCADA на базе ПК с широкими возможностями сбора данных расположена в блоке питания Danvest. Позволяет операторам контролировать работу всей системы

Проект большой ветродизельной установки.

Качество электроэнергии

Двигательная установка MEGI — FLEX LNG

В течение многих лет паровые турбины были единственной двигательной установкой, доступной для судов, работающих на СПГ, хотя ее эффективность была значительно ниже, чем у дизельных двигателей.Основным преимуществом была простота использования отпарного газа в паровых котлах для производства пара для паровых турбин. Однако с появлением завода по повторному сжижению газа и газовых дизельных двигателей сегодня стало возможным устанавливать высокоэффективные дизельные двигатели в качестве первичных двигателей и тем самым значительно сократить расходы на топливо.

Представляем двухтактный двигатель для газовозов СПГ Двигатель типа M с электронным управлением впрыском газа (MEGI)

В дизельном двигателе MEGI применяется принцип сгорания без предварительного смешения (принцип дизельного топлива). Двухтопливный двухтактный двигатель основан на принципе сгорания при работе на мазуте (HFO) или судовом дизельном топливе (MDO) вместе с природным газом высокого давления, при этом топливо впрыскивается и сжигается напрямую, в отличие от топлива. предварительное смешение или сжигание по циклу Отто.

Вкратце, два или три газовых топливных клапана впрыскивают природный газ под высоким давлением в камеру сгорания, и для обеспечения оптимально контролируемого горения небольшое количество пилотного масла впрыскивается одновременно с природным газом через два или три обычных топливных инжектора.

Двигатель MEGI оснащен дополнительными системами безопасности, которые обеспечивают безопасную работу на газе без использования разрывных мембран в ресивере продувочного воздуха, ресивере выхлопных газов и в трубопроводе выхлопных газов.

Флот FLEX будет одним из самых экономичных и технически совершенных газовозов в мире

Владельцам и операторам предоставляется максимальная гибкость в отношении топлива и, в зависимости от относительной цены и доступности газа и мазута, они могут свободно выбирать наиболее конкурентоспособное топливо, поскольку двигатель работает с одинаковой эффективностью как на газе, так и на топливе. Дизельный цикл обеспечивает стабильное сгорание газа при любых погодных условиях, таких как тяжелая погода и высокие температуры окружающей среды, без какого-либо риска пропусков зажигания или детонации.

СПГ любого качества можно сжигать с такой же высокой эффективностью, и двигатель не имеет особых требований к метановому числу. Двухтопливный двигатель может работать на природном газе в диапазоне нагрузки от 10% до 100%. Кроме того, в зависимости от наличия топлива на борту, двигатель может сжигать природный газ и дизельное топливо / дизельное топливо в любом соотношении.Двигатель MEGI запускается на дизельном топливе, и переключение на работу на газе может происходить при 10% нагрузке на двигатель. В качестве пилотного топлива можно использовать как HFO, так и MDO.

Экологически чистая техника

Еще одним преимуществом тоннажа, работающего на газовом топливе, является возможность регулировки работы в соответствии с изменяющимися ценами на топливо и предельными уровнями выбросов выхлопных газов. Опыт эксплуатации показывает, что двигатель MEGI обеспечивает значительное снижение выбросов CO ₂ , NO _x и SO _x .

Сосуды

MEGI генерируют незначительный проскок метана во время работы на газе, что делает их наиболее экологически чистой технологией. Было обнаружено, что сокращение выбросов парниковых газов, включая проскок метана, на 22% ниже по сравнению с мазутом.

Как генератор вырабатывает электричество? Статья о том, как работают генераторы

Генераторы

— это полезные устройства, которые подают электроэнергию во время отключения электроэнергии и предотвращают прерывание повседневной деятельности или прерывание бизнес-операций.Генераторы доступны в различных электрических и физических конфигурациях для использования в различных приложениях. В следующих разделах мы рассмотрим, как работает генератор, основные компоненты генератора и как генератор работает в качестве вторичного источника электроэнергии в жилых и промышленных помещениях.

Как работает генератор?

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию, полученную от внешнего источника, в электрическую энергию на выходе.

Важно понимать, что генератор на самом деле не «создает» электрическую энергию. Вместо этого он использует подводимую к нему механическую энергию, чтобы заставить движение электрических зарядов, присутствующих в проводе его обмоток, через внешнюю электрическую цепь. Этот поток электрических зарядов составляет выходной электрический ток, подаваемый генератором. Этот механизм можно понять, рассматривая генератор как аналог водяного насоса, который вызывает поток воды, но фактически не «создает» воду, текущую через него.

Современный генератор работает на принципе электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831-32 гг. Фарадей обнаружил, что описанный выше поток электрических зарядов может быть вызван перемещением электрического проводника, такого как провод, содержащий электрические заряды, в магнитном поле. Это движение создает разность напряжений между двумя концами провода или электрического проводника, что, в свою очередь, заставляет электрические заряды течь, генерируя электрический ток.

Основные компоненты генератора

Основные компоненты электрического генератора можно в общих чертах классифицировать следующим образом:

• Двигатель
• Генератор
• Топливная система
• Регулятор напряжения
• Системы охлаждения и выхлопа
• Система смазки
• Зарядное устройство
• Панель управления
• Основной узел / рама

Описание основных компонентов генератора приводится ниже.

Двигатель

Двигатель является источником подводимой механической энергии к генератору. Размер двигателя прямо пропорционален максимальной выходной мощности, которую может выдать генератор. Есть несколько факторов, которые необходимо учитывать при оценке двигателя вашего генератора. Для получения полных рабочих характеристик двигателя и графиков технического обслуживания необходимо проконсультироваться с производителем двигателя.

(a) Тип используемого топлива — двигатели генераторов работают на различных видах топлива, таких как дизельное топливо, бензин, пропан (в сжиженном или газообразном виде) или природный газ. Меньшие двигатели обычно работают на бензине, тогда как более крупные двигатели работают на дизельном топливе, жидком пропане, пропане или природном газе. Некоторые двигатели также могут работать на двойной подаче дизельного и газового топлива в двухтопливном режиме.

(b) Двигатели с верхним расположением клапанов (OHV) в сравнении с двигателями без OHV — двигатели с верхним расположением клапанов отличаются от других двигателей тем, что впускные и выпускные клапаны двигателя расположены в головке цилиндра двигателя, а не на двигателе. блокировать.Двигатели OHV имеют ряд преимуществ перед другими двигателями, такими как:

• Компактная конструкция
• Более простой рабочий механизм
• Прочность
• Удобство в эксплуатации
• Низкий уровень шума при работе
• Низкий уровень выбросов

Однако OHV-двигатели также дороже других двигателей.

(c) Чугунная гильза (CIS) в цилиндре двигателя — CIS — это накладка в цилиндре двигателя.Это снижает износ и обеспечивает долговечность двигателя. Большинство двигателей OHV оснащены системой CIS, но очень важно проверить наличие этой особенности в двигателе генератора. CIS — это не дорогая функция, но она играет важную роль в долговечности двигателя, особенно если вам нужно использовать генератор часто или в течение длительного времени.

Генератор

Генератор переменного тока, также известный как «генератор», представляет собой часть генератора, которая вырабатывает электрическую мощность за счет механического входа, подаваемого двигателем. Он состоит из неподвижных и подвижных частей, заключенных в корпус. Компоненты работают вместе, вызывая относительное движение между магнитным и электрическим полями, которое, в свою очередь, генерирует электричество.

(а) Статор — это стационарный компонент. Он содержит набор электрических проводников, намотанных катушками на железный сердечник.

(b) Ротор / Якорь — это движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле одним из следующих трех способов:

(i) Индукционным способом — они известны как бесщеточные генераторы переменного тока и обычно используются в больших генераторах.
(ii) Постоянными магнитами — это обычное дело в небольших генераторах переменного тока.
(iii) Использование возбудителя. Возбудитель представляет собой небольшой источник постоянного тока (DC), который питает ротор через совокупность токопроводящих контактных колец и щеток.

Ротор создает движущееся магнитное поле вокруг статора, которое вызывает разность напряжений между обмотками статора. Это производит переменный ток (AC) на выходе генератора.

При оценке генератора генератора необходимо учитывать следующие факторы:

(a) Металл в сравнении с пластиковым корпусом — цельнометаллическая конструкция обеспечивает долговечность генератора.Пластиковые корпуса со временем деформируются, что приводит к обнажению движущихся частей генератора. Это увеличивает износ и, что более важно, опасно для пользователя.

(б) Шариковые подшипники по сравнению с игольчатыми подшипниками — шариковые подшипники предпочтительнее и служат дольше.

(c) Бесщеточная конструкция — генератор, в котором не используются щетки, требует меньшего обслуживания, а также производит более чистую мощность.

Топливная система

Топливный бак обычно имеет достаточную емкость, чтобы генератор работал в среднем от 6 до 8 часов.В случае малых блоков генератора, топливный бак является частью занос базы генератора или смонтирован на верхней части корпуса генератора. Для коммерческого использования может потребоваться монтаж и установка внешнего топливного бака. Все подобные установки должны быть одобрены Управлением городского планирования. Щелкните следующую ссылку для получения дополнительных сведений о топливных баках для генераторов.

Общие характеристики топливной системы включают следующее:

(a) Соединение трубопровода от топливного бака к двигателю — линия подачи направляет топливо из бака в двигатель, а обратная линия направляет топливо от двигателя в бак.

(b) Вентиляционная труба топливного бака — Топливный бак имеет вентиляционную трубу для предотвращения повышения давления или разрежения во время заправки и опорожнения бака. При заправке топливного бака следите за тем, чтобы между заправочной форсункой и топливным баком был металлический контакт, чтобы избежать искр.

(c) Переливное соединение от топливного бака к сливной трубе — это необходимо для того, чтобы любой перелив во время заправки бака не вызывал разлив жидкости на генераторную установку.

(d) Топливный насос — перекачивает топливо из основного накопительного бака в дневной.Топливный насос обычно работает от электричества.

(e) Топливный водоотделитель / топливный фильтр. Он отделяет воду и посторонние вещества от жидкого топлива для защиты других компонентов генератора от коррозии и загрязнения.

(f) Топливная форсунка — распыляет жидкое топливо и распыляет необходимое количество топлива в камеру сгорания двигателя.

Регулятор напряжения
Как следует из названия, этот компонент регулирует выходное напряжение генератора.Механизм описан ниже для каждого компонента, который участвует в циклическом процессе регулирования напряжения.

(1) Регулятор напряжения: преобразование переменного напряжения в постоянный ток — регулятор напряжения принимает небольшую часть выходного переменного напряжения генератора и преобразует его в постоянный ток. Затем регулятор напряжения подает этот постоянный ток на набор вторичных обмоток статора, известных как обмотки возбудителя.

(2) Обмотки возбудителя: преобразование постоянного тока в переменный. Обмотки возбудителя теперь работают аналогично первичным обмоткам статора и генерируют небольшой переменный ток.Обмотки возбудителя подключены к блокам, известным как вращающиеся выпрямители.

(3) Вращающиеся выпрямители: преобразование переменного тока в постоянный — они выпрямляют переменный ток, генерируемый обмотками возбудителя, и преобразуют его в постоянный ток. Этот постоянный ток подается на ротор / якорь для создания электромагнитного поля в дополнение к вращающемуся магнитному полю ротора / якоря.

(4) Ротор / якорь: преобразование постоянного тока в переменное напряжение — ротор / якорь теперь индуцирует большее переменное напряжение на обмотках статора, которое генератор теперь производит как большее выходное переменное напряжение.

Этот цикл продолжается до тех пор, пока генератор не начнет выдавать выходное напряжение, эквивалентное его полной рабочей мощности. По мере увеличения выходной мощности генератора регулятор напряжения производит меньше постоянного тока. Как только генератор достигает полной рабочей мощности, регулятор напряжения достигает состояния равновесия и вырабатывает постоянный ток, ровно столько, чтобы поддерживать выходную мощность генератора на полном рабочем уровне.

Когда вы добавляете нагрузку к генератору, его выходное напряжение немного падает.Это заставляет регулятор напряжения действовать, и начинается вышеуказанный цикл. Цикл продолжается до тех пор, пока выходная мощность генератора не достигнет своей первоначальной полной рабочей мощности.

Система охлаждения и выпуска
(а) Система охлаждения
Продолжительное использование генератора вызывает нагрев различных его компонентов. Очень важно иметь систему охлаждения и вентиляции для отвода тепла, выделяемого в процессе.

Неочищенная / пресная вода иногда используется в качестве охлаждающей жидкости для генераторов, но в основном это ограничивается конкретными ситуациями, такими как небольшие генераторы в городских условиях или очень большие агрегаты мощностью более 2250 кВт и выше. Водород иногда используется в качестве охлаждающей жидкости для обмоток статора крупных генераторных установок, поскольку он более эффективно поглощает тепло, чем другие охлаждающие жидкости. Водород отводит тепло от генератора и передает его через теплообменник во вторичный контур охлаждения, который содержит деминерализованную воду в качестве хладагента. Вот почему очень большие генераторы и малые электростанции часто имеют рядом с собой большие градирни. Для всех других распространенных применений, как жилых, так и промышленных, стандартный радиатор и вентилятор устанавливаются на генераторе и работают как основная система охлаждения.

Необходимо ежедневно проверять уровень охлаждающей жидкости в генераторе. Систему охлаждения и насос неочищенной воды следует промывать через каждые 600 часов, а теплообменник следует очищать через каждые 2400 часов работы генератора. Генератор следует размещать на открытом и вентилируемом месте с достаточным притоком свежего воздуха. Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы со всех сторон от генератора оставалось минимум 3 фута, чтобы обеспечить свободный поток охлаждающего воздуха.

(б) Выхлопная система
Выхлопные газы, выделяемые генератором, такие же, как выхлопные газы любого другого дизельного или газового двигателя, и содержат высокотоксичные химические вещества, с которыми необходимо обращаться должным образом. Следовательно, важно установить соответствующую выхлопную систему для удаления выхлопных газов. Этот момент невозможно переоценить, поскольку отравление угарным газом остается одной из наиболее частых причин смерти в пострадавших от урагана районах, потому что люди, как правило, даже не думают об этом, пока не становится слишком поздно.

Выхлопные трубы обычно изготавливаются из чугуна, кованого железа или стали. Они должны быть отдельно стоящими и не должны поддерживаться двигателем генератора. Выхлопные трубы обычно присоединяются к двигателю с помощью гибких соединителей, чтобы минимизировать вибрации и предотвратить повреждение выхлопной системы генератора. Выхлопная труба заканчивается снаружи и ведет от дверей, окон и других отверстий в дом или здание. Вы должны убедиться, что выхлопная система вашего генератора не подключена к выхлопной системе любого другого оборудования.Вам также следует проконсультироваться с местными городскими постановлениями, чтобы определить, нужно ли для эксплуатации вашего генератора получить разрешение от местных властей, чтобы убедиться, что вы соблюдаете местное законодательство и защитите себя от штрафов и других санкций.

Система смазки
Поскольку генератор содержит движущиеся части в своем двигателе, он требует смазки для обеспечения долговечности и бесперебойной работы в течение длительного периода времени. Двигатель генератора смазывается маслом, хранящимся в насосе.Уровень смазочного масла следует проверять каждые 8 ​​часов работы генератора. Вам также следует проверять отсутствие утечек смазки и менять смазочное масло каждые 500 часов работы генератора.

Зарядное устройство
ST e art функция генератора работает от батареи. Зарядное устройство поддерживает заряд аккумуляторной батареи генератора, подавая на нее точное «плавающее» напряжение. Если напряжение холостого хода очень низкое, аккумулятор останется недозаряженным.Если напряжение холостого хода очень высокое, это сократит срок службы батареи. Зарядные устройства для аккумуляторов обычно изготавливаются из нержавеющей стали для предотвращения коррозии. Они также полностью автоматические и не требуют каких-либо настроек или изменений. Выходное напряжение постоянного тока зарядного устройства составляет 2,33 В на элемент, что является точным значением напряжения холостого хода для свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядное устройство аккумулятора имеет изолированный выход постоянного напряжения, который мешает нормальному функционированию генератора.

Панель управления
Это пользовательский интерфейс генератора, в котором находятся электрические розетки и элементы управления. В следующей статье представлены дополнительные сведения о панели управления генератором. Различные производители предлагают различные функции на панелях управления своих устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.

(a) Электрический запуск и выключение — панели управления автоматическим запуском автоматически запускают ваш генератор при отключении электроэнергии, контролируют генератор во время работы и автоматически отключают агрегат, когда он больше не нужен.

(b) Манометры двигателя — различные датчики показывают важные параметры, такие как давление масла, температура охлаждающей жидкости, напряжение аккумуляторной батареи, скорость вращения двигателя и продолжительность работы. Постоянное измерение и мониторинг этих параметров позволяет автоматически отключать генератор, когда любой из них превышает соответствующие пороговые уровни.

(c) Датчики генератора. На панели управления также есть счетчики для измерения выходного тока и напряжения, а также рабочей частоты.

(d) Другие элементы управления — переключатель выбора фазы, переключатель частоты и переключатель управления двигателем (ручной режим, автоматический режим) среди прочего.

Основной узел / рама

Все генераторы, переносные или стационарные, имеют индивидуальные корпуса, которые обеспечивают структурную опору основания. Рама также позволяет заземлить генерируемые элементы в целях безопасности.

Дизели главной двигательной установки подводных лодок — Глава 1

1 ПРИНЦИПЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ А.РАЗВИТИЕ 1A1. Общий. Для того, чтобы функция и эксплуатация подводных дизельных двигателей может Чтобы быть полностью понятым, необходимо кратко описать историю и развитие современного дизайна. Примечательно, что дизельный двигатель результат ранней борьбы за улучшение эффективность существующих видов других внутренних двигатели внутреннего сгорания. Сегодняшние дизельные двигатели для подводных лодок являются косвенным результатом широко распространенные эксперименты как в Отто (бензиновые) двигатели и в последнее время развитая область дизельных двигателей.Однако в основном принципы работы не имеют существенно изменились с момента появления первых практических моделей ранних разработок. Среди участников прогресса в разработка дизельных двигателей была Подводная служба ВМС США. Живой интерес и неустанные усилия, не говоря уже о риск при экспериментировании, тестировании и исправлении design, дали беспрецедентный толчок к совершенствованию дизайна. 1A2.История развития дизельного двигателя. Поршневой двигатель внутреннего сгорания был введен теоретически еще в 1862 г. Бо де Роше во Франции. Несколькими годами позже, Отто из Германии впервые применил теорию Бо де Роше на практике. актуальная рабочая модель. Двигатель Отто был практичным и довольно надежным по сравнению с другими более ранние попытки. Он использовал 4-тактный цикл эксплуатации с использованием газа в качестве топлива. Таким образом 4-х тактный цикл газового двигателя стал популярным. известный как цикл Отто . Джордж Брайтон, американец, представил новый принцип впрыска топлива в 1872 году. Брайтон использовал газовый двигатель внутреннего сгорания в его эксперименты. Он продемонстрировал, что продление фазы горения цикла за счет впрыска топлива с контролируемой скоростью дает больше мощность на единицу израсходованного топлива. Тем не мение, большая часть эффективности, полученной этим методом был утерян из-за отсутствия адекватного метода сжатия топливной смеси перед воспламенением. Следующее заметное достижение в повышении эффективности внутреннего сгорания. Двигатель был двигателем Хорнсби-Акройда, произведенным в Англии немного позже. Это было среди первых двигателей ранней разработки, которые использовалось жидкое топливо, полученное из сырой нефти. Этот двигатель использовал принцип Брайтона контролируемого впрыска топлива и сжатого воздуха в цилиндре до зажигания. Вырабатываемое при сжатии тепло, плюс использование горячего поверхность, принудительное зажигание.Поскольку этот двигатель использовал гидравлическую силу для впрыска топлива, он сейчас рассматривается первый пример двигателя с помощью механического или твердого впрыска. В 1893 году доктор Рудольф Дизель, баварец ученый запатентовал конструкцию двигателя внутреннего сгорания, который получил название Diesel двигатель . Он рассмотрел предыдущие неудачи и занялся разработкой двигателя, работающего на совершенно ином термодинамическом принцип. Используя механику 4-тактного цикла, ДокторДизель предложил втягивать только воздух в цилиндр во время всасывания или всасывания Инсульт. Ход сжатия должен был сжать воздух в цилиндре до достаточно высокого температура, вызывающая воспламенение и горение без использования дополнительного тепла. Как Брайтон двигатель, этот двигатель должен был впрыскивать топливо с контролируемой скоростью. Согласно теории доктора Дизеля, если скорость закачки должным образом контролировалась во время фазы горения горение может происходить при постоянной температуре. Поскольку топливо нужно было впрыскивать против высокое давление сжатия в цилиндре, Dr. Конструкция дизеля предусматривала впрыск топлива. достигается взрывом сильно сжатого воздуха. По сути, это был нагнетание воздуха. Доктор Дизель далее предположил, что падение температуры во время фазы расширения цикла быть эффективным для внешнего охлаждения камера сгорания не нужна. Построена одноцилиндровая рабочая модель и проведены первые эксперименты. использование угольной пыли в качестве топлива.Все усилия для работы 1 рабочая модель по циклу, предложенная доктором. Дизель закончился взрывами и отказом. Дальше попытки экспериментировать в том же направлении были заброшены. Следовательно, двигатель, полностью работающий по теоретическому циклу, предложенному доктором Дизелем, никогда не производился. Этот цикл впоследствии стал называться дизельным цикл . Многие дизайнеры осознали ценность практические элементы в цикле эксплуатации изложено доктором Дизелем. Впоследствии экспериментаторы стали добиваться хороших результатов, устранение непрактичных элементов и изменение цикла работы. Успешные эксперименты были проведены компанией Machinen-fabrik-Augsburg-Nurnberg (обычно называемой MAN) в Германии. К этому времени более летучая нефть топливо было обычным и дизельными двигателями на жидком топливе.Эти двигатели работали по циклу, в котором фаза сгорания происходила при постоянном давлении. а не при постоянной температуре. Опыт также сообщил, что необходимо охладить камера сгорания внешне. Ранний дизель двигатели, работающие на постоянном давлении цикла, были достаточно эффективными, чтобы сделать коммерческое производство возможным. Прогресс в конструкции дизельных двигателей был Rapid с момента появления первых моделей. Импульс военных требований, прогресс в металлургии, производстве и машиностроении, а также улучшение горюче-смазочных материалов послужили производить современные высокоскоростные дизельные двигатели исключительной эффективности. 1A3. История развития подводного двигателя. Первые подводные лодки Соединенных Штатов, использующие двигатели внутреннего сгорания в качестве силовых установок, были оснащены двухцилиндровым двигателем мощностью 45 лошадиных сил. 4-х тактные бензиновые двигатели производства Компания Отто из Филадельфии. Тем временем, Английская подводная служба использовала 12- и 16-цилиндровые бензиновые двигатели в своих более ранние подводные лодки. Неотъемлемые опасности, сопровождающие использование такого летучего топлива, как бензин были быстро реализованы.Укладка была постоянной проблема и обращение с топливом было чрезвычайно опасный. Частые внутренние взрывы и, кроме того, многие из этих двигателей давали от значительного количества паров окиси углерода, что создает угрозу для персонала. Тем временем компания MAN создала двухтактные дизельные двигатели и экспериментировала с ними для подводная силовая установка. Однако недостаточно в металлургии был достигнут прогресс в области производства металлов, способных выдерживать большие нагрузки. тепло и напряжение, присущие двигателям этого типа.Затем MAN направил свои усилия на производство 4-тактного дизельного двигателя мощностью 1000 л.с. Несмотря на то, что эти в двигателях со временем развились структурные дефекты картера. К 1914 году четырехтактный дизельный двигатель MAN был частично переработан и усилен, при производстве SV45 / 42 использовался двигатель мощностью 1200 л.с. в большинстве немецких подводных лодок во время Первая мировая война. После Первой мировой войны ВМС США приобрели ряд таких двигатели для использования в более ранних лодках S-класса.А копия этого двигателя была произведена Новым York Navy Yard и использовался в других ранних S-класса подводные лодки. Компания Electric Boat Company, которая была ранее Holland Torpedo Boat Company, стал лицензиатом в США на Компания MAN из Германии. Позже Electric Компания Boat Company объединилась с New London Ship and Engine Company. Незадолго до Во время Первой мировой войны компания Electric Boat Company разработала хорошо известный двигатель NELSECO. Во время и после Первой мировой войны ряд подводных лодок США типов O, R и S классы были оснащены этими NELSECO двигатели.Фактически, основные установки в Подводные лодки США были 6- и 8-цилиндровыми. NELSECO примерно до 1934 года. До 1930 года двигатели использовались на большинстве подводных лодок всех крупных военно-морских держав. за исключением Великобритании, были 4-х тактные тактовые дизельные двигатели. ВМС США, однако экспериментировал с двухтактным циклом Двигатель Busch-Sulzer и оборудованный рядом лодок с этим типом двигателя. С того времени, большинство двигателей предназначено для United Подводные лодки государств использовали двухтактные тип цикла. 2 До 1929 года все двигатели в США Государственные подводные лодки были воздушно-инжекторного типа. Вскоре после 1929 г. на MAN применен твердый впрыск двигатели. Преимущества, которые можно получить с этот вид инъекции был очевиден сразу. При использовании твердого впрыска вес двигателей можно было значительно уменьшить.Устранение только воздушного компрессора составила около 14 процентов экономии веса. Преимущества, полученные от использования механические впрыски были многочисленны и включали: 1. упрощение конструкции 2. уменьшение длины двигателя 3. Значительно уменьшенная масса на одну лошадиную силу 4. уменьшен расход топлива 5. улучшен баланс нагрузки в двигателе 6. гораздо большая надежность 7.без обслуживания Потребность в более мощных двигателях стала очевидной с развитием Подводная лодка флотского типа. Три двигателя, которые казалось, удовлетворял требованиям подводной лодки Winton V-type, теперь известный как General Моторы двигатель; Фэрбенкс-Морс выступал против поршневого типа; и Hooven-Owen-Rentschler двигатель двухстороннего действия. Из них HOR позже был снят с подводных лодок в пользу двигатели General Motors и Fairbanks-Morse, которые теперь являются двумя стандартными подводными лодками двигатели. В настоящее время General Motors Корпорация производит 16-цилиндровые двигатели одностороннего действия мощностью 1600 л.с. (л.с.) для установок главного двигателя и 8-цилиндровые двигатели для вспомогательных установок. Фэрбенкс Morse and Company производит 9- и 10-цилиндровые двигатели с оппозитными поршнями мощностью 1600 л. для установок главного двигателя и 7-цилиндровых двигателей с оппозитными поршнями для вспомогательных установок. Эти двигатели оказались наиболее эффективными.Они весят от 15 до 20 фунтов. на л.с., включая вспомогательное оборудование. Стандартизация только двух дизайнов также сделала его возможно серийное производство двигателей с минимальными задержками и трудностями. 1A4. Как требования к подводным лодкам влияют конструкция двигателя. Дело в том, что подводные лодки как подводные, так и надводные суда накладывают определенные ограничения на размер, конструкцию корпуса и форма. Общий вес также является важным фактором при подводных операциях.Характеристики корпуса ограничивают размер двигателя и расположение моторных отсеков. Двигатель вес должен иметь пропорциональное отношение весу и водоизмещению судна а также к требованиям к питанию. В первых моторных подводных лодках двигатели были механически связаны напрямую к гребному валу. Этот дизайн, известный как прямой привод , разработан для немедленной эксплуатации проблемы. Характеристики корпуса определенно исправлен угол наклона гребного вала.Этот ограничение также определяет положение двигателя и место расположения. Кроме того, наиболее эффективные скорости пропеллера не соответствовали наиболее эффективным оборотам двигателя. В установках с прямым приводом критические скорости (или синхронные крутильные колебания) которые были присущи двигателям ранних моделей, были перенесены через прямой привод в валопроводы и гребные винты. Иногда точный крейсерская скорость не могла быть достигнута, так как нужно было пропустить двигатели через критические скорости в желаемом рабочем диапазоне как как можно быстрее.Две основные проблемы были выдвинута на первый план этими ранними модели: 1. Как запитать винты и еще отдельные двигатели и гребной вал, чтобы механического единства не существовало. 2. Как спроектировать привод, в котором разные и различные скорости вращения могут быть выбраны для как двигатели, так и пропеллеры. Различные типы и комбинации приводов были разработаны и протестированы. В течение периода времени Стало очевидно, что установка электропривода (обычно обозначаемая как дизель-электропривод ) была практическим решением.Этот Тип конструкции решает обе основные проблемы. Двигатели агрегатировались только с генераторы, которые питали электрические моторы. Вал гребного винта приводился в движение двигатели через редукторы или напрямую 3 тихоходными электродвигателями. Единственная связь между мощностью двигателя и гребным валом была электрическая. Следовательно, возникли колебания. двигателями не удалось провести гребные валы и гребные винты, а также различные нагрузки, с которыми сталкиваются гребные винты не может передаваться напрямую в двигатели как и в случае с механическими муфтами. Кроме того, частота вращения двигателя больше не ограничивалась оборотами двигателя. пропеллеры. Следовательно, двигатели могли быть рассчитан на любую желаемую скорость в выбранном классифицировать. Точно так же гребные винты могут работать независимо от частоты вращения двигателя в пределах ограничения скорости их конструкции. Дизель-электрический привод дал больше свободы дизайнерам с относительно рабочей скорости, размера и местоположения двигателей. Это также дало конструкторам лодок большая свобода размещения моторных отсеков. Есть восемь основных требований, которые подводный дизель должен выполнять: 1. Двигатель должен обеспечивать максимальную количество мощности при минимальном весе и потребность в площади. 2. Двигатель должен обладать способностью время от времени развиваться больше, чем при полной нагрузке рейтинг. 3. Двигатель должен иметь возможность работать непрерывно при немного меньшей, чем полная нагрузка рейтинг. 4. Двигатель должен работать с малым расход топлива на единицу лошадиных сил. 5. Двигатель должен иметь небольшой расход смазочного масла. 6. Все изнашиваемые детали должны быть легко доступны для быстрой замены. 7. Должен быть идеальный баланс с уважение к первичным и вторичным силам и пары. 8. Следует исключить основные критические скорости в пределах рабочего диапазона двигателя. B. ПРИНЦИПЫ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ 1Б1. Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Двигатель, преобразующий тепловую энергию в работу путем сжигания топлива в замкнутой камере называется двигатель внутреннего сгорания . Такой двигатель, использующий возвратно-поступательное движение поршни называются возвратно-поступательного типа внутренние двигатель внутреннего сгорания.Дизельный двигатель и бензиновый двигатель — самые известные примеры поршневых двигателей внутреннего сгорания. Основной принцип работы двигателя внутреннего сгорания относительно прост. Пространство в цилиндре, в котором находится топливо. сгорел называется камера сгорания . Топливо и воздух поступает в камеру сгорания и загорелся. В результате сгорание увеличивается температура в камере сгорания. Газы, выделяемые при сгорании, плюс повышение температуры, повышение давления, которое воздействует на головку поршня, заставляя поршень двигаться.Движение поршня передается через другие части к коленчатому валу, чей для работы используется вращательное движение. Израсходованный газы выбрасываются из баллона, новый заправка горючим и воздухом допускается, а процесс повторяется. Приведенная выше последовательность событий называется циклом операции . 1Б2. Циклы работы. Слово цикл входит в описание работы любой двигатель внутреннего сгорания.Применительно к двигатели внутреннего сгорания, можно определить как полная последовательность происходящих событий в цилиндре двигателя для каждой мощности ход или импульс, подаваемый на коленчатый вал. Эти события всегда происходят в одном и том же порядке. каждый раз цикл повторяется. Каждый цикл операции тесно связан к положению поршня и движению в цилиндре. Независимо от количества ходов поршня, участвующих в цикле, существует четыре определенных события. или фазы, которые должны происходить в цилиндрах. 1. Либо воздух, либо смесь воздуха и топлива. необходимо взять в цилиндр и сжать. 2. Топливно-воздушная смесь должна воспламениться, или топливо необходимо впрыснуть в горячую сжатый воздух, вызывающий возгорание. 4 3. Теплота и расширение газов, образующихся при сгорании, должны работать на поршень для создания движения. 4. Остаточные или выхлопные газы должны быть выгружается из цилиндра при расширении работа завершена. Циклы работы в каждом типе двигатель внутреннего сгорания характеризуются как механикой работы, так и термодинамические процессы. Три наиболее известных цикла — это цикл Отто , , цикл Отто. Дизельный цикл и модифицированный дизельный цикл . 1B3 Термодинамика. Для объяснения термодинамики в инженерном смысле сначала необходимо определить термин и связанный с ним термины, используемые с ним. Термодинамика — наука, занимающаяся с преобразованием энергии из одной формы другому. Основной закон термодинамики: Эта энергия не может быть ни создана, ни уничтожена но может быть изменен из одной формы в другую. В дизельном машиностроении мы в первую очередь озабочены средствами, с помощью которых тепловая энергия превращается в механическую энергию или работу. Сила — это толкание или притяжение, которое придают движение покоящемуся телу. Единица силы это фунт. Давление — сила на единицу площади действующего против тела. Обычно выражается в фунтов на квадратный дюйм (psi). Работа — это движение силы через определенное расстояние. Он измеряется умножением сила по расстоянию. Продукт обычно выражается в фут-фунтах. Мощность — это скорость выполнения работы или объем работы, выполненной в единицу времени. Единица мощности, используемой инженерами, составляет лошадь мощность (л.с.). Одна лошадиная сила эквивалентна 33000 фут-фунтов работы в минуту или 33000/60 = 550 фут-фунтов в секунду. Энергия — это умение выполнять работу. Энергия бывает двух типов: кинетическая, — энергия. в движении, и потенциал , который является запасенной энергией вверх. Материя — это все, что имеет вес и занимает место. Твердые тела, жидкости и газы иметь значение. Молекула — наименьшее деление данное вещество, которое, если брать его отдельно, все еще сохраняет все свойства и характеристики причина. Тепло — это форма энергии, вызванная молекулярная активность вещества. Увеличение скорость молекулярной активности в веществе увеличивает количество тепла, содержащегося в веществе.Уменьшение скорости молекулярной активности в веществе уменьшает количество нагреть вещество, содержащееся. Температура — мера интенсивности тепла и регистрируется в градусах термометром. Две температурные шкалы наиболее обычно используются шкалы Фаренгейта и Цельсия. Объем можно описать как сумму пространства, вытесненного количеством материи. 1Б4.Механический эквивалент тепла энергия. Функция двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании тепловой энергии в механическая энергия. Вспоминая основной закон термодинамики мы знаем, что энергия не может быть уничтоженным. Можно полностью преобразовать механическую энергию в тепло, и деликатно физическими экспериментами было установлено, что для каждые 778 фут-фунтов механической энергии, поэтому после конвертации будет получена одна британская тепловая единица. Из-за фундаментальных ограничений обычно невозможно полностью преобразовать тепло в работу, но на каждую преобразованную британскую тепловую единицу будет реализовано 778 фут-фунтов.Эта важная константа известен как механический эквивалент тепла. 1Б5. Соотношение давления, температуры, и объем. На рис. 1-1A показан простой цилиндр с возвратно-поступательным поршнем. Стрелочный манометр в верхней части цилиндра регистрирует давление внутри цилиндра. Температура внутри баллона регистрируется термометром. Термометр в боковой комнате регистров температура. Поршень находится во внешней мертвой точке в его ход.На этом этапе давление внутри 5 Рисунок 1-1. Соотношение давления, температуры и объема в цилиндре. баллон такое же, как атмосферное давление снаружи, а циферблат манометра показывает 0. Кроме того, температура внутри цилиндра такая же, как и в помещении, или примерно 70 градусов по Фаренгейту. На рисунке 1-1B сила приложена к поршень, перемещая его примерно на треть расстояния его хода сжатия. Воздух в ловушке цилиндр сжат. Поскольку объем этот воздух уменьшается, давление увеличивается примерно до 155 фунтов на квадратный дюйм. Температура поднимается от От 70 до 300 градусов, что указывает на добавлен воздух в цилиндре. Этот показывает, что механическая энергия в виде сила, приложенная к поршню, была преобразована в тепловую энергию в сжатом воздухе. На рис. 1-1C к поршню приложено большее усилие, что увеличивает давление в цилиндр примерно до 300 фунтов на квадратный дюйм, а температура почти до 700 градусов по Фаренгейту. На рисунке 1-1D показан заключительный этап ход сжатия, когда поршень достигает внутреннего мертвая точка. Давление находится в районе 470 фунтов на квадратный дюйм и температура около 1000 градусов по Фаренгейту. Этот рисунок очень близок к условия, обнаруженные в ходе сжатия современный подводный дизельный двигатель.Температура сжатого воздуха в цилиндре был поднят в достаточной степени, чтобы вызвать автоматическое зажигание при впрыске мазута в цилиндр. Таким образом, мы видим, что в процессе цикл работы, объем постоянно меняется из-за хода поршня. Когда поршень движется по направлению к внутренней мертвой точке во время такта сжатия воздух в цилиндре уменьшается в объеме. Физически это составляет уменьшение пространства, занимаемого молекулами воздуха.Таким образом, давление воздуха рабочее к днищу поршня и стенкам цилиндра увеличивается, а температура повышается по мере в результате повышенной молекулярной активности. В качестве поршень приближается к внутренней мертвой точке, объем быстро снижается и температура увеличивается до уровня, достаточного для поддержки автоматического воспламенение любого впрыскиваемого топлива. Сгорание изменяет впрыскиваемое топливо на газы. После сгорания происходит высвобождение газы с очень небольшим увеличением объема вызывает резкое повышение давления и 6 Рисунок 1-1.Соотношение давления, температуры и объема в цилиндре. температура. Во время рабочего такта громкость быстро увеличивается, и к концу ход, снижение давления и температуры быстро. 1B6. Диаграммы давление-объем. Разное методы и устройства используются для измерения и регистрация давлений в различных положениях поршня во время цикла работы в двигателе цилиндр. Результат может быть графически проиллюстрирован схемой, например, показанной на Рисунок 1-2.Такие диаграммы известны как диаграммы давление-объем. На практике они именуются индикаторными картами . Диаграммы давление-объем показывают взаимосвязь между давлением и положением поршня, и может использоваться для измерения работы, выполненной в цилиндр. Также, если скорость двигателя и время, затраченное на выполнение одного цикла известны, указанная мощность может быть вычисляется путем взятия диаграмм давление-объем на каждом цилиндре и преобразование фут-фунтов за единицу времени в лошадиные силы.Этот способ Однако определение мощности в лошадиных силах невозможно на современных двигателях подводных лодок флотского типа. 1Б7. Диаграммы давление-объем для Otto цикл, дизельный цикл и модифицированный дизельный цикл. На рис. 1-2 показаны типичные диаграммы давление-объем для трех типов циклов двигателя. Каждый Диаграмма давление-объем представляет собой графическое изображение давления в цилиндре по отношению к цилиндру. объем. На диаграммах ордината представляет давление, а абсцисса представляет объем.В реальная практика, когда берется индикаторная карточка на двигателе вертикальная плоскость откалибрована в единицах давления, а плоскость объема откалибрована в дюймах. По оси ординат объема диаграмма затем показывает длину хода поршень, который пропорционален объему. Буквы расположены на каждой из фигурок. на схемах. Расстояние между двумя соседними буквами на рисунках соответствует фаза цикла. Сравнение диаграмм предоставляет наглядные средства сравнения изменение фаз между тремя циклами. 1Б8. Цикл Отто. Цикл Отто (рис. 1-2) более известен как цикл постоянного объема и его принципы формы 7 Рисунок 1-2. Диаграммы давление-объем. основа для всех современных автомобильных бензинов конструкции двигателей. В этом цикле сгорание приурочен к теоретическому возникновению, так же как поршень приходит в верхнюю мертвую точку.Возгорание осуществляется от искры, а из-за непостоянства топливовоздушной смеси, сгорание практически сводится к взрыву. Сгорание происходит практически без хода поршня и, следовательно, небольшое изменение объема газа в камера сгорания. Это приводит к описанию цикла постоянного объема . Во время горения происходит быстрое повышение температуры в цилиндре, сразу за которым следует повышение давления, которое выполняет работу во время рабочий ход. Цикл Отто можно определить как цикл в котором горение вызвано искровым зажиганием теоретически происходит при постоянной громкости. 1Б9. Дизельный цикл. В истинном дизельном цикле, только воздух сжимается в цилиндре до зажигание. Обычно это обеспечивает конечное давление сжатия около 500 фунтов на квадратный дюйм. При таком давлении температура сжатого воздуха может диапазон от 900 градусов до 1050 градусов F. Так как большинство топлива масла автоматически воспламеняются при достаточном количестве воздуха при температуре около 480 градусов по Фаренгейту возгорание происходит, как только брызги жидкого топлива достигают горячий воздух.Это называется воспламенением от сжатия. Этот процесс горения (или горения топливо и сжатый воздух) является относительно медленным процесс по сравнению с быстрым, взрывным тип процесса горения цикла Отто. В брызги топлива проникают в сжатый воздух, некоторые топлива воспламеняется, затем остальное топливо заряд горит. В истинном дизельном цикле расширение газов идет в ногу с изменением объем, вызванный перемещением поршня во время фаза горения.Таким образом, горение происходят при постоянном давлении. Дизельный цикл можно определить как цикл в котором горение, вызванное сжатием возгорание теоретически происходит при постоянном давление. 1B10. Доработанный дизельный цикл. Мы ранее описывали цикл Отто как цикл, в котором сгорание теоретически происходит при постоянном объеме, а дизельный цикл как цикл, в котором 8 горение происходит теоретически при постоянном давление.В реальной эксплуатации бензиновый двигатель не следует истинному циклу Отто, и дизельный двигатель следует истинному дизельному циклу. Фактически, работа средне- или высокоскоростного дизельного двигателя следует за модифицированным дизельным двигателем. цикл (рисунок 1-2). Этот цикл включает фазы цикла Отто и дизельного цикла в что фаза горения происходит как на постоянный объем и постоянное давление. Модифицированный дизельный цикл применительно к дизельные двигатели, можно определить как цикл операция, при которой фаза сгорания, вызванная воспламенением от сжатия, начинается с постоянного объема и заканчивается с постоянным основание давления. Все главные и вспомогательные двигатели ПЛ используемые сегодня используют модифицированный дизельный цикл. Принципиальные отличия отто и модифицированные дизельные циклы: 1. Способы смешения топлива и воздуха. Это достигается до и во время сжатия в цикле Отто и обычно около конец фазы сжатия в модифицированном дизельный цикл. 2. Способы розжига. Искровое зажигание используется в цикле Отто, а воспламенение от сжатия используется в модифицированном дизельном цикле. Термин дизельный цикл стал широко ассоциироваться со всеми воспламенением от сжатия или дизельные двигатели. На практике это неправильное употребление применительно к современным среднескоростным двигателям. или быстроходные дизельные двигатели, потому что практически все дизельные двигатели или двигатели с воспламенением от сжатия в этом категории работают по доработанному дизельному циклу. 1Б11. Термодинамика цикла Отто, каждый дизельный цикл и модифицированный дизельный цикл. В в каждом термодинамическом цикле должен быть рабочее вещество. С внутренним сгоранием двигатели, некоторые вещества должны подвергаться изменение в цилиндре для преобразования тепла энергия в механическую энергию. Рабочая Вещество в цилиндре двигателя с воспламенением от сжатия — жидкое топливо. После впрыска топлива в цилиндр, сгорание превращает его в газы. Это преобразование является термодинамическим изменением.Термодинамическое изменение, во время которого температура остается постоянной, называется изотермическим процессом . Термодинамическое изменение, во время которого температура может изменяться, но во время которого тепло ни получено, ни отклонено называется адиабатическим процессом . В строгом смысле термодинамические циклы изложенные ниже не являются истинными термодинамическими циклы. В истинном цикле процесс обратимый. Рабочее вещество нагревается, работает, находится охлаждается, и снова нагревается.В цикле Фактический двигатель, остатки сгорания процесс исчерпывается в конце расширения ход, и в цилиндр поступает новый заряд для следующего цикла событий. Тем не менее истинный термодинамический цикл полезен для изучения термодинамические процессы в реальном двигателе операция. а. Цикл Отто . Это термодинамический цикл, используемый в качестве основы для работы всех современных бензиновых двигателей. Цикл (Рис. 1-2) состоит из адиабатического сжатия заряда в цилиндре по линия AB , горение постоянного объема и нагрев заряда от B до C , адиабатический расширение газов от C до D , и отвод газов с постоянным объемом цилиндр по DA . б. Дизельный цикл . В оригинальном дизеле цикл, предложенный доктором Дизелем, сжигание фаза термодинамического цикла должна была стать постоянный температурный или изотермический процесс. Однако ни один двигатель на этом не работал. цикл. Однако в результате его экспериментов термодинамический цикл постоянного давления был развит. Все ранний тип, тихоходный дизель двигатели приблизились к этому циклу, хотя это сегодня мало используется. В этом цикле (рисунок 1-2) происходит адиабатическое сжатие по AB, , чтобы обеспечить температуру, необходимую для воспламенения топлива. Впрыск и сгорание топлива регулировались таким образом, чтобы обеспечивать сгорание при постоянном давлении 9 по г. до н.э. г. Затем последовало адиабатическое расширение от C до D .Отказ от газов из цилиндра был постоянный объем от D до A . c. Доработанный дизельный цикл. Это цикл (рис. 1-2), используемый во всех подводных дизельных двигателях флота и практически во всех современные дизельные двигатели. В этой термодинамической цикл, сжатие адиабатическое от A до B . Сгорание — это частично постоянный объем от B до C и частично постоянного давления от C до D .Расширение адиабатическое от D до E . Отказ газов из баллона постоянного объема по EA . 1Б12. Тепловая эффективность. Тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания может быть учитывается процент эффективности при преобразовании общей потенциальной доступной тепловой энергии в топливе в механическую энергию. У нас есть уже было сказано, что механический эквивалент тепловая энергия составляет 778 фут-фунтов на одну британскую тепловую единицу высокая температура.По этому уравнению это просто выяснить, сколько работы нужно выполнить на идеальной основе из заданного количества топлива. Двигатель, работающий на этом основании, будет стоить 100 процент эффективности. Нет двигателя внутреннего сгорания, однако он на 100 процентов эффективен, потому что тепло потери, проводимые через системы охлаждения и выхлопа, и потери на трение делают тепловой КПД любого внутреннего сгорания двигатель относительно низкий. 1Б13.4-х тактный дизельный цикл. В 4-тактный дизельный цикл, поршень делает четыре ударов, чтобы завершить цикл. Существует один рабочий ход или импульс мощности на каждые четыре ход поршня или два полных оборота коленчатый вал. На рис. 1-3 показаны четыре штриха и последовательность событий, происходящих в 4-тактном дизельный цикл. 1. Впускной клапан открывается и подается свежий воздух втягивается в цилиндр, а поршень совершает ход вниз. 2. При закрытом впускном клапане поршень делает движение вверх, сжимая воздух. Давление обычно составляет около 500 фунтов на квадратный дюйм с результирующими температурами от 900 до 1050 градусов по Фаренгейту. в зависимости от конструкции двигателя. Примерно в конце этого хода топливо впрыскивается в горячий сжатый воздух, и воспламенение и горение происходят в течение относительно короткого периода ход поршня. 3.Расширение дымовых газов заставляет поршень опускаться за один ход. Это называется силовым ходом. Как поршень ближе к концу этого хода выпускной клапан открывается, позволяя некоторым из сгоревших газов побег. 4. Поршень делает еще одно движение вверх. такт, в котором оставшиеся выхлопные газы вытеснен из цилиндра. Это завершает цикл. 1Б14. Двухтактный дизельный цикл. В этом цикл (рисунок 1-4) поршень делает два хода чтобы завершить цикл.Есть один рабочий ход за каждые два хода поршня или за каждый оборот коленчатого вала. Двигатель, использующий для этого цикла требуется продувочный вентилятор для помочь в очистке выхлопных газов от баллон, чтобы пополнить баллон необходимым объемом свежего воздуха и сделать возможным небольшой эффект наддува. На рисунке 1-4 показаны два штриха и последовательность событий, происходящих в 2-тактном дизельный цикл следующим образом: 1. Начало сжатия . Поршень имеет только что прошел нижнюю мертвую точку, цилиндр заряжен свежим воздухом, и оба впускных отверстия и выпускной клапан закрыты. Свежий воздух захватывается и сжимается в цилиндре. 2. Инжектор . Примерно в конце такта сжатия топливо впрыскивается и происходит сгорание. 3. Расширение . Расширение газов от сгорание заставляет поршень опускаться один удар.Когда поршень приближается к концу этого ход, выпускной клапан слегка приоткрывается в 10 продвижение открытия впускных отверстий. Это позволяет улетучиваться некоторым сгоревшим газам. 4. Выхлоп . Поскольку впускные порты непокрытый воздух, находящийся под давлением, врывается в цилиндр.Это вытесняет оставшиеся выхлопные газы и завершает цикл. C. ТИПЫ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 1С1. Дизельный двигатель одностороннего действия. Оба 4-тактные и 2-тактные дизельные двигатели проиллюстрировано и описано в предыдущем разделе были одностороннего действия (рис. 1-5). В во всех двигателях одностороннего действия используются поршни обычно ствола типа , то есть поршней, у которых длина больше их диаметра.Один конец поршень ствольного типа закрыт; этот конец назвали корону . Противоположная или юбка конец поршень открыт. Шатун выдвигается через открытый конец поршня и крепится к поршню с помощью поршневого пальца. Термин одностороннего действия используется для описания эти двигатели, потому что давление газов горения действует только с одной стороны (венца) поршней. В 4-тактных двигателях одностороннего действия рабочий ход происходит только один раз. через каждые два оборота коленчатого вала.В 2-тактные двигатели одностороннего действия, рабочий ход происходит один раз за каждый оборот коленчатый вал. Все основные и вспомогательные дизельные двигатели, установленные в настоящее время в автопарках подводные лодки одностороннего действия. 1С2. Дизельный двигатель двойного действия. Значительное количество дизельных двигателей двойного действия (Рисунок 1-6), а именно HOR и MAN двигатели, использовались в установках для автопарка подводные лодки до последних лет.Однако в последнее время большинство этих двигателей двойного действия были сняты и заменены на 2-тактные двигатели простого действия. В то время как двигатели двойного действия нет места в существующих установках, это хорошо чтобы студент был знаком с их общим конструкция и эксплуатация. В дизельных двигателях двойного действия поршневой собственно обычно короче и описывается как крейцкопфного типа. Поршень закрыт на обоих заканчивается и имеет жесткий поршневой шток, выходящий из нижний конец.Оба конца цилиндра закрыты, образуя камеру сгорания на каждом конец поршня. Шток поршня выдвигается через ГБЦ нижней камеры сгорания и проходит через сальник для предотвращения утечки давления. Шток поршня крепится к траверсе, а соединительный шток прикреплен к траверсе так, чтобы свободно поворачивайте штифт крейцкопфа. Крейцкопф имеет плоскую опорную поверхность, которая движется вверх и вниз на направляющую крейцкопфа для стабилизации поршня шток и поршень и предотвращают неравномерный износ. Горение происходит в верхней камере сгорания, и давление газов горение применяется к верхнему концу поршень во время хода вниз. По завершении этого такта в нижняя камера сгорания и расширение давление прикладывается к нижнему концу поршень во время движения вверх. Нисходящий рабочий ход служит тактом сжатия для нижней камеры сгорания, а рабочий ход вверх служит для сжатия ход верхней камеры сгорания.Таким образом мощность ударов вдвое больше, чем у одиночной действующий двигатель и двигатель упоминается как тип двойного действия. 2-тактный двигатель двойного действия имеет явное преимущество в выходной мощности по сравнению с типом одностороннего действия. С дважды столько мощных ударов, сколько сопоставимый одиночный действующий двигатель и, при соблюдении других условий равный, он развивается практически вдвое больше мощность на цилиндр. Кроме того, операция более плавный из-за того, что расширение ход в одной камере сгорания цилиндра уравновешивается или смягчается за счет сжатия ход в противоположной камере сгорания. При адаптации двигателей двойного действия для использования на подводных лодках возникают две основные трудности. Во-первых, крейцкопф поршневой конструкция требует значительно большей длины чем у двигателей одностороннего действия. Как 11 Рисунок 1-3. 4-х тактный дизельный цикл. Рисунок 1-4.Двухтактный дизельный цикл. Рисунок 1-5. Дизельный принцип одностороннего действия. следствие, двигатели должны быть построены слишком высоко и громоздкий для практического использования в замкнутом пространстве места на борту подводных лодок. Во-вторых, встречается много трудностей при проведении герметичное уплотнение в месте прохождения штока поршня сальник. 1С3.Оппозиционный поршневой двигатель. Противоположные поршневой двигатель (рисунок 1-7) спроектирован с по два поршня в каждом цилиндре. Поршни расположены в противоположных положениях в цилиндре. Движение поршня рассчитано так, что в одной точке движение два поршня находятся в непосредственной близости друг к другу около центра цилиндра. Когда поршни перемещаются вместе, они сжимаются воздух между ними. Пространство между двумя Таким образом, поршни становятся камерой сгорания.Точка, в которой два поршня входят в ближайшая близость называется горение мертвых центр . Непосредственно перед мертвой точкой сгорания, впрыскивается топливо, и в результате расширение вызванный сгоранием, раздвигает поршни. Отверстия для продувочного воздуха расположены в стенки цилиндра в верхней части цилиндра и открываются и закрываются движением верхний поршень. Выхлопные отверстия расположены возле дна цилиндра и открываются и закрывается движением нижнего поршня. 14 Рисунок 1-6. Дизельный принцип двойного действия. 15 Рисунок 1-7. Противоположный поршневой принцип. Все верхние поршни соединены между собой шатуны к верхнему коленвалу.Все нижние поршни соединяются соединением шатуны к нижнему коленвалу. В Фэрбенксе Морзе, оппозитные поршневые, подводные двигатели, верхний и нижний коленчатые валы соединены между собой вертикальный зубчатый привод. Сила сверху Коленчатый вал, не используемый для привода вспомогательных агрегатов, передается через этот привод на нижний коленчатый вал и, в конечном итоге, на главную передачу двигателя. На рис. 1-8 показаны различные фазы в 2-тактный цикл работы с оппозитным поршнем двигатель. 1. Оба поршня находятся на обратном пути. от внешней мертвой точки верхний поршень имеет закрыл продувочные отверстия для воздуха, нижний Поршень закрыл выпускные отверстия, и началось сжатие. 2. Как только оба поршня приближаются к мертвой точке сгорания, впрыскивается топливо. 3. Закачка завершена, расширение началось, и оба поршня движутся в сторону внешняя мертвая точка. 4. Расширение газов от сгорания. раздвигает поршни, в результате чего коленчатые валы повернуть. Это рабочий ход цикла. 5. По мере приближения поршней к внешней мертвой точке нижний поршень открывает выпускные отверстия. и большая часть расширенных газов улетучивается. Только до достижения внешней мертвой точки верхняя поршень открывает воздуховоды продувки и продувочный воздух устремляется в цилиндр, очищая из оставшихся выхлопных газов. Рисунок 1-8. Противоположный поршневой цикл. 16 6. Нижний поршень закрывает выпускные отверстия, и продувочный воздух нагнетает цилиндр, пока верхний поршень не закроет отверстия для продувочного воздуха. На рисунке 1-13 показано, как нижний коленчатый вал опережает верхний коленчатый вал на 12 градусов. в дизельном двигателе подводной лодки Фэрбенкс-Морс.Этот нижний вывод коленчатого вала имеет определенный влияет как на продувку, так и на выходную мощность. Поскольку нижний коленвал опережает верхний, выпускные отверстия на нижнем конце цилиндра слегка прикрыты перед верхним поршнем ход покрывает впускные порты. Итак, вкратце интервале выхлопные отверстия закрыты, а впускные части открыты. К моменту поступления порт закрыт, баллон заправлен со свежим воздухом, значительно превышающим атмосферное давление.Таким образом, через нижний вывод коленвала и очищающее действие, эффект наддува достигается в этом движке. При более низком шаге коленчатого вала на 12 градусов, нижний поршень выдвинул коленчатый вал вперед через 12-градусную дугу хода в фазе расширения цикла к моменту времени, когда верхний поршень достиг внутренней мертвой точки. Этот заставляет нижний поршень принимать при полном двигателе нагрузка, большая часть работы расширения, в результате около 70 процентов от общего мощность передается нижним коленчатым валом. Для использования на подводных лодках оппозитный поршневой двигатель имеет три очевидных преимущества. 1. Он имеет более высокий термический КПД, чем двигатели сопоставимых номиналов. 2. Устраняет необходимость в цилиндре. головки и сложные клапанные механизмы с их проблемы с охлаждением и смазкой. 3. Меньше движущихся частей. Рисунок 1-8. Противоположный поршневой цикл. Рисунок 1-9. GM 16-278A, внешняя сторона, управляющая сторона, правый двигатель. Рисунок 1-10. GM 16-278A, внутренняя сторона, сторона нагнетателя, правый двигатель. Рисунок 1-11. F-M 10-цилиндровый 38D 8 1/8, внешняя сторона, сторона нагнетателя, левый двигатель. Рисунок 1-12.F-M 10-цилиндровый 38D 8 1/8, внутренняя сторона, блок управления, правый двигатель. 19 Рисунок 1-13. Нижний шатун. 1С4. Подводные дизельные двигатели современного флота. Современные дизельные двигатели, используемые в настоящее время в подводных установках флотского типа различаются дизайн, но все они двухтактного типа.Ниже приведен список двигателей, обычно используемых на Подводные лодки флотского типа: а. Главные двигатели . 1. General Motors V-16 тип . Есть две конструкции двигателей в этой категории, 16-278A и 16-248. Каждый двигатель имеет две группы по 8 цилиндров, каждый из которых имеет V-образную форму с 40 градусов между банками. Каждый двигатель рассчитан на 1600 л.с. при 750 об / мин. Оба двигателя оснащены с механическим или твердым впрыском и имеют однопоточный клапан и портовая система продувки. 2. Фэрбенкса-Морса оппозитно-поршневого типа, Модель 38D 8 1/8 . Этот номер модели включает два двигателя, один 10-цилиндровый, а другой 9-цилиндровый двигатель. Оба двигателя рассчитаны на 1600 л.с. при 720 об / мин. Оба двигателя оснащены механическим или твердым впрыском и имеют систему продувки с односторонним портом. б. Вспомогательные двигатели . 1. General Motors, модель 8-268 . Это 8-цилиндровый рядный двигатель.При работе в генераторной установке на 1200 об / мин он имеет выходная мощность 300 киловатт. Этот двигатель оснащен механическим или твердым впрыском и имеет однопоточный клапан и систему каналов продувки. 2. Фэрбенкса-Морса оппозитно-поршневого типа, Модель 38E 5 1/4. Это 7-цилиндровый, оппозитный двигатель поршневого типа. При работе с генераторной установкой на 1200 об / мин она имеет выходную мощность 300 киловатт. Этот двигатель оснащен механический или твердый впрыск и имеет однопоточная система продувки. D. УСТАНОВКИ ПОДВОДНОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ 1Д1. Подводные дизельные двигательные установки. На рисунке 1-14 показаны типичные основные и вспомогательные установка двигателя на современную дизель-электрическую подводную лодку флотского типа. Каждый двигатель в сочетании с генератором, чтобы сформировать генератор набор. Через главный шкаф управления ток, подаваемый основными генераторными установками, может быть направлен на зарядку аккумуляторов или питание главные двигатели.Вспомогательная генераторная установка может использоваться напрямую либо для зарядки аккумуляторов, либо для питания вспомогательного оборудования. Это также может косвенно использоваться для питания главные двигатели. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Наверх