ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92
Компрессор или турбина что лучше выбрать для автомобиля: преимущества и недостатки этих агрегатов

В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространённые варианты это установка компрессора или турбины: что лучше пробуем разобраться в этой статье.

Но для начала разберёмся с принципами работы, плюсами и минусами данных улучшений для двигателя.

Содержание

Принцип работы компрессора

Существуют объёмные нагнетатели, они подают воздух в двигатель равными порциями независимо от скорости, что даёт преимущества на низких оборотах.

Нагнетатель

Компрессоры внешнего сжатия, очень хорошо подходят там, где требуется много воздуха на низких оборотах. Минус, это то, что давления он сам не создаёт и может создать обратный поток. Его сжатие имеет довольно низкий КПД.

Компрессоры внутреннего сжатия довольно хороши на высоких оборотах и имеет намного меньший эффект обратного потока. Из-за высоких требований к изготовлению имеют высокую цену, а при перегреве имеют шанс заклинивания.

Динамические нагнетатели работают при достижении, определённых оборотов, но зато с большой эффективностью.

Компрессоры работают от коленчатого вала двигателя с помощью дополнительного привода. И поэтому обороты компрессора зависят от оборотов двигателя.

Видео: устройство и принцип работы винтового компрессора.

Так, переходим к турбо-наддуву, чтобы определиться, что лучше компрессор или турбина.

Принцип работы турбины

Турбина работает за счёт энергии отработавших газов. Турбокомпрессор — это комбинирование турбины и центробежного компрессора.

Выхлопные газы с большей скоростью вращают колесо турбины на валу, а в другом конце вала находится центробежный насос, который нагнетает больше воздуха в цилиндры.

Чтобы охладить сжатый турбиной воздух, используют дополнительный радиатор — интеркулер.

Недостатки компрессора и турбины

Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё же имеет свои минусы:

  • турбина — это стационарное устройство и требует полную привязку к двигателю;
  • на малых оборотах она не даёт большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;
  • переход с малых оборотов до высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы.

В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.

Что же лучше — компрессор или турбина

С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как в отличие от турбины, компрессор независимый агрегат.

Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь. А что бы настроить компрессор не нужно больших усилий, или каких либо профессиональных знаний, всё настраивается топливными жиклёрами.

Помимо всего, турбо-наддув довольно сильно нагревается, из-за своей особенности, развивать очень высокие обороты.

У приводных нагнетателей (компрессор), давление не зависит от оборотов и поэтому автомобиль очень чётко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Ещё они очень просты в своей конструкции.

Но есть недостатки и у компрессоров, моторы оборудованные нагнетателями с механическим приводом имеют большой расход топлива и меньший КПД, в сравнении с турбиной.

Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же требуется для её установки, немало дополнительного оборудования. Компрессору же, нужен только дополнительный привод.

Видео: как работает турбина и компрессор.

В любом случае решать вам, что лучше компрессор или турбина, взвесьте все положительные и отрицательные качества, и сделайте правильное решение!

Загрузка...
Тюнинг двигателя: турбина или компрессор, что лучше установить?

Профессионалы автомобильного мира, и простые автолюбители знают о том, что двигатель с большим рабочим объёмом, выдает большую мощность по сравнению с малолитражными движками. Двигатель с малой кубатурой, не может дать автомобилю большой прирост мощности в силу своей слабости :).

Над тем, что сделать, чтобы малокубатурный двигатель давал мощности больше, задумывались давно. И вот, на заре развития авто-тюнинга, изобретатели придумали установку в двигатель дополнительного агрегата – компрессора.

Появилась возможность, задувать в камеру сгорания малокубатурного двигателя больше воздуха, что в свою очередь влечёт к обогащению топливной смеси кислородом и, как следствие, к увеличению мощности двигателя. Практически одновременно с компрессором стали использовать и турбину, все с той же целью - задуть в камеру сгорания больше кислорода и обогатить топливную смесь.

То есть цель использования турбины и компрессора одна и та же.

Забегая вперед, сразу оговоримся, что и турбина, и компрессор впоследствии зарекомендовали себя очень хорошо. Наибольшее распространение получила все же турбина, поскольку имеет более высокий КПД (коэффициент полезного действия) и позволяет экономить топливо, но и компрессоры так же используются на современных автомобилях.

Особенно эффективна турбина на дизельных двигателях, поэтому почти все современные дизельные движки имеют приставку "турбо".

В чем основное отличие турбины от компрессора?

Главное отличие турбины от компрессора в том, что в этих устройствах используются разные источники привода. Компрессор работает от вала двигателя и представляет собой отдельную, самостоятельную механическую единицу, а турбина приводится в работу энергией выхлопных газов и жестко привязана к двигателю.

Турбина, весьма эффективна для обогащения топливной смеси кислородом, но в ней, есть существенные неудобство – она стационарное устройство, требующее плотной привязки к двигателю (подвода масла под давлением). Турбина - сложное и дорогое устройство.

Компрессор гораздо проще в эксплуатации, требует минимальных усилий по обслуживанию – он независимый агрегат и этим все сказано.

Турбонаддув, весьма заманчив, но не стоит забывать, что любые турбины дорогие, из-за своих технологических характеристик: устройство сделано так, что требует дополнительных механизмов, например выпускной коллектор. В настройке она под силу только специалисту высокого уровня, который в состоянии чутко настроить работу для обеспечения оптимального состава топливной смеси.

Компрессор же удобен тем, что его настройка по силам любому человеку мало-мальски разбирающемуся в карбюраторах. Он достаточно легко настраивается посредством топливных жиклеров.

Для сравнения ещё один пункт: турбина вместе с установкой в двигатель Вам обойдётся не меньше 500 условных единиц, когда как компрессор стоит всего 150 условных единиц. Прирост мощности от такого тюнинга составляет в районе 20-30 % от начальной мощности двигателя.

Есть и еще одна очень существенная разница в работе этих устройств, которая так же может оказать влияние на выбор, что установить на автомобиль, турбину или компрессор...

Эта разница в том, в каком диапазоне оборотов двигателя работает устройство. И тут очевидно, что в этом компоненте компрессор будет выигрывать у турбины, поскольку компрессор может выполнять свою функцию даже на низких оборотах двигателя.

Турбине же требуется высокое давление выхлопных газов, которые образовываются только после достижения двигателем определенных оборотов. Раньше турбины начинали свою работу только с 4000 об/мин, но современные турбины значительно эффективнее и могут работать эффективно при более низких оборотах.

Что означает эта разница в работе компрессора и турбины? Автомобиль с компрессором будет значительно эффективнее разгоняться с самого старта. Автомобиль же с турбиной начинает разгон не очень шустро (наблюдается эффект турбоямы), но при достижении определенных оборотов следует резкий подхват и ускорение.

Какие из всего этого можно сделать выводы? Если Вы большой любитель скорости – а, вероятно, таких авто владельцев большинство, – смело устанавливайте компрессор в двигатель вашего авто, если у вас бензиновый двигатель. Если же у вас дизель, то, пожалуй, лучше использовать турбину.

Компрессор или турбина - что лучше? Особенности нагнетателей

С каждым годом автопроизводители стараются улучшить не только дизайн, но и технические характеристики машин. Доработки касаются всех аспектов, в том числе и двигателя. Сейчас уже несколько десятилетий на многие авто устанавливаются различные типы нагнетатели. Они призваны улучшить мощность и крутящий момент мотора. Существует два типа нагнетателей. Это компрессор и турбина. Что лучше? Разница, плюсы и минусы обоих агрегатов – в нашей статье.

механический компрессор или турбина что лучше

Назначение

Как мы уже сказали ранее, эти устройства призваны улучшить технические характеристики двигателя. Их функция заключается в принудительном нагнетании воздуха во впускной коллектор ДВС. Кислород попадает в камеру в больших объемах, за счет чего увеличивается отдача и коэффициент полезного действия. Но чтобы разобраться, что лучше – компрессор или турбина, рассмотрим каждый механизм по отдельности.

Особенности компрессора

Это механический нагнетатель, который бывает нескольких типов:

  • Винтовой.
  • Роторный.
  • Центробежный.

Компрессоры стали устанавливать на автомобили задолго до появления турбин – примерно в 50-60-х годах прошлого века. Сейчас же подобные агрегаты практически не используются. Последними производителями, которые устанавливают компрессоры, является «Мерседес» и «Ренж Ровер».

механический компрессор

Плюсы и минусы

Что лучше – компрессор или турбина? Автомобили с компрессором имеют несколько плюсов:

  • Надежность. Устройство подобного механизма очень простое, а потому поломки практически исключены.
  • Отсутствие провалов при резком разгоне.
  • Отсутствие необходимости в дополнительном охлаждении и смазывании.
  • Низкая вероятность перегрева.
  • Большой ресурс двигателя.

Отвечая на вопрос, что лучше – компрессор или турбина, стоит рассмотреть и недостатки первого механизма. Главный минус заключается в низкой производительности компрессора. Так, агрегат может увеличить мощность не больше, чем на 10 процентов. На сегодняшний день это очень маленький показатель, ради которого производители не решаются усложнять конструкцию авто и делать его дороже.

А все потому, что приводится в действие механизм благодаря шкиву коленчатого вала. То есть эффективность компрессора напрямую зависит от вращения шкива. А так как обороты каждого двигателя ограничены, КПД механического нагнетателя не будет слишком высоким.

Особенности турбонагнетателя

Что лучше – компрессор или турбина? Теперь рассмотрим особенности турбонагнетателя. Подобный механизм не зависит от коленвала. Он работает по другому принципу.

компрессор или турбина что лучше на ваз

Крыльчатка вращается за счет хода выхлопных газов. В турбине есть холодная и горячая часть. Газы двигаются сквозь последнюю, заставляя работать крыльчатку холодной части. Количество оборотов в минуту у нее в разы больше, чем у механического нагнетателя. Отсюда и производительность. Как показывает практика, за счет наддува можно увеличить мощность до 40 процентов, практически без потери ресурса.

Таким образом, главное преимущество турбины – это ее производительность. Вдобавок, есть возможность чип-тюнинга, что позволяет увеличить мощность мотора еще на пару процентов. Но недостатки очевидны.

Так как возрастает мощность двигателя, растет и нагрузка на кривошипно-шатунный механизм. Из этого следует, что детали должны быть надежными. Но не всегда это так, особенно на чипованных ДВС. Часто КШМ не выдерживает таких нагрузок, а потому ресурс мотора снижается в разы.

Нормой для турбированных двигателей считает ресурс в 150 тысяч километров (если брать во внимание современные TSI). Также турбина часто любит подъедать масло. Его расход составляет от одного литра на 10 тысяч километров (и это на исправном двигателе). Вдобавок, масло должно быть высокого качества. Иначе ресурс двигателя будет еще меньше.

компрессор или турбина что лучше разница

У двигателей с компрессором таких проблем нет. Они не требуют масла и не так нагружают двигатель. Соответственно, любой компрессорный мотор будет ресурснее турбированного.

Но, как показывает статистика, все больше производителей предпочитают использовать именно второй тип наддува. Особенно это касается дизельных агрегатов. Они имеют более прочное строение, а рабочие обороты не такие высокие, как у бензиновых. Однако, спустя 250 тысяч километров, и с ними случаются проблемы.

Что лучше выбрать?

Итак, давайте подведем итоги. Что лучше – механический компрессор или турбина? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Каждый выбирает, исходя из требований и предпочтений. Если в приоритете ресурс, стоит ограничиться компрессором и довольствоваться 10 процентами дополнительной мощности. Но если хочется максимальной отдачи, здесь выбор будет очевидным – только турбина. Однако всегда нужно помнить, что такой двигатель внезапно может «закончиться» – потребует ремонта турбины либо деталей КШМ.

Рассмотрим выбор с точки зрения тюнинга. Что лучше на ВАЗ – компрессор или турбина? Многие выбирают второй вариант, поскольку ресурс вазовских движков и так незначительный.

Чем отличается турбина от компрессора и что лучше?

Увеличение мощности автомобиля — тема не новая, но всегда актуальная. Чтобы решить эту проблему у автовладельца есть два варианта — установить компрессор или турбину. Оба устройства призваны увеличить продуктивность работы двигателя, но каждое имеет свою нюансы и особенности. Ниже рассмотрим, чем отличается турбина от компрессора и установка какого именно устройства будет нужна в конкретных случаях.

Немного теории

Для начала стоит разобраться, каким именно способом увеличивается мощность силового агрегата. Сперва банальное описание, как функционирует ДВС: работает он на воздушно-топливной смеси, которая воспламеняется и сгорает в цилиндрах, обеспечивая мотор необходимой энергией для работы. Смесь состоит из двух компонентов — воздуха и топлива (дизель или бензин).

Для эффективного сгорания топливо-воздушной смеси в цилиндрах требуется определенное количество топлива и определенное количество воздуха. И если с подачей большего количества топлива особых проблем нет, то загнать в цилиндр больше воздуха уже не так просто.

Для решения этой задачи может использоваться турбина или компрессор, которые мы и рассматриваем в данной статье. И хотя оба этих устройства нагнетают воздух в двигатель, работают они по совершенно разным принципам.

Компрессор

Это устройство нагнетания воздуха механического типа, оно появилось раньше турбин, но до сих пор используется как производителями автомобилей, так и тюнинговыми автосервисами. Компрессор монтируется, можно сказать, «рядом с мотором» и напрямую не вмешивается в его конструкцию.

Существует три типа компрессоров: центробежный, роторный и винтовой. Основное отличие между ними заключается в способе сжатия воздуха и его подаче на впуск двигателя.

центробежный, роторный и винтовой компрессор

Принцип работы центробежного, роторного и винтового компрессора

Центробежный компрессор — это крыльчатка, которая вращается с большой скоростью и нагнетает воздух в корпус компрессора. Скорость вращения может достигать 50-60 тысяч оборотов в минуту. При этом воздух, который попадает в центральную часть крыльчатки, смещается к ее краю под действием центробежной силы. В результате воздух выходит из крыльчатки с высокой скоростью, но под низким давлением. Дальше, для повышения давления воздуха используется диффузор, который состоит из расположенных вокруг крыльчатки лопаток. Эти лопатки преобразуют быстрый поток воздуха с низким давлением в медленный поток воздуха, но большим давлением. Данный тип компрессора является самым распространенным и самым эффективным.

Роторный компрессор состоит из двух кулачковых валов, которые вращаются и нагнетают воздух во впускной коллектор. Роторные компрессоры, отличаются большими размерами и располагаются непосредственно над двигателем.

Винтовой компрессор состоит из двух роторов, похожих на набор червячных передач. В результате их движения воздух оказывается  между лопастями, таким образом он сжимается и подается на впуск двигателя. Винтовой ротор требует высокой точности при производстве, поэтому он достаточно дорогой.

Какой бы не была конструкция компрессора, он всегда навешивается на ременную передачу коленчатого вала, а значит для сжатия воздуха он использует энергию самого двигателя.

Плюсы компрессора:

  • требует минимального сервисного обслуживания;
  • долгий срок службы, чаще всего хватает на весь период пользования автомобилем;
  • нет вмешательства в строение двигателя;
  • не требует моторного масла для смазки;
  • эффективно работает на низких оборотах;

Минусы компрессора:

  • мощность заметно ниже, чем у турбины;

Турбина

принцип работы турбины

Принцип работы турбины

В отличие от компрессора, турбина «встраивается» в двигатель, использует его масло и функционирует от выхлопных газов, то есть происходит «вмешательство» в систему выпуска.

Принцип работы турбины следующий: газы поступают на выпуск двигателя, далее идут на горячее колесо турбины (раскручивая его), энергия вращения передаётся на холодное колесо, которое начинает быстро вращаться и нагнетать воздух на впуск двигателя.

Плюсы турбины:

  • более высокая эффективность работы;
  • использует энергию выхлопных газов;

Минусы турбины:

  • эффективно работает на высоких оборотах;
  • присутствует так называемый турболаг или задержка между нажатием на педаль газа и увеличением мощности двигателя;
  • использует моторное масло для смазки, а потому двигатель требует более частой его замены;
  • повышенный расход масла;
  • недолгий срок эксплуатации, в лучшем случае — до 200 тыс. километров;
  • высокая стоимость ремонта;
  • сложности в установке;

Фактически, главный и единственный плюс турбины — это внушительное увеличение мощности двигателя, дальше идут одни минусы. 

Читайте также: Что такое TSI двигатель.

Что лучше турбина или компрессор?

На самом деле всё зависит от того, какой именно эффект нужен автовладельцу, а это всегда строго индивидуально. Можно подвести следующие итоги.

Турбина. Даёт огромный прирост мощности двигателя, вплоть до 40%. Актуально для ралли-заездов или для поклонников стритрейсинга. Правда, придётся серьёзно потратится, как на покупку самого устройства, так и на его монтаж, настройку и техобслуживание. Плюс нужно мириться с большим расходом масла, туролагом и частыми ремонтами.

Компрессор. Подходит водителям, которым не нужна такое внушительное повышение мощности двигателя. При этом автовладелец не хочет иметь проблем с обслуживанием оборудования, поскольку компрессор используется по принципу «поставил, настроил и забыл» — его срока эксплуатации хватит на весь период пользования машиной. Да и стоимость самого устройства в разы ниже.

Похожие статьи

Турбокомпрессор или механический нагнетатель?

Многие автолюбители очень часто задаются вопросом касательно того, какое решение окажется в итоге лучшим-турбина или компрессор? Такой вопрос может возникнуть как при выборе нового автомобиля, так и при покупке машины б/у. Не менее часто с задачей такого выбора сталкиваются и любители тюнинга.

 Рекомендуем также прочесть статью о тюнинге топливной системы. Из этой статьи вы узнаете об устройстве системы, выборе форсунок и топливного насоса для форсированных двигателей.

Стоит отметить в самом начале, что оба устройства одновременно имеют как  ряд определенных преимуществ, так и недостатков. Все это однозначно влияет на конечный выбор. Отличия указанных систем заключаются не только во  внешнем виде, форме, весе, способе крепления на двигателе и габаритах, но и в главных принципах работы. Не всегда однозначно просто выявить все главные критерии при выборе того или иного устройства. Давайте разбираться в этом вопросе более подробно.

Содержание статьи

Механический нагнетатель и турбокомпрессор

Турбина представляет собой ротационный двигатель, особенностью которого является его постоянная и беспрерывная работа. Ранние попытки создать турбину предпринимались еще на заре развития человечества, но качественная реализация стала возможна только в 19 веке. Эпоха развития машиностроения позволила создать первые турбины, которые были паровыми. Турбина осуществляет преобразование кинетической энергии пара, газов или воды в полезную механическую работу. Турбины нашли свое применение во многих устройствах, а также стали неотъемлемой частью различных видов транспорта. Это касается как наземных средств передвижения,  так и морских судов наряду с воздушными летательными аппаратами.

Если говорить о компрессоре, то конструктивно устройство может иметь разные модификации и успешно применяется во многих промышленных областях. Главной его задачей становится сжатие и подача газа под давлением.

Дальнейшее развитие технологий привело к появлению своеобразного симбиоза турбины и компрессора. Разработка турбокомпрессора позволила значительно повысить КПД и мощность двигателей.

Как известно, получить максимальную мощность мотора без увеличения его объема можно при помощи принудительного нагнетания в камеру сгорания большего количества воздуха. Остается только подать больше топлива и мощность силового агрегата существенно возрастет. Как показывают приведенные в различных источниках данные, в среднем компрессор обеспечивает прибавку мощности до 50% и обеспечивает около 30% прироста крутящего момента.

Сейчас механические и турбокомпрессоры устанавливаются отдельно и даже в совокупности для увеличения мощности двигателя легковых и грузовых автомобилей. Их ставят на бензиновые и дизельные агрегаты. Данные решения являются оптимальным и наиболее экономичным вариантом прибавки «лошадей» в том случае, если нужно качественно увеличить мощность ДВС без увеличения объема цилиндров.

С этой задачей  успешно и по отдельности может справиться как полностью механический, так и турбокомпрессор. Но какое из этих решений лучше? Давайте сравним механический компрессор и турбокомпрессор.

Компрессор VS турбина

Разница между турбиной и компрессором наглядно продемонстрирована в тех отличиях, которые имеются у ряда  устройств подобного типа.

  • К основным преимуществам компрессора заслуженно относят бесперебойное и равномерное сгорание рабочей смеси. Это качественно влияет на правильность работы всего двигателя и исключает ряд неисправностей, которые могут потенциально возникнуть в процессе эксплуатации такого мотора.
  • Основным преимуществом турбины является то, что она не имеет привода от двигателя и питается от энергии выхлопных газов. Это не вызывает потери мощности. Компрессор же берет энергию от двигателя, отнимая при этом до 30% его мощности. Справедливости ради стоит добавить, что эта потеря наиболее проявляется в режиме максимальных нагрузок на ДВС.
  • Процесс установки турбины на двигатель является крайне сложным и трудоемким. Не менее сложна и настройка турбокомпрессора, которая потребует существенных финансовых затрат, установки многочисленного дополнительного оборудования и большого количества времени. Еще одним нюансом является то, что перед установкой турбокомпрессора как сам двигатель, так и в ряде случаев трансмиссию нужно существенно и основательно доработать, подготовить к таким сильно  возросшим нагрузкам. Если говорить о механическом компрессоре, то двигатель и КПП также дорабатывают, но делается это далеко не всегда, а  сама доработка может быть поверхностной.
  • Установить компрессор в подкапотное пространство и далее качественно его настроить намного проще, а еще легче произвести последующий правильный подбор параметров необходимой для нормальной работы мотора топливовоздушной рабочей смеси. Установка компрессора облегчена еще и тем, что имеются уже готовые комплекты для решения этой задачи.
  • Если турбину в автомобиле нужно настраивать только при помощи квалифицированного специалиста или самостоятельно обладать специальными знаниями, то компрессор не потребует специального оборудования, знаний и навыков. Такие особенности еще более упрощают процесс установки механического наддува.
  • Автомобильный турбокомпрессор излишне требователен к смазке и качеству ГСМ. Необходимо реализовать подвод масла под давлением, намного чаще менять указанное масло, организовать слив масла в поддон. Все это увеличивает расходы на последующее содержание авто и на работы по установке турбонаддува. Межсервисные интервалы по замене масла заметно сокращаются. Если не обслуживать турбомотор с завидной регулярностью, тогда машина относительно быстро ответит неисправностями и дополнительными проблемами. Компрессор в этом плане намного менее требователен к качеству топлива и ГСМ.
  • За турбиной требуется особый уход. Решение подразумевает целый список периодических процедур по обслуживанию. Механическому компрессору же главное обеспечить только чистоту поступающего воздуха, да и то применительно к кулачковым и шнековым решениям.
  • Турбина демонстрирует негативный эффект на низких оборотах, который называется «турбояма». При низком количестве оборотов от турбины ожидать чудес вовсе не стоит. Только средние и максимальные обороты позволяют добиться полной отдачи от силовой установки. В режиме повседневной эксплуатации в городе это не всегда удобно.

Автовладелец вполне может приобрести турбины новейшего поколения, которые лишены в большей мере такого недостатка и не так сильно зависят от оборотов ДВС, но и сумма итоговых затрат после покупки и доработок будет внушительной. Компрессор по своей производительности не зависит от оборотов машины и выходит на наддув при низких оборотах, обеспечивая при этом прогнозируемую мощность при любой скорости.

  • Компрессор представляет собой отдельное и независимое устройство в конструкции всего ДВС, что упрощает процесс его демонтажа, обслуживания и проведения ремонтных работ. Обслуживать компрессор относительно просто, так что намного более доступно получить качественный, менее затратный и квалифицированный ремонт элемента в случае необходимости.
  • К плюсам турбины можно заслуженно отнести более высокие обороты сравнительно с компрессором. Но и уровень нагрева турбонаддува намного выше, а перегревается турбина  заметно быстрее. Это негативно сказывается на всей работе и состоянии двигателя. Износ мотора при повышенных температурных режимах повышается, а также существенно возрастают требования к системе охлаждения ДВС.
  • Компрессор выходит на эффективный показатель практически сразу же после момента запуска двигателя. В этом заключается его безусловное преимущество. Турбина же на низких оборотах работать не будет. При этом не стоит забывать о том, что компрессор отнимает мощность у двигателя, а вот турбина не снимает с мотора часть мощности от дополнительной нагрузки.
  • К минусам компрессора однозначно относится повышенный расход топлива по сравнению с турбинами. КПД компрессора также заметно меньше. В плане топливной экономичности турбина в автомобиле представляется лучшим вариантом.
  • От двигателя компрессор приводится в действие приводным ремнем или цепью, что требует периодического обслуживания элемента. Если говорить о турбине, то затраты на её обслуживание по сравнению с уходом за компрессором все равно намного больше.
  • Подобрать компрессор или готовый комплект установки в свободной продаже однозначно проще и легче. На современном рынке представлен широкий выбор компрессоров различного типа. Выбор турбин сильно ограничен по сравнению с аналогичным выбором компрессоров.
  • Высококачественная современная турбина в ряде случаев стоит дороже механического компрессора. Несмотря на это, большинство автомобилей оснащаются именно турбонаддувом, так как турбина намного качественнее повышает производительность ДВС.

Что получается в итоге

  1. Компрессор обеспечивает более правильную и стабильную работу двигателя во всех режимах работы, продлевается долговечность мотора;
  2. Турбина не отнимает процент общей мощности ДВС;
  3. Компрессор проще установить и настроить;
  4. Турбина потребует организации подвода и слива масла;
  5. Компрессор имеет постоянную отдачу, а турбина зависит от оборотов ДВС;
  6. Турбина потребует регулярной диагностики и обслуживания, компрессор проще обслуживать;
  7. Компрессор потребляет больше топлива и демонстрирует меньший показатель КПД сравнительно с турбиной;
  8. Турбина устанавливается в двигатель с доработками, компрессор же представлен полностью отдельным устройством и обеспечивает простоту при монтаже;
  9. Турбина предоставляет лучшие показатели на высоких и максимальных оборотах и пиковых скоростных режимах; Компрессор выделяется подхватом в самом «низу»;
  10. Компрессор можно свободно подобрать и приобрести, причем сделать это можно практически под любую модель авто, а вот выбор турбин заметно ограничен;
  11. Стоимость компрессора и его установки получается более доступной по сравнению с турбиной;

Как вы уже поняли из всего вышесказанного, установка любого типа компрессора является не самой простой задачей. Перед установкой стоит тщательно взвесить все «за» и «против» относительно каждого из доступных решений по обеспечению наддува, а также просчитать необходимые итоговые показатели мощности в соответствии с поставленной задачей.

Сегодня же оптимальным можно считать систему двойного наддува, когда на одном моторе задействованы механический компрессор и турбонаддув одновременно. При этом устройства работают на разных оборотах, обеспечивая максимум эластичности и комфорта в широком диапазоне оборотов двигателя.

Читайте также

Какая разница между турбонагнетателем и нагнетателем на двигателе автомобиля?

Давайте начнем со сходства. И турбокомпрессоры, и нагнетатели называются системами с принудительной индукцией . Они сжимают воздух, поступающий в двигатель (описание работы воздушного двигателя в обычном двигателе см. В разделе «Как работают автомобильные двигатели»). Преимущество сжатия воздуха состоит в том, что он позволяет двигателю набивать больше воздуха в цилиндр. Чем больше воздуха, тем больше топлива можно залить, так что вы получаете больше энергии от каждого взрыва в каждом цилиндре.Двигатель с турбонаддувом и турбонаддувом вырабатывает больше энергии, чем тот же двигатель без зарядки.

Типичное усиление турбокомпрессора или нагнетателя составляет от 6 до 8 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм). Поскольку нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 фунта на кв. Дюйм, вы можете видеть, что в двигатель поступает на 50 процентов больше воздуха. Следовательно, вы ожидаете получить на 50% больше энергии. Однако это не совсем эффективно, поэтому вы можете получить улучшение от 30 до 40 процентов.

Ключевым отличием турбонагнетателя от нагнетателя является его источник питания . Что-то должно обеспечивать питание для запуска воздушного компрессора. В нагнетателе имеется ремень , который соединяется непосредственно с двигателем. Он получает энергию так же, как водяной насос или генератор переменного тока. Турбокомпрессор, с другой стороны, получает мощность от потока выхлопных газов . Выхлоп проходит через турбину, которая, в свою очередь, вращает компрессор (подробности см. В разделе «Как работают газотурбинные двигатели»).

В обеих системах есть компромиссы. Теоретически, турбонагнетатель более эффективен, потому что он использует «потерянную» энергию в потоке выхлопных газов для своего источника энергии. С другой стороны, турбокомпрессор создает некоторое противодавление в выхлопной системе и имеет тенденцию обеспечивать меньшее усиление, пока двигатель не будет работать на более высоких оборотах. Нагнетатели проще в установке, но, как правило, стоят дороже.

,

Как работают 4 типа турбинных двигателей

Жить с полетной палубы

Газовые турбинные двигатели прошли долгий путь с 1903 года. Это был первый год, когда газовая турбина производила достаточно мощности, чтобы поддерживать свою работу. Проект был выполнен норвежским изобретателем Эгидусом Эллингом, и он произвел 11 лошадиных сил, что было огромным подвигом в то время.

В наши дни газотурбинные двигатели бывают всех форм и размеров, и большинство из них производят , что на больше, чем 11 лошадиных сил.Здесь представлены 4 основных типа турбинных двигателей, а также плюсы и минусы каждого.

1) Турбореактивный двигатель

Heinkel He 178, первый в мире турбореактивный самолет

турбореактивные двигатели были первыми изобретенными типами газотурбинных двигателей. И хотя они выглядят совершенно иначе, чем поршневые двигатели в вашем автомобиле или самолете, они работают по одной и той же теории: впуск , компрессия, мощность, выпуск .

Как работает турбореактивный двигатель?

Турбореактивные двигатели работают, пропуская воздух через 5 основных секций двигателя:

Шаг 1: Воздухозаборник
Воздухозаборник представляет собой трубу перед двигателем.Забор воздуха может выглядеть просто, но это невероятно важно. Задача впуска - плавно направлять воздух в лопатки компрессора. На низких скоростях он должен минимизировать потери воздушного потока в двигатель, а на сверхзвуковых скоростях он должен замедлять воздушный поток ниже Маха 1 (воздух, поступающий в турбореактивный двигатель, должен быть дозвуковым, независимо от того, насколько быстро летит самолет ).

Шаг 2: Компрессор
Компрессор приводится в действие турбиной в задней части двигателя, и его работа заключается в сжатии поступающего воздуха, что значительно увеличивает давление воздуха.Компрессор представляет собой серию «вентиляторов», каждый из которых имеет все меньшие и меньшие лопасти. Когда воздух проходит через каждую ступень компрессора, он становится более сжатым.
Шаг 3: Камера сгорания
Далее идет камера сгорания, где волшебство действительно начинает происходить. Воздух высокого давления объединяется с топливом, и смесь воспламеняется. Когда топливно-воздушная смесь горит, она движется через двигатель к турбине. Турбореактивные двигатели работают очень обедненно, приблизительно с 50 частями воздуха на каждую 1 часть топлива (большинство поршневых двигателей работают в диапазоне от 6 до 1 до 18 до 1).Одна из главных причин, по которой турбины работают в таком наклоне, заключается в том, что для охлаждения турбореактивного двигателя необходим дополнительный поток воздуха.
Шаг 4: Турбина
Турбина - это еще одна серия «вентиляторов», которые работают как ветряная мельница, поглощая энергию высокоскоростного воздуха, проходящего через нее. Лопатки турбины соединены с валом и вращают его, который также соединен с лопатками компрессора в передней части двигателя. «Круг жизни» турбореактивного двигателя почти завершен.

Шаг 5: Выхлоп (он же «Я отсюда!»)
Высокоскоростная сгоревшая топливно-воздушная смесь выходит из двигателя через выпускную форсунку.Когда высокоскоростной воздух выходит из задней части двигателя, он создает тягу и толкает самолет (или все, к чему он прикреплен) вперед.

Турбореактивный вынос:

  • Плюсы:
    • Относительно простой дизайн
    • Способный к очень высоким скоростям
    • Занимает мало места
  • Минусы:
    • Высокий расход топлива
    • Громко
    • Плохая производительность на низких скоростях

2) Турбовинтовой двигатель

Жить с полетной палубы

King Air с турбовинтовыми двигателями

Следующие три типа турбинных двигателей - это все формы турбореактивного двигателя, и мы начнем с турбовинтового двигателя.Турбовинтовой двигатель представляет собой турбореактивный двигатель, соединенный с пропеллером через систему зацепления.

Как работает турбовинтовой двигатель?

Шаг 1 : турбореактивный двигатель вращает вал, который соединен с коробкой передач

Шаг 2 : коробка передач замедляет вращение, а самая медленная передача соединяется с винтом

Шаг 3 : Пропеллер вращается по воздуху, создавая тягу точно так же, как ваша Cessna 172

Разборка турбовинтового двигателя:

  • Плюсы:
    • Очень экономичный
    • Наиболее эффективен на средней скорости между 250-400 узлами
    • Наиболее эффективен на средних высотах от 18 000 до 30 000 футов
  • Минусы:
    • Ограниченная прямая скорость полета
    • Системы передачи тяжелы и могут сломаться

3) Турбовентиляторный двигатель

Жить с полетной палубы

Некоторые широкофюзеляжные турбовентиляторные двигатели могут производить более 100 000 фунтов тяги.

Турбовентиляторы

объединяют лучшее из обоих миров между турбореактивными двигателями и турбовинтовыми двигателями.И вы, вероятно, увидите эти двигатели, когда отправитесь в аэропорт на следующий рейс.

Как работает турбовентилятор?

Турбовентиляторы работают, прикрепляя канальный вентилятор к передней части турбореактивного двигателя. Вентилятор создает дополнительную тягу, помогает охлаждать двигатель и снижает уровень шума двигателя.

Шаг 1 : Входящий воздух делится на два отдельных потока. Один поток обтекает двигатель (обводной воздух), а другой - через сердечник двигателя.

Шаг 2 : Обводной воздух проходит вокруг двигателя и ускоряется канальным вентилятором, создавая дополнительную тягу.

Шаг 3 : Воздух проходит через турбореактивный двигатель, продолжая создавать тягу.

Турбофан вынос:

  • Плюсы:
    • Экономия топлива
    • тише турбореактивных
    • Они выглядят потрясающе
  • Минусы:
    • тяжелее турбореактивных двигателей
    • Большая лобовая площадь, чем у турбореактивных двигателей
    • Неэффективно на очень больших высотах

турбовентилятор Pratt & Whitney F100 с форсажной камерой на F-16

4) Турбовальный двигатель

Вертолет Bell 206 с турбовальным двигателем

Турбовальные двигатели

в основном используются на вертолетах.Самое большое различие между турбовальными и турбореактивными двигателями заключается в том, что турбовальные двигатели используют большую часть своей мощности для вращения турбины, а не для создания тяги в задней части двигателя.

Как работает турбовальный вал?

Турбовальные валы - это, по сути, турбореактивный двигатель с большим валом, соединенным с задней его частью. А поскольку большинство этих двигателей используются на вертолетах, этот вал соединен с лопастью ротора.

Шаг 1 : Двигатель по большей части работает как турбореактивный двигатель.

Шаг 2 : Приводной вал, прикрепленный к турбине, приводит в действие трансмиссию.

Шаг 3 : коробка передач передает вращение от вала к лопасти ротора.

Шаг 4 : Вертолет с помощью неизвестных и магических средств способен летать по небу.

Вывод турбовального вала:

  • Плюсы:
    • Отношение мощности к весу намного выше, чем у поршневых двигателей
    • Обычно меньше поршневых двигателей
  • Минусы:
    • Громко
    • Зубчатые передачи, соединенные с валом, могут быть сложными и выходить из строя

4 типа двигателей, основанных на одной базовой концепции

Газотурбинные двигатели прошли долгий путь за последние 100 лет.И хотя турбореактивные двигатели, турбовинтовые турбовентиляторы, турбовентиляторы и турбовалы имеют свои различия, они по сути производят мощность одинаково: впуск, сжатие, мощность и выхлоп.


Станьте лучшим пилотом.
Подпишитесь, чтобы получать последние видео, статьи и тесты, которые сделают вас умнее, безопаснее пилота.


,

Газотурбинные двигатели - PetroWiki

Размеры газовых турбин варьируются от микротурбин мощностью <50 л.с. (37,3 кВт) до крупных промышленных турбин мощностью> 250 000 л.с. (190 кВт). Эта страница посвящена газотурбинному двигателю, различиям между типами турбин и пунктам, которые следует учитывать, когда они применяются в качестве основного двигателя.

Процесс

Как показано в Рис. 1 и Рис. 2 , «открытый» цикл Брайтона является термодинамическим циклом для всех газовых турбин.Этот цикл состоит из:

  • Адиабатическое сжатие
  • Нагрев постоянным давлением
  • Адиабатическое расширение

Газовая турбина состоит из следующих компонентов:

  • Воздушный компрессор
  • Камера сгорания
  • Силовая турбина, которая вырабатывает энергию для привода воздушного компрессора и выходного вала
  • Рис. 1 - Упрощенная схема газовой турбины простого цикла.

  • Рис. 2 - Типичный «открытый» цикл Брайтона для газовых турбин.

Воздух поступает на вход компрессора в условиях окружающей среды (точка 1), сжимается (точка 2) и проходит через систему сгорания, где он объединяется с топливом и «запускается» до максимальной температуры цикла (точка 3). Нагретый воздух расширяется через секцию турбины газогенератора (между точками 3 и 5), где энергия рабочего тела извлекается для выработки энергии для привода компрессора, и расширяется через силовую турбину для привода нагрузки (точка 7) ,Затем воздух выпускается в атмосферу. Пусковая система используется для того, чтобы воздушный компрессор работал на достаточной скорости, чтобы подавать воздух для сгорания вместе с топливом, впрыскиваемым в камеру сгорания. Цикл сгорания с непрерывным горением турбины в сочетании с непрерывным вращением ротора турбины обеспечивает практически безвибрационную работу, а также меньшее количество движущихся частей и точек износа, чем у других первичных двигателей.

Рассмотрение проекта и эксплуатация

Максимальная температура цикла, TRIT

Выходная мощность газовой турбины может быть увеличена путем увеличения максимальной температуры цикла.Максимальная температура цикла обозначается TRIT, что обозначает температуру на входе ротора турбины. API 616 определяет номинальную температуру обжига как вычисленную поставщиком температуру на входе турбины (TIT) непосредственно перед ротором турбины первой ступени для непрерывной работы при номинальной выходной мощности. TRIT рассчитывается непосредственно перед ротором турбины первой ступени и включает рассчитанные эффекты охлаждения воздуха и падения температуры на лопатках статора первой ступени.

Воздушный поток

Выходная мощность газовой турбины также может быть увеличена путем увеличения массового расхода воздуха через газовую турбину.Геометрия газовой турбины, в частности компрессора, и скорость компрессора определяют основной массовый расход воздуха. Увеличение потока требует увеличения скорости, которая ограничена максимальной скоростью непрерывного хода любой конкретной конструкции. При заданной скорости увеличение плотности воздуха на входе увеличивает массовый расход воздуха. Плотность воздуха на входе увеличивается непосредственно при атмосферном давлении и обратно пропорционально температуре окружающей среды.

Основными параметрами, влияющими на выходную мощность, являются скорость и TRIT для любой заданной механической / аэродинамической конструкции.Увеличение любого из этих параметров увеличивает выходную мощность газовой турбины. Скорость и температура могут диктоваться желаемой выходной мощностью и скоростью нагрева в пределах ограничений, налагаемых следующими факторами:

  • Жизнь компонентов
  • Стоимость
  • Техническая осуществимость

Ограничения скорости

По мере увеличения скорости газовой турбины центробежные силы на вращающихся компонентах увеличиваются. Эти силы увеличивают нагрузку на вращающиеся компоненты, особенно следующие:

  • Диски
  • Лезвия
  • Крепление лезвия к диску
Материалы компонентов

имеют пределы напряжений, которые прямо пропорциональны их пределам скорости и не должны превышаться.Таким образом, максимальная непрерывная скорость вращающегося элемента является функцией:

  • геометрия ротора
  • Свойства материала компонента
  • Факторы безопасности конструкции

Это максимально допустимая скорость для непрерывной работы.

Температурные ограничения

Одним из способов увеличения выходной мощности является увеличение расхода топлива и, следовательно, TRIT. При увеличении TRIT компоненты горячей секции работают при более высоких температурах металла, что сокращает время между проверками (TBI) газовой турбины.Поскольку срок службы материалов горячего сечения ограничен напряжением при высокой температуре, существуют ограничения на максимальные температуры для данного TBI. Срок службы материала быстро уменьшается при более высоких температурах. TBI является функцией времени в TRIT и скорости изменения TRIT во время переходных процессов, таких как запуск. Предел ползучести или разрушения под напряжением определяется свойствами материала в зависимости от уровня напряжения и рабочей температуры.

Рейтинг по баллу

Может быть установлен рейтинг для определения производительности газовой турбины для заданных условий окружающей среды, потерь в воздуховоде, топлива и т. Д.

Международная организация по стандартизации определяет свои стандартные условия как:

  • 59 ° F
  • 1,013 бар
  • относительная влажность 60% без потерь

Это стало стандартным рейтингом для сравнения турбин различных производителей и конструкций.

Рейтинг сайта

Рейтинг площадки - это заявление об основных характеристиках газовой турбины при определенных условиях площадки, в том числе:

  • Температура окружающей среды
  • Высота
  • Потери давления в воздуховоде
  • Контроль выбросов
  • Топливная композиция
  • Вспомогательная коробка отбора мощности
  • Компрессор вытяжной воздушный
  • Уровень выходной мощности

Например, повышение температуры окружающей среды снижает выходную мощность со скоростью, на которую влияет конструкция газовой турбины.

Температура воздуха на входе

Рис. 3 относится к температуре входящего воздуха при оптимальной скорости турбины для примера газовой турбины:

  • Выходная мощность
  • Расход топлива
  • Температура на выходе
  • Выпускной поток
  • Рис. 3 - Выходная мощность в зависимости от температуры воздуха на входе в компрессор.

Повышение эффективности турбины

Простой цикл

Большая часть механической энергии, извлекаемой из газового потока турбиной, требуется для привода воздушного компрессора, а оставшаяся часть доступна для привода механической нагрузки.Энергия газового потока, не извлекаемая турбиной, отбрасывается в атмосферу в виде тепла.

Восстановительный цикл

В рекуперативном цикле, также называемом регенеративным циклом, нагнетаемый воздух компрессора предварительно нагревается в теплообменнике или рекуператоре, источником тепла которого является выхлоп газовой турбины. Энергия, передаваемая из выхлопа, уменьшает количество энергии, которое должно добавляться топливом. В , фиг.4, , экономия топлива представлена ​​заштрихованной областью под 2-2.Три основные конструкции, используемые в стационарных рекуператорах:

  • Пластинчатый плавник
  • Оболочка и труба
  • Первичная поверхность
  • Рис. 4 - Восстановленный цикл.

Комбинированный цикл

Добавление цикла парового дна к циклу Брайтона использует тепло отработавших газов для получения дополнительной мощности, которая может использоваться при общей нагрузке, как показано в , рис. 5 , или для отдельной нагрузки.Затененная область представляет собой дополнительный подвод энергии.

Система впуска воздуха

Фильтрация воздуха на входе. Качество воздуха, поступающего в газовую турбину, является очень важным фактором при проектировании. Эффективность турбины со временем будет снижаться из-за отложений на внутреннем пути потока турбины и вращающихся лопастях. Это накопление приводит к увеличению технического обслуживания и расхода топлива. Выбор и поддержание подходящей системы фильтрации воздуха на входе для конкретных условий на месте будет влиять на скорость снижения эффективности с течением времени.

Падение давления

Очень важно минимизировать падение давления воздуха, проходящего через: Воздуховоды на входе Фильтр на входе воздуха Глушитель на входе (см. Шумоподавление ниже)

Потеря давления на атмосферном воздухе, поступающем в турбину, сильно влияет на производительность газовой турбины.

Шумоподавление

Шум, создаваемый газовой турбиной, в основном относится к высокочастотным диапазонам, которые не передаются до низкочастотных шумов, создаваемых первичными двигателями с более низкой скоростью, такими как поршневые двигатели.Большая часть высокочастотного шума, создаваемого турбиной, генерируется на входе воздуха, при этом меньшее количество поступает из выхлопной трубы. Источники шума и метод ослабления следующие:

Воздухозаборник

Впускной глушитель должен быть специально разработан с учетом профиля шума газовой турбины и требований площадки. Этот глушитель установлен во впускном воздуховоде между воздушным фильтром и впускным отверстием компрессора турбины.

Выхлоп

Выхлопной глушитель должен быть специально разработан с учетом профиля шума газовой турбины и требований площадки.Высота выхлопной трубы в сочетании с глушителем является важным фактором. Высвобождение горячих выхлопных газов настолько высоко, насколько это практически возможно, снижает измеряемый шум на уровне земли, а также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении вероятности рециркуляции горячего выхлопа обратно во впускное отверстие для воздуха. Потеря давления (противодавление) на выхлопе турбины сильно влияет на производительность газовой турбины.

Кожух / коробка передач / приводное оборудование

Шумопоглощающие кожухи могут быть установлены непосредственно над оборудованием, таким как встроенные в салазки въездные шкафы или здание, содержащее оборудование, изолированное для удовлетворения требований, или и то, и другое.

Масляный радиатор

Наиболее распространенным методом охлаждения масла является использование воздухообменников / вентиляторов. Они генерируют шум вентилятора, который можно контролировать с помощью скорости вращения вентилятора. Использование кожухотрубных кулеров для воды может быть эффективным с точки зрения шума, если имеется охлаждающая среда.

Типы газовых турбин

Конструкцию турбины

можно различить по:

  • Тип пошлины
  • Типы камер сгорания
  • Конфигурация вала
  • Степень упаковки

Виды пошлин

Авиационные турбинные двигатели

Авиационные турбинные двигатели или реактивные двигатели разработаны с очень сложной конструкцией для легкого веса специально для питания самолетов.Эти конструкции требуют максимальной мощности или тяги при минимальном весе и максимальной эффективности использования топлива. Авиационные турбины имеют подшипники качения и высокие температуры обжига, требующие экзотической металлургии. Они могут работать на ограниченном количестве видов топлива. Когда реактивный двигатель используется в промышленности, он должен быть соединен с независимой турбиной для выработки мощности на валу.

Тяжелые промышленные газотурбинные двигатели

Основные параметры конструкции тяжелых промышленных газотурбинных двигателей были разработаны на основе промышленных паровых турбин с более низкими скоростями вращения, тяжелыми роторами и корпусами большего размера, чем у реактивных двигателей, для обеспечения более длительного срока службы.Эти газовые турбины способны сжигать самый широкий спектр жидкого или газового топлива.

Легкие промышленные газотурбинные двигатели

Основные конструктивные параметры и технология, используемые в авиационных турбинах, могут быть объединены с некоторыми аспектами конструкции тяжелых промышленных газовых турбин для производства более легкой промышленной турбины с ресурсом, приближающимся к сроку службы тяжелой промышленной газовой турбины. Эти двигатели называются легкими промышленными газотурбинными двигателями.

Типы камер сгорания

Радиальная или кольцевая камера сгорания

Эта камера сгорания окружает вращающиеся детали газовой турбины и является неотъемлемой частью корпуса двигателя ( Рис.6 ). Авиационные турбины и легкие промышленные газовые турбины используют эту конструкцию.

  • Рис. 6 - Типичный разрез газовой турбины.

Банка сгорания

Это система с одним или несколькими сгораниями, которая отделена от вращающейся турбины как банки внешнего сгорания ( Рис. 7 ). Конструкции с использованием этого типа камеры сгорания могут сжигать более широкий спектр топлива.

  • Рис.7 - Типичная газовая турбина с камерой сгорания (выреза).

Конфигурация вала

Одиночный вал

Газовая турбина может иметь либо одновальную, либо двухвальную конструкцию. Одновальная конструкция состоит из одного вала, соединяющего воздушный компрессор, газогенераторную турбину и силовую турбину как один вращающийся элемент ( Рис. 1 ). Эта конструкция лучше всего подходит для применений с постоянной скоростью, таких как управление электрическими генераторами с постоянной частотой.

Двухвальный

Двухвальная конструкция имеет воздушный компрессор и генератор газа на одном валу и силовую турбину на втором независимом валу. Такая конструкция обеспечивает гибкость скорости, необходимую для более эффективного покрытия более широкой карты производительности приводимого оборудования. Это позволяет производителю газа работать со скоростью, необходимой для выработки мощности, необходимой для приводного оборудования, такого как центробежные компрессоры или насосы. Рис. 6 показывает вид в разрезе типичной двухвальной газовой турбины.Основные компоненты включают в себя компрессор, систему сгорания, турбину для производства газа и силовую турбину. Эта конструкция включает в себя двухступенчатую газогенераторную турбину и двухступенчатую силовую турбину.

Степень упаковки

Норма для большинства газовых турбин, используемых в промышленности, состоит в том, чтобы включить газовую турбину в базовую раму / полозья со всеми компонентами, необходимыми для основного рабочего блока. Это включает в себя такие системы, как:

  • Стартовая система
  • Топливная система
  • Система смазки
  • Местное управление
  • В некоторых случаях коробка передач и приводное оборудование

Дополнительные необходимые для эксплуатации системы - это, как правило, отдельные готовые комплексные системы, которые могут быть предоставлены и настроены изготовителем турбины.В эту категорию входят такие системы, как:

  • Фильтрация / глушитель воздухозаборника
  • Маслоохладители
  • Системы дистанционного управления
  • Шумоглушители
  • Выхлопные глушители

Выхлопные выбросы

Ухудшение атмосферы газообразными загрязнителями является важной экологической проблемой. Газовая турбина с базовой конструкцией цикла обеспечивает более чистое сгорание и производит более низкий уровень загрязнения по сравнению с другими первичными двигателями, что является главным преимуществом.Загрязняющие вещества газовой турбины, которые обычно регулируются:

  • Оксиды азота
  • Угарный газ
  • несгоревших углеводородов
  • Частицы
  • диоксид серы

Решение некоторых, но не всех, этих проблем загрязнения находится в камере сгорания газовой турбины. Краткое обсуждение следует.

Оксиды азота (NO x )

Регулируются только два из семи оксидов азота: NO и NO2, которые в совокупности именуются NO x .Почти все проблемы выбросов, связанные с первичными двигателями, относятся к производству NO x и контролю NO x . Газовая турбина относительно чистая по сравнению с другими первичными двигателями. Например, газовые турбины, работающие на природном газе, обычно производят в 4-12 раз меньше NOx на единицу мощности, чем производят поршневые двигатели. Тем не менее, NOx является основным фактором, разрешающим установку газотурбинных установок.

Окись углерода (CO)

CO также находится на очень низком уровне в выхлопе турбины из-за избытка воздуха в процессе сгорания.Поэтому обычно это не проблема. Однако в некоторых районах, где уровень СО в окружающей среде чрезвычайно высок или когда для контроля NO x в газовой турбине используется закачка воды, СО может быть фактором получения разрешений.

несгоревших углеводородов (UHC)

В отличие от поршневых двигателей, которые вырабатывают значительное количество UHC, газовые турбины вырабатывают небольшое количество UHC, потому что большое количество избыточного воздуха, участвующего в процессе сгорания газовой турбины, полностью сгорает почти все углеводороды.Следовательно, выбросы UHC редко являются значительным фактором при получении экологических разрешений для газовых турбин.

частиц

Ни одна из методик измерения твердых частиц не была усовершенствована, чтобы дать значимые результаты на выхлопах газовых турбин. Это редко является фактором получения разрешений для газовых турбин, когда в газовой турбине сжигается чистое топливо.

диоксид серы (SO 2 )

Почти все оборудование для сжигания топлива, включая газовые турбины, преобразует всю серу, содержащуюся в топливе, в SO 2 .Это делает SO 2 проблемой топлива, а не проблемой, связанной с характеристиками турбины. Единственный эффективный способ контроля SO 2 - это ограничение количества серы, содержащейся в топливе, или удаление SO 2 из выхлопных газов с помощью процесса мокрой очистки.

Контроль выбросов

Необходимость соответствовать или превышать нормы выбросов, установленные федеральными, государственными и местными правилами, требует от производителей промышленных газовых турбин разработки более чистых турбин.Системы сухих выбросов были разработаны с использованием топливных форсунок с бедным премиксом, специальной технологии сгорания и средств контроля для снижения выбросов NOx и CO путем создания более низких максимальных температур пламени и более полного окисления углеводородного топлива. Все промышленные газотурбинные производства имеют сухие продукты с низким уровнем выбросов. Производительность зависит от конкретного продукта из-за различий в конструкции камеры сгорания.

Эти системы, работающие на обедненном топливе, снижают образование NOx и CO до очень низких уровней, что делает ненужным использование дорогостоящих каталитических нейтрализаторов с высокими эксплуатационными расходами для удаления NOx и CO после их образования.В зонах с высоким уровнем достижений в некоторых газовых турбинах может потребоваться использование селективных каталитических нейтрализаторов для дальнейшего снижения уровня NOx и CO. Топливом, выбранным для газовой турбины, является чистый сухой природный газ, который производит наиболее чистый выхлоп.

Отработанное тепло

Газовые турбины имеют большую часть потерь тепла от цикла, выходящего из выхлопных газов. Это тепло может быть восстановлено и использовано для повышения общего теплового кпд сгоревшего топлива. Наиболее распространенный метод использования тепла отработавших газов заключается в производстве пара.

Список литературы

Используйте этот раздел для цитирования элементов, на которые есть ссылки в тексте, чтобы показать ваши источники. [Источники должны быть доступны читателю, т. Е. Не внутреннему документу компании.]

интересных документов в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые обязательно должен прочитать читатель, желающий узнать больше.

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы размещать ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

первопроходцы

Поршневые двигатели

PEH: Prime_Movers

,
Как подобрать турбокомпрессор к вашему двигателю: пошаговое руководство

Выбор правильного турбокомпрессора для вашего двигателя требует множества факторов. Необходимы не только факты о вашем конкретном двигателе, но и не менее важно его предполагаемое использование. Наиболее важным подходом к этим соображениям является реалистичное мышление. Другими словами, если вы используете двигатель с турбонаддувом, который в настоящее время оценивается в 200 л.с. в его безнаддувной форме, вы, вероятно, хотели бы, чтобы он производил 600 л.с.Однако, это может быть нереально внутри дополнительной коллекции модификаций, которые вы намереваетесь сделать. Если вы ищете хорошее увеличение мощности для уличного вождения по всем направлениям, 50-процентное увеличение будет более реалистичным, и соответствие турбонаддува этому уровню увеличения даст более удовлетворительные результаты. Увеличение мощности на 300 процентов (от 200 до 600 л.с.) возможно во многих двигателях, но такое увеличение зарезервировано для двигателей конкурентов, которые имеют множество дополнительных модификаций, как внутренних, так и внешних, которые все работают вместе для достижения этого уровня мощности.Один из наиболее важных факторов, определяющих, какой турбокомпрессор является наиболее подходящим, - это учитывать целевую мощность. Но вы должны быть реалистами в отношении того, за что стреляете.


front_cover_image_3035sm Этот технический совет взят из полной книги, TURBO: РЕАЛЬНЫЕ МИРОВЫЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ТУРБОЧАРГЕРА. Для всестороннего руководства по всей этой теме вы можете посетить эту ссылку:
УЗНАЙТЕ БОЛЬШЕ ОБ ЭТОЙ КНИГЕ ЗДЕСЬ

Поделитесь этой статьей: Пожалуйста, не стесняйтесь поделиться этой статьей на Facebook, в форумах или с любыми клубами, в которых вы участвуете.Вы можете скопировать и вставить эту ссылку, чтобы поделиться: https://musclecardiy.com/performance/match-turbocharger-engine-step-step-guide/


Применение и предполагаемое использование автомобиля также чрезвычайно важны. Например, автомобиль с автокроссом потребовал бы быстрого повышения наддува для быстрого ускорения, тогда как автомобиль Bonneville, работающий на длинных прямых участках, больше заботится о лошадиных силах при более высоких оборотах двигателя. Инди-автомобили часто настраивают турбо для коротких и длинных треков, потому что критично, что турбо-матч оптимизирует поток при определенных скоростях двигателя и автомобиля.В приложениях тяги трактора, вероятно, будут видны самые высокие обороты двигателя в самом начале соревнования, и по мере продвижения тяги нагрузка будет постепенно увеличиваться во многом как обычный тормоз, пока двигатель не будет максимально загружен тяговыми салазками. Эти различные виды использования требуют разных турбо-матчей.

Объемная эффективность

Термин объемная эффективность, или VE, является очень важным термином и понятием для понимания. Максимизация двигателя VE повышает его потенциал для лошадиных сил и оборотов.За исключением модификаций топлива и зажигания, большинство традиционных высокоэффективных деталей двигателя послепродажного обслуживания существенно повышают VE двигателя. Принудительная воздушная индукция - все о повышении VE. Но что такое объемная эффективность?

VE двигателя - это сравнение расчетного или теоретического объемного расхода воздуха двигателя с его фактическими возможностями. Двигатель имеет фиксированное смещение, например, 300 кубических дюймов. Это смещение будет теоретически течь 300 ci каждые два оборота двигателя (четырехтактный двигатель должен вращаться дважды для всех цилиндров, чтобы завершить все четыре цикла).Теоретически, существует линейная зависимость от воздушного потока и оборотов двигателя, при которой удвоение оборотов в минуту удваивает воздух, вытесняемый двигателем. Если бы двигатель мог пропускать ровно столько воздуха во время работы, сколько теоретический расчет говорит, что это возможно, то этот VE двигателя будет иметь 100%. Однако на самом деле это случается редко.

Хотя есть некоторые двигатели, которые достигают 100% или выше VE, большинство этого не делают. Есть много факторов, которые препятствуют способности двигателя достигать 100-процентной объемной эффективности, некоторые преднамеренные, некоторые неизбежные.Например, корпус воздушного фильтра и фильтр, как правило, препятствуют потоку всасываемого воздуха, но вы не хотите эксплуатировать свой двигатель без фильтрации воздуха.

Распространенными методами, используемыми для увеличения VE в безнаддувных двигателях, являются такие, как более крупные клапаны, большее количество клапанов на цилиндр, улучшенная конструкция впускного коллектора, улучшенная синхронизация клапанов с использованием различных распределительных валов, свободно протекающие системы выпуска отработавших газов и многое другое. Но, пожалуй, самым ограничивающим фактором для VE является время.

Критическим фактором здесь является просто то, как долго впускной клапан может оставаться открытым.Расчет для 100% VE предполагает полный заряд воздуха в баллоне без учета времени. Во время фактической работы двигателя впускной клапан открывается только на короткое время. Чем выше число оборотов в минуту, тем меньше время, когда впускной клапан смещен со своего седла. Поэтому фактическое VE не является константой. Обычно это коэффициент эффективности в одном месте рабочего диапазона двигателя.

Если мы выполнили простой расчет, чтобы в реальном времени определить, как долго открывается впускной клапан, это ставит задачи, направленные на увеличение мощности.Давайте предположим, что двигатель работал при 3000 об / мин, и у него был распределительный вал, который имел продолжительность впускного клапана 230 градусов, измеренную на коленчатом валу. Впускной клапан будет открыт только на 0,0255 секунды. Сокращение времени открытия клапана обратно пропорционально частоте вращения двигателя. В этом же двигателе, работающем на скорости 6000 об / мин, впускной клапан будет открыт только наполовину или 0,0127 секунды! Как вы можете видеть, объемный КПД ограничит потенциал оборотов верхнего двигателя любой конструкции двигателя, поскольку он просто не может дышать достаточно хорошо в течение короткого периода времени, продиктованного механическими событиями.Таким образом, горячие удары работали годами, чтобы максимизировать время, которое у нас есть.

Причину, по которой турбонаддув оказывает столь существенное влияние на производительность двигателя, можно лучше понять, используя эту концепцию объемной эффективности. В двигателе с турбонаддувом время по-прежнему ограничивает продолжительность открытия впускного клапана, но если давление на впуске превышает атмосферное (повышенное), то мы можем принудительно увеличить общий объем воздуха во время открытия клапана. Качество этого воздуха улучшается для целей сгорания, потому что его плотность также была увеличена.Комбинация давления наддува и плотности воздуха компенсирует ограничивающий время аспект событий клапана и позволяет двигателям с наддувом достигать более чем 100-процентного VE. Но при максимизации общей выходной мощности даже двигатели с турбонаддувом выиграют от тех же самых конструктивных улучшений, которые были сделаны для улучшения VE на безнаддувных двигателях.


MuscleCarB

Как упомянуто выше, данный двигатель будет иметь

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о