Установка турбин на атмосферные двигатели: Установка турбины на атмосферный двигатель

Какие проблемы преследуют любой турбомотор в жару — Лайфхак

• Лайфхак
• Эксплуатация

фото garret

Жаркая погода становится испытанием для многих систем автомобиля. В том числе и для мотора. Портал «АвтоВзгляд» считает, что широкое распространение турбированных силовых агрегатов требует более подробно осветить особенности их поведения в летних условиях.

Максим Строкер

Самая главная «беда» турбированных двигателей летом в том, что они начинают плохо «тянуть». Иначе говоря, водитель ощущает, как падает мощность агрегата. В принципе, в жару подобное поведение свойственно вообще любому двигателю внутреннего сгорания, но на турбодвижках этот эффект проявляется более явно.

Дело тут вот в чем. Каждый двигатель внутреннего сгорания потребляет бензин и кислород, содержащийся в воздухе. Чем большее количество кислорода и бензина (в соответствующих пропорциях, конечно же) мы заставляем взаимодействовать в цилиндре мотора за один рабочий цикл, тем большую мощность получаем в результате. Однако чем выше температура, тем меньше плотность воздуха — ведь все физические тела при нагревании расширяются. И газы подвержены этому явлению в максимальной степени.

Соответственно, в одном кубометре при −20ºС будет содержаться 1,4 килограмма воздуха, а летом при +30ºС — всего 1,16 килограмма. То есть, примерно на 20% меньше при одном и том же атмосферном давлении. Датчик массового расхода воздуха мотора этой разницы — что при жаре, что при холоде — не замечает. Блок управления двигателем, «зная» об уменьшении количеств кислорода в цилиндрах из показаний данных датчика температуры и лябда-зонда, пропорционально уменьшает и подачу топлива. В результате мы наблюдаем падение мощности силового агрегата.

фото: соцсети

Дело в том, что даже при около нулевых температурах она нагревает нагнетаемый воздух уже примерно до +30ºС и даже больше. А если ей подсовывают предварительно разогретый летним солнцем газ, то, как вы понимаете, на ее выходе получаем температуру уже в районе 60−70ºС. С таким перегревом интеркулер-охладитель сжатого воздуха, присутствующий в конструкции почти любого турбонаддува, полностью справиться не в состоянии.

Нужно иметь в виду, что чем больше «дополнительного» воздуха турбина нагнетает в цилиндры мотора по сравнению с «атмосферником» такого же рабочего объема (то есть чем выше давление наддува), тем субъективно заметнее провал в мощности, демонстрируемый турбодвижком во время жары.

При этом не стоит забывать, что даже самые технологичные турбины «начинают дуть» примерно с 1600—1700 оборотов в минуту мотора. На более низких оборотах мы, фактически, имеем в своем распоряжении довольно «дохлый» атмосферный двигатель сравнительно небольшого объема. Ему и в нормальных условиях не просто разгонять машину с места (пока не включится в работу турбина), а уж из-за потери мощности по причине жары — тем более.

Вот и получается, что в жару хозяева турбированных машин сильнее ощущают потерю мощности движка. Для борьбы с этой проблемой они идут на такие меры, как установка дополнительного интеркулера, «чипование» «мозгов» двигателя и прочие ухищрения.

• Автомобили
• Тест-драйв

Кто круче из самых доступных «проходимцев»

95336

• Автомобили
• Тест-драйв

Кто круче из самых доступных «проходимцев»

95336

Подпишитесь на канал «Автовзгляд»:

• Telegram
• Яндекс.Дзен

двигатель, мототехника

Самое важное о турботюнинге | АвтобурУм

Дима Кашевский [kashevsky_dima]

15.05.2019, Просмотров: 908

Ни раз я бывал на сходках тюнеров и участвовал в диалогах с ними. Незнающему человеку могут показаться такие термины, как “блоу-офф”, “бай-пас”, “турбокит”, “вестгейт” и т.д набором звуков, а эти термины встречаются в их лексиконе очень часто. Поэтому в этом материале я расскажу о сути всех этих вещей в турботюнинге.

Основа

Известный факт: чем больше воздуха, тем больше мощность. Пример: помню, как я с другом плавил медь. Мы соорудили печку и под ней костер. Жара костра не хватало для того, чтобы расплавить металл и тогда мы решили установить насос, который гнал в огонь воздух. В итоге жар настолько увеличился, что расплавил медь. На этом сравнении и заключается вся суть турбин: увеличивать горение за счет притока кислорода.

Нагнетание воздуха в цилиндры осуществляется двумя способами:

• Компрессором
• Турбиной

Компрессор представляет из себя лопасти, соединенные с коленчатым валом двигателя ремнем. Коленчатый вал, вращаясь, раскручивает лопасти, которые начинают нагнетать в цилиндры воздух. Но количество оборотов нагнетателя всегда невилико и поэтому большой прибавки к мощности нагнетатели не дают, но зато являются очень надежными и простыми. К примеру, эти устройства ставились на Мерседесы до 2006 года.

Турбина дает гораздо большую прибавку к мощности, потому что крутится от выхлопных газов двигателя. Ее скорость может достигать 220 тысяч оборотов в минуту. Только представьте, с какой силой будет нагнетать воздух такое устройство. Турбина может давать прирост к мощности до 40 процентов. На самом деле, можно сделать хоть 80 процентов, но не выдержит мотор.

Турботюнинг

Началом турботюнинга можно назвать чип-тюнинг. В программу двигателя просто устанавливается значение большего надува турбины и мы получаем больший прирост мощности. Второй этап – более большая турбина. И тут есть свои нюансы. Смотрите, чем больше турбина, тем больше воздуха она нагнетает и дает больше мощности. Звучит же здорово? Но есть и негативная часть. Чем больше турбина, тем сложнее ее двигателю раскрутить, и у нас будет образовываться эффект турбоямы. Турбояма представляет собой момент работы двигателя, когда еще турбина не активирована. К примеру, когда у вас большая турбина, и вы крутите мотор до 3,5 тысяч оборотов надува нет, потому что двигатель еще не раскрутил лопасти устройства. Это время, пока не активировалась турбина и называется турбоямой. Маленькая турбина будет раскручиваться гораздо быстрее, но давать меньший прирост к мощности. К примеру, она будет раскручиваться уже с 1,5 тысячи оборотов.

Давление турбины измеряется в барах. Стандартное значение для турбины 0,6 – 1 бар. Известный факт, что давление в 2 бара убивает неподготовленный мотор. Как подготовить мотор для такого давления?

• Установить кованные поршни
• Кованные шатуны
• Спортивные вкладыши

Важно знать, что главный спутник турбины – интеркуллер. Это устройство, которое охлаждает воздух. Это сделано для того, чтобы у вас не вскипел двигатель и еще (информация которую многие не знали) интеркуллер повышает мощность. Дело в том, что воздух охлажденный интеркуллером имеет большую плотность, а значит, его больше поступит в цилиндр и мощность будет выше.

Более сложным этапом турботюнинга является установка более мощной турбины. Самые лучшие спортивные турбины делает фирма Garett. С установкой мощной турбины усиливается двигатель и повышается давление топливной системы путем установки более мощного топливного насоса и более производительных форсунок.

Вы должны знать, что турбина не работает на пике своей мощности. Есть такое устройство, которое называется “Вестгейт”. Оно представляет из себя клапан, который стравливает лишние выхлопные газы, которые могут перекрутить турбину. Это сделано для защиты двигателя и самой турбины.

Также для защиты турбины служит устройство “Блоу-офф”, которое стравливает уже лишнее давление. К примеру, когда вы закрываете дроссельную заслонку, турбина еще крутится по инерции, но давлению некуда идти и оно начинает портить крыльчатку турбины. Для того, чтобы этого не происходило, устанавливают этот самый клапан сброса.

Блоу-офф сбрасывает воздух в атмосферу, а устройство под названием “Байпасс” отправляет его обратно на вход турбины. Байпас не так хорошо защищает турбину от перегрузок, как блоу-офф.

Известно, что существует две категории двигателей: атмосферные и турбированные. Если вы хотите сделать из атмосферного мотора турбированный, то вам необходим турбокит – комплект для установки турбины. В него входит сама турбина, интеркуллер, система смазки турбины, крепежи т.д. Также турбокит бывает и на турбированные двигатели и представляет из себя более мощную турбину с более большим интеркуллером.

Многие путают эффект турбоямы с турболагом. Зря, потому что это разные вещи. Смотрите, для того чтобы воздух при помощи турбины поступил в камеру сгорания необходим маршрут. Воздух сначала поступает через фильтр и идет по патрубку, затем поступает в интеркуллер, затем по патрубкам в камеру сгорания. Время, за которое воздух пройдет всю эту систему и называется турболагом.

На турбированных моторах используют “нулевики” – это фильтры, которые не имеют сопротивления. Благодаря таким фильтрам турбине гораздо легче всасывать воздух, что немного увеличивает мощность. Но у нулевиков есть и недостаток: они хуже фильтруют, поэтому с таким фильтром вы убьете мотор. Скажу сразу: очень глупо ставить нулевик на атмосферный мотор, как любят делать в деревнях (типа крутой тюнинг). Это не даст вам никакой прибавке к мощности, но зато даст больше всякой грязи в ваш мотор.

Твинтурбо и битурбо и твинскролл

Все говорят, что это одно и то же и просто маркетинговый ход, но это совсем не так! Твин турбо представляет из себя две одинаковой турбины. Они используются, как правило, в больших моторах, где нужно больше воздуха. Запомнить просто “Twin” переводится, как близнец. То есть турбины одинаковые.

Битурбо состоит из двух разных турбин. Одна большая и вторая маленькая. Это сделано для того, чтобы убрать эффект турбоямы, о котором я писал выше. То есть сначала быстрее раскручивается маленькая турбинка, а затем к ней подключается большая.

Еще раздражает, когда твинтурбо путают с твинскролом. Суть твинскролла заключается в том, что в этой системе всего одна турбина. Но турбина эта непроста – с изменяемой геометрией. Ее лопасти меняют угол, тем самым регулируя величину надува. Это помогает избавиться от турбоямы. То есть на маленьких оборотах лопасти не сильно высунуты и турбина раскручивается, а затем уже для добавления большей мощности они высовываются все больше и больше.

Самый популярный вид тюнинга – это турботюнинг. Ничто вас не даст такой прибавки к мощности, как турбина, поэтому я решил раскрыть все понятие турботюнинга и все термины, для того, чтобы вы лучше ориентировались в вопросе.

Ветротехнологии нового поколения | Министерство энергетики

Офис технологий ветроэнергетики

Управление технологий ветроэнергетики (WETO) работает с отраслевыми партнерами над повышением производительности и надежности ветровых технологий следующего поколения при одновременном снижении стоимости энергии ветра. Исследовательские усилия офиса помогли увеличить средний коэффициент мощности (показатель производительности электростанции) с 22% для ветряных турбин, установленных до 1998 до в среднем почти 35 % сегодня, по сравнению с 30 % в 2000 году. Затраты на энергию ветра были снижены с более чем 55 центов (в текущих долларах) за киловатт-час (кВтч) в 1980 году до в среднем менее 3 центов за кВтч в США сегодня. Чтобы обеспечить будущий рост отрасли, технологии ветроэнергетики должны продолжать развиваться, опираясь на предыдущие успехи для дальнейшего повышения надежности, увеличения коэффициента мощности и снижения затрат. На этой странице описывается цель исследований WETO в сфере ветроэнергетики и освещаются некоторые из ее недавних проектов.

Технологии ветроэнергетики, доступные для лицензирования лабораториями Министерства энергетики США и участвующими исследовательскими институтами, можно найти на Портале энергетических инноваций Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США. Просмотрите все проекты исследований и разработок WETO в области технологий следующего поколения, посетив Карту проектов WETO и выбрав Программную область: Разработка и производство технологий следующего поколения.

Основные моменты исследовательского проекта

Вот некоторые из ключевых моментов исследовательского проекта в рамках программы исследования ветровых технологий следующего поколения.

Разработка прототипа

URL видео

Узнайте больше о том, как Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США проверяет причины отказов трансмиссии.

Видео предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии.

Современные ветряные турбины становятся все более экономичными и надежными, а их мощность увеличилась до нескольких мегаватт. С 1999 средняя мощность турбин увеличилась: в 2016 году была установлена ​​средняя мощность турбин 2,15 МВт. Исследования WETO помогли облегчить этот переход за счет разработки более длинных и легких лопастей несущего винта, более высоких опор, более надежных трансмиссий и систем управления, оптимизирующих производительность.

В течение последних двух десятилетий офис работал с промышленностью над разработкой ряда прототипов технологий, многие из которых стали коммерчески жизнеспособными продуктами. Одним из примеров является ветряная турбина GE Wind Energy мощностью 1,5 мегаватта (МВт). С начала 19В 90-х годах программа работала с GE и ее предшественниками для тестирования таких компонентов, как лопасти, генераторы и системы управления, на поколениях конструкций турбин, что привело к созданию модели GE мощностью 1,5 МВт, которая составляет примерно половину установленного в стране коммерческого парка ветроэнергетики и является основным конкурентом на мировых рынках.

Разработка компонентов

WETO работала с отраслевыми партнерами над повышением производительности и надежности компонентов системы. Подразделение Wind Blade компании Knight and Carver в Нэшнл-Сити, штат Калифорния, работало с исследователями из Sandia National Laboratories при Министерстве энергетики над разработкой инновационной лопасти ветряной турбины, которая позволила увеличить улавливание энергии на 12 %. Наиболее характерная характеристика Sweep Twist Лопасть Adaptive Rotor (STAR) представляет собой плавно изогнутый наконечник, который, в отличие от подавляющего большинства используемых лопастей, специально разработан для максимального использования всех скоростей ветра, включая более низкие скорости.

Совсем недавно, чтобы поддержать разработку более надежных коробок передач, программа работала с несколькими компаниями над разработкой и тестированием инновационных концепций трансмиссии. Благодаря поддержке Министерства энергетики США в размере 47 миллионов долларов, в Университете Клемсона был открыт крупнейший в стране и один из самых передовых в мире испытательных центров ветровой энергии, чтобы помочь ускорить развертывание энергетических технологий следующего поколения, снизить затраты для производителей и повысить глобальную конкурентоспособность. для американских компаний.

URL видео

Инновации в разработке и производстве компонентов ветроэнергетики по-прежнему имеют решающее значение для достижения наших национальных целей в области возобновляемых источников энергии.

Министерство энергетики США

Выделенный проект: Инновации в разработке и производстве компонентов ветроэнергетики по-прежнему имеют решающее значение для достижения наших национальных целей. В результате этой задачи Управление технологий ветроэнергетики Министерства энергетики США и Управление передового производства сотрудничают с государственными и частными организациями для применения аддитивного производства, широко известного как 3D-печать, к производству форм для лопастей ветряных турбин. Традиционный метод проектирования лезвия требует создания заглушки или полноразмерного изображения конечного лезвия, которое затем используется для изготовления формы. Создание заглушки — один из самых трудоемких и трудоемких процессов в производстве ветряных лопастей, поэтому 3D-печать экономит эти критически важные ресурсы.

Промышленные исследовательские турбины

Национальный центр ветровых технологий (NWTC) Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии помог создать компоненты, системы и методы моделирования ветряных турбин, которые привели к ускорению развития отрасли. Объект предлагает несколько испытательных площадок, несколько динамометров, производственные ресурсы на месте и возможности проверки конструкции. Исследования, проводимые в NWTC, дополняют инициативу Министерства энергетики США «От атмосферы к электронам» (A2e), которая нацелена на значительное снижение стоимости энергии ветра за счет лучшего понимания сложной физики, управляющей потоком ветра в ветряные электростанции и через них. Инновационные исследования в области ветроэнергетики в СЗТК включают:

• Использование вычислительной гидродинамики для разработки симулятора приложений для ветряных электростанций и других инструментов моделирования и управления, которые помогают операторам ветряных электростанций свести к минимуму влияние следа за турбиной путем исследования производительности станции в широком диапазоне атмосферных условий. Исследования показали, что за счет координации управления турбиной для уменьшения эффекта следа общая мощность ветряной электростанции может быть увеличена на 4–5%.
• Использование управляемой системы тестирования интерфейса сети, которая сокращает время и затраты на сертификационные испытания ветряных турбин, а также дает системным инженерам лучшее понимание того, как ветряные турбины, фотоэлектрические инверторы и системы накопления энергии реагируют на нарушения в системе электроснабжения.
• Анализ оффшорной ветровой энергии в Соединенных Штатах для выявления отраслевых потребностей, возможностей и ожидаемого воздействия на эту бурно развивающуюся отрасль возобновляемой энергетики.

URL видео

Замедленная съемка ветряных турбин.

Министерство энергетики США

Международное сотрудничество

В качестве члена Исполнительного комитета по ветроэнергетике Международного энергетического агентства (МЭА) офис поддерживает международные исследования в области ветроэнергетики, участвуя в 12 областях исследований ветроэнергетики. Участие офиса в этих международных исследованиях дает американским исследователям возможность сотрудничать с международными экспертами в области ветроэнергетики, обмениваться последней технической и рыночной информацией и получать ценные отзывы для промышленности США. Для получения дополнительной информации о деятельности МЭА посетите веб-сайт Международного энергетического агентства.

Новости ветровых технологий нового поколения

ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ

DOE объявляет о выделении 6,5 миллионов долларов на повышение надежности технологий, улучшающих энергосистемы и регуляторы потока мощности.

Узнать больше

Познакомьтесь с чемпионом по чистой энергии Джейсоном Джонкманом

Первым чемпионом по чистой энергии года стал Джейсон Джонкман, главный инженер по ветровой энергии из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Узнать больше

Исследования, финансируемые WETO, направлены на снижение угроз кибербезопасности для национального ветропарка.

Узнать больше

2022 Поднимите энергию ветра на новые высоты

Прошлый год принес много достижений в области энергии ветра. Вот самые влиятельные истории ветроэнергетики за 2022 год от Управления технологий ветроэнергетики.

Узнать больше

Присоединяйтесь к новому саммиту по плавучим оффшорным установкам Wind Shot ™

Министерство энергетики, внутренних дел, транспорта и торговли США проведет первый в истории саммит Floating Offshore Wind Shot для обсуждения этой амбициозной инициативы по снижению стоимости плавучих морских ветроустановок. энергия.

Узнать больше

Открыт ежегодный фонд коммерциализации технологий

Фонд коммерциализации технологий этого года в настоящее время принимает заявки, направленные на ускорение коммерциализации важнейших экологически чистых энергетических технологий.

Узнать больше

Открыта возможность финансирования малого бизнеса

WETO поддерживает открытый конкурс и приглашает заявки на технологические инновации, которые устраняют технологические пробелы для распределенной, наземной и морской ветроэнергетики.

Узнать больше

Эксперты обсудили пути усовершенствования лопастей ветряных турбин на семинаре Sandia Blade Workshop 2022 года обсудить пути улучшения лопаток турбины.

Узнать больше

WETO выделяет возможность финансирования в размере 28 миллионов долларов США для решения основных проблем развертывания морских, наземных и распределенных ветроэнергетических установок

При поддержке двухпартийного закона об инфраструктуре Управление технологий ветроэнергетики Министерства энергетики предоставляет возможность финансирования в размере 28 миллионов долларов США для устранения барьеров, связанных с развертыванием ветряных электростанций.

Узнать больше

Охрана дикой природы и переход к чистой энергии

Исполняющий обязанности помощника госсекретаря Морено резюмирует недавние инвестиции Министерства энергетики в охрану дикой природы.

Узнать больше

Публикации по ветровым технологиям следующего поколения

Информационный бюллетень американского эксперимента WAKE (AWAKEN)

AWAKEN является частью более масштабной работы Министерства энергетики США по пониманию и повышению эффективности ветряных электростанций.

Узнать больше

В новом отчете обсуждаются возможности и проблемы воздушной ветровой энергии

В этом отчете оценивается потенциал и техническая жизнеспособность воздушной ветровой энергии (AWE) в США. Выводы включают данные о ресурсном потенциале энергии ветра, доступном для систем AWE, и о том, что необходимо для развертывания AWE в значительных масштабах.

Узнать больше

Расширение границ роста роторов наземных ветряных турбин

Проект «Большой адаптивный ротор» направлен на проектирование и создание наземных ветряных турбин следующего поколения.

Узнать больше

Увеличение высоты башен ветряных турбин: возможности и проблемы

В отчете за 2019 год представлены возможности, проблемы и потенциал, связанные с увеличением высоты башен ветряных турбин.

Узнать больше

Внедрение SMART ветряной электростанции будущего с помощью научно обоснованных инноваций

В этом отчете объясняется, как новые научные и технологические достижения в области энергетики могут вдвое снизить стоимость энергии ветра к 2030 году.

Узнать больше

Внедрение ветровой энергии по всей стране

В отчете показано, как Соединенные Штаты могут раскрыть огромный потенциал использования энергии ветра во всех 50 штатах.

Узнать больше

Силиконовая долина финансирует атмосферный вихревой двигатель изобретателя Онтарио

Может быть, пришло время начать говорить о « POWER Bump». Более двух лет назад в журнале POWER был опубликован рассказ о новой концепции выработки электроэнергии из отработанного тепла. Сегодня компания AVEtec Energy Corp. из Сарнии, Онтарио, объявила, что предприниматель и венчурный капиталист из Силиконовой долины Питер Тиль профинансирует прототип атмосферного вихревого двигателя (AVE), изобретенного президентом компании Луи Мишо. Эта технология обещает низкозатратное повышение эффективности тепловых электростанций за счет выработки электроэнергии из отработанного тепла.

Тиль, который основал PayPal и был первым внешним инвестором в Facebook, использует Breakout Labs своего Фонда Тиля в Пало-Альто, Калифорния, для финансирования прототипа AVE на 300 000 долларов. Прототип будет построен в сотрудничестве с Lambton College в Сарнии, Онтарио.

AVE использует низкотемпературное отработанное тепло для создания атмосферного вихря, похожего на торнадо. В отличие от настоящего торнадо, вихрь никуда не денется, потому что он привязан к своему источнику тепла. Так что это действительно больше похоже на пыльный вихрь или водяной смерч, и он служит недорогой виртуальной трубой. Ведущая фирма по проектированию градирен в Германии обсуждает варианты применения со своими основными клиентами. По словам компании, с добавлением виртуального дымохода градирня с механической тягой стоимостью 15 миллионов долларов будет работать даже лучше, чем градирня с естественной тягой стоимостью 60 миллионов долларов.

«Настоящим призом будет использование крупномасштабного AVE для привода турбин», — сказал Мишо. «Использование низкотемпературного отработанного тепла теплоэлектростанции мощностью 500 МВт может вырабатывать дополнительно 200 МВт электроэнергии, увеличивая мощность на 40% и производя совершенно экологически чистую электроэнергию по цене менее трех центов за киловатт-час».

«Мы начали с настольных моделей, а затем провели исследование компьютерного моделирования CFD в Университете Западного Онтарио при финансовой поддержке Центров передового опыта Онтарио. Это привело к строительству открытого прототипа диаметром 4 м, который мы построили и успешно испытали в Петролии, Онтарио, в 2009 году.— пояснил Мишо.

Прототип диаметром 8 метров в Лэмбтон-колледже создаст вихрь высотой 40 метров и диаметром 30 сантиметров. Он будет питать турбину диаметром 1 м для целей испытаний. «Выходная мощность увеличивается в геометрической прогрессии с ростом размера, поэтому коммерциализация станет экономически выгодной, когда мы построим прототип диаметром 40 м в 2015 году», — сказал Мишо.

Колледж Лэмбтон имеет хорошо зарекомендовавшую себя программу «Инженерные технологии контрольно-измерительных приборов» (ICET), которая дает студентам право работать технологами в энергетической, химической, биотехнологической и нефтеперерабатывающей промышленности.