Компрессор или турбина что лучше: Турбина или компрессор что лучше. И в чем между ними разница? Простыми словами + видео

Содержание

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.

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

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

Компрессор или турбина, что лучше?

27.12.2017 | 133 просмотра

Двигатели внутреннего сгорания с момента изобретения постоянно подвергались модернизации, тот процесс продолжается до сих пор, главной целью разработчиков конечно же является увеличение мощности и крутящего момента при сохранении стандартных размеров агрегата. Чтобы усилить мощность, не меняя размеры двигателя разработчикам было необходимо увеличить подачу воздуха и топлива в цилиндры на единицу времени.

Принудительно нагнетаемый воздух при достаточном количестве топлива усиливает силу взрыва топливно-воздушной смеси в камере сгорания, что способствует увеличению мощности агрегата. Роль нагнетателя воздуха в современных двигателях исполняет компрессор или турбина. В чем отличия одной конструкции от другой, есть ли у них недостатки или напротив преимущества перед друг другом? Для того чтобы это понять стоит подробнее разобрать принцип работы этих двух устройств.

Как работает компрессор

Есть два типа таких элементов, различаются они не только по конструкции, но и по принципу действия. Объемные нагнетатели внешнего сжатия подают воздух в камеры двигателя равными порциями при любой скорости автомобиля, это обеспечивает стабильную работу двигателя в том числе и на низких оборотах. Недостаток этих устройств состоит в том, что они сами не создают давления, а лишь нагнетают воздух во впускной коллектор поэтому имеют не высокий КПД. В такой системе вероятно образование обратного потока.

В динамических нагнетателях образование встречного потока намного менее вероятно, они соединены специальным приводом с коленчатым валом и начинают работать при достижении двигателем определенного количества оборотов. Такая система является более эффективной, но из-за сложности конструкции увеличивает стоимость автомобиля, к тому же при перегреве нагнетатель может заклинить.

Как работает турбина

Задача этого агрегата также состоит в нагнетании воздуха в камеры сгорания, турбина одинаково эффективно работает и в бензиновых и в дизельных двигателях, привод ей не нужен, колесо турбины, установленное на валу, вращают отработанные газы. Это комбинированная система, в которой помимо основного элемента, присутствует центробежный насос, в задачу которого входит нагнетание воздуха в цилиндры, для охлаждения сжатого турбиной воздуха используется отдельный радиатор — интеркуллер, такой симбиоз компрессора и турбины носит название турбокомпрессор.

Турбированными двигателями оснащаются главным образом спортивные машины, те, для которых важна скорость и внедорожники, которым необходима мощность, так, например, у статусного Jeep Grand Cherokee WK2, турбина имеется, она обеспечивает необходимую мощность двигателю этой машины для эксплуатации в сложных условиях бездорожья.

Турбина – очень эффективный инструмент для наполнения топливной смеси кислородом, она заметно увеличивает мощность двигателя, при этом помогает сохранить приемлемый показатель расхода топлива, однако у неё есть свои недостатки. По некоторым параметрам этот агрегат компрессору уступает, в частности, в отличие от него буквально «привязан» к двигателю, не обеспечивает на низких оборотах большой мощности. Также при переходе с низких оборотов на высокие у турбированных двигателей появляется эффект турбо-ямы, чем турбина мощнее, тем сильнее этот отрицательный эффект.

Надо сказать, что разработчикам в последние годы удалось создать турбокомпрессор, одинаково хорошо работающий на низких и высоких оборотах, однако такие агрегаты из-за высокой стоимости не получили пока большого распространения.

Обычный компрессор в отличие от турбины обеспечивает стабильную подачу воздуха при низких х и высоких оборотах, процесс нагнетания воздуха не зависит от их количества, поэтому при нажатии педали газа такого явления как турбо-яма не происходит, к тому же агрегат является отдельным устройством, поэтому его замена не представляет особо больших сложностей, настройка работы осуществляется путем регулировки топливных жиклеров. Настройка турбины под топливную смесь – процесс более сложный, поскольку требует подключения особого диагностического оборудования, по этой причине проводится исключительно в условиях автосервиса. Сложность конструкции и способность развивать особо высокие обороты таит в себе еще один недостаток – вероятность перегрева. Для решения этой в системе присутствует дополнительный радиатор – интеркуллер.

Компрессор имеет гораздо более простую конструкцию, стоит дешевле, соответственно, затраты на ремонт и замену будут меньшими. Объективности ради стоит сказать, что, не смотря на многие преимущества агрегат уступает турбине по нескольким существенным показателям, в частности, у двигателей, оборудованных механическими нагнетателями КПД более низкий по сравнению с турбированными, при этом расход топлива выше.

Каждый из тех, кто выбирает себе машину волен решать, что больше подходит именно ему, с какими расходами в обслуживании машины он готов смериться. Турбированные моторы отличаются от обычных атмосферников с тем же объемом большей мощностью, для тех, кому этот показатель особо важен, выбор более чем оправдан. Если в приоритете сохранение высокой мощности на низких оборотах, при этом увеличение расхода топлива в таком режиме не играет особой роли, вполне подойдет автомобиль, двигатель которого оборудован более простым в обслуживании механическим нагнетателем.

В автомобиле компрессор нужен не только для увеличения мощности двигателя, сегодня даже в бюджетные модели с обычным атмосферным двигателем устанавливаются кондиционеры, автопроизводители стараются думать о комфорте пассажиров и водителя. Не забыли они об этой нужной вещи и в Hyundai Solaris, компрессор кондиционера – это главный элемент системы, обеспечивающий живительный поток воздуха в салоне в летнюю жару. На машинах с пневматической подвеской компрессор отвечает за плавность хода.

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.

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…

Плюсы и минусы турбины и компрессора

И турбина, и компрессор решают одну задачу повышают производительность двигателя. Но выбрать между ними непросто. Ведь хочется получить одновременно и надежный агрегат, и существенный КПД. Какой из двух распространенных вариантов увеличения мощности автомобиля лучше? Чтобы ответить на вопрос, рассмотрим достоинства и недостатки турбины и компрессора на авто.

Принцип работы компрессора

Компрессор механический нагнетатель воздуха, появился раньше турбо, эффективный метод повышения мощности ДВС. Для его установки не нужно вмешиваться в устройство движка. Популярны три вида устройств наддува (отличаются способом подачи воздуха):

Роторный внутри два кулачковых вала. Небольшой прирост мощности.
Винтовой внутри два лопастных ротора. Более эффективный.
Центробежный внутри крыльчатка. Обеспечивает наибольшую прибавку мощности.

Механизм устанавливается рядом с мотором и запускается с помощью приводного ремня или цепи от коленчатого вала. Ремень или цепь оборачивают вокруг колеса, подключенного к ведущей шестеренке. Ротор компрессора захватывает воздух, сжимает его в меньшем пространстве и сбрасывает во впускной коллектор. Поскольку шестерня компрессора меньше по размерам, то и вращается с большей скоростью и соответственно подача воздуха увеличивается.

Плюсы и минусы компрессора

+ Долговечность и прочность конструкции.	‑ Не дает такой прибавки мощности, как турбина.
+ Повышает производительность на 10%.	‑ Многие модели для авто уже не производятся.
+ Не прихотлив в уходе. Может работать длительный промежуток времени.	‑ Обороты компрессора ограничены: 7 ‑ 8 тысяч, максимально 10-12 тыс. Прибавка производительности составит 10-12%.
+ Компрессор не вмешивается в двигатель. Это отдельное устройство, раскручивается только ремнями. Не нужны отработавшие газы.	‑ Потребляет до 20% общей мощности двигателя. Дает дополнительную нагрузку на мотор.
+ Без турбоямы.
+ Не работает при высоких температурах.
+ Можно монтировать самостоятельно.
+ Не расходует масло из двигателя.

Механический нагнетатель по стоимости обходится дешевле, да и ремонт компрессора будет стоить меньше.

Принцип работы турбины

Турбина сложный технологичный агрегат. Работает на энергии отработанных газов. Чтобы турбина работала, нужно соединить ее с глушителем и другими системами, а это вмешательство в строение двигателя. Ведь для смазки и охлаждения устройства наддува используется моторное масло. Выхлопы из выпускного коллектора через приемный патрубок попадают на горячую крыльчатку и раскручивают ее. Лопатки компрессора турбины, расположенного на одном валу с крыльчаткой, нагнетают давление. Холодная крыльчатка подает воздух в цилиндры принудительно и под высоким давлением. Скорость ее вращения достигает 200 240 тыс. об/мин. Больший объем топливно-воздушной смеси дает прирост мощности 25-45%. При этом габариты двигателя не изменяются.

Плюсы и минусы турбины

+ Высокая производительность ‑ 25-45% прироста мощности.	‑ Используется моторное масло для смазки турбины. Поэтому его нужно менять чаще на 30-40%.
+ Раскручивается до 200-240 тысяч оборотов. Это в 16 раз больше, чем у компрессора.	‑ Низкий ресурс ‑ 150 тыс. км.
	‑ Стоит дорого, а ремонт турбины иногда обходится в половину ее стоимости.
	‑ Работает при высоких температурах: 700-800 0С Цельсия (для дизелей) и 1000 0С (для бензиновых)
	‑ Турбине нужно давать время остыть, устанавливать турботаймеры.
	‑ Больший расход масла ‑ до 1 л на 10 тыс. км.

Поскольку есть разница в устройстве компрессора и турбины, то и во время их ремонта есть свои нюансы. Тонкости ремонта турбины Ремонт турбины сложнее и затратнее. Конструкция агрегата на первый взгляд кажется простой, но на самом деле имеет несколько нюансов:

Есть мелкие детали, которые важно правильно поставить, почистить, смазать.
Должен быть допустимый заводскими стандартами люфт ротора. Измерить его на точно, прикинув на глаз, невозможно.
Обязательна строгая балансировка всех вращающихся элементов (отдельно ротора, компрессорного колеса, турбины в сборке). Проводить балансировку желательно на специальном оборудовании с точными показателями частоты вращения.
Незначительное ослабление или перетяжка болтов приведет к дисбалансу элементов турбины и поломке.

Работа турбоагрегата зависит от исправности нескольких взаимосвязанных систем (топливной, воздушной и др), поэтому его ремонт лучше доверить специалистам. Производители устройств турбонаддува рекомендуют проводить диагностику турбины регулярно через несколько тысяч километров пробега. Тонкости ремонта компрессора Компрессор проще в эксплуатации. Он отделен от двигателя и не зависит от исправности всех сопутствующих систем. Конструкция устройства простая, детали выдерживают большие нагрузки. Механический нагнетатель не нужно проверять на специальном оборудовании. Диагностический осмотр компрессора можно проводить каждые 10 тыс. км пробега. Для этого не нужны особенные технические знания. В случае, когда вам сложно выбрать, какой автомобиль брать: с компрессором вместо турбины или наоборот, берите машину с двигателем TSI. На них нередко устанавливают оба устройства наддува.

Вернутся к списку «Статьи и новости»

Чем отличается турбина от механического компрессора

Еще будучи на школьной скамье, Вам рассказывали о том, что мощность устройства зависит от его габаритов – чем меньше по размеру механизм, чем меньшую мощность он будет выдавать. Но как же сделать так, чтобы этот принцип работал наоборот? Именно эта проблема долгое время не давала спать инженерам. Выходом из сложившейся ситуации стала установка в двигатель дополнительного устройства – компрессора. Благодаря компрессору в камеру сгорания поступало больше кислорода, от чего росло давление в поршне, а от этого увеличивалась мощность. Так же активно, как и компрессоры, стали использовать турбину, главной целью которой было обогащение горючего. Выходит, что цели у обеих устройств одинаковы, но все же разница между ними есть. Какая же?

Сфера применения и особенности эксплуатации турбины и компрессора

Для того, чтобы ответить на вопрос что же лучше – компрессор или турбина, нужно полностью разобраться в том, как устроены эти два приспособления. С конструкторской точки зрения, турбина является двигателем, который постоянно пребывает в движении за счет того, что энергия пара или жидкости преобразуется в энергию механическую. Выхлопы, которые образуются после сгорания топлива, заставляют колесо турбины вращаться по валу, на противоположном конце которого расположен центробежный насос, нагнетающий еще большое воздуха в цилиндры.

Для охлаждения сжатого турбиной воздуха необходимо использовать еще один радиатор – интеркулер. Турбины сегодня очень активно используются как основной элемент привода самых разнообразных транспортных средств (как наземных, так и воздушных, и морских). К сожалению, турбина является достаточно дорогим удовольствием, к тому же устроена она не самым простым образом, если брать во внимание два аспекта – установку в движок и подвод маслопроводов. Также к недостаткам данного механизма можно отнести и необходимость полной привязки к движку, так как турбина – устройство стационарное. К тому же на низких оборах турбина практически незаметна, результат ее работы можно заметить только на больших оборотах.

Компрессоры бывают разными, от чего могут применяться в разных областях. Прежде всего, компрессор нужен для того, чтобы сжимать и подавать воздух и другие газы под давлением. Главной целью разработки такого устройства было повышение отметки максимальной мощности двигателя за счет нагнетания большего количества воздуха в камеру сгорания. Благодаря этому в цилиндр поступает больший объем топлива, то есть двигатель будет работать с большей мощностью.

Различают компрессоры внешнего и внутреннего сжатия. Устройства первого типа отлично подходят для нагнетания большого объема воздуха на низких оборотах. Минусом такого механизма является тот факт, что подобный компрессор самостоятельно не нагнетает давление, отчего может возникнуть обратный поток. Компрессор внешнего сжатия воздействует на газ со сравнительно низким КПД.

В случае использования компрессоров внутреннего сжатия обратные потоки возникают достаточно редко. Подобные механизмы крайне эффективны при высоких оборотах, но могут заклинивать при перегревании. И компрессор, и турбина могут повысить максимальную мощность двигателя на 15 – 25%.

Сравнение турбины и компрессора

Чтобы определить, в чем заключается разница между этими двумя устройствами, нужно перечистить главные отличительные свойства как турбины, так и компрессора:

— Одно из наиболее весомых преимуществ компрессоров является непрерывность процесса сгорания топливно-воздушной смеси. От этого сильно зависит правильной работы автомобильного двигателя, а вероятность возникновения различного рода поломок сводится к минимуму;

— У турбины также есть ответный плюс – ее наличие никак не влияет на утерю лошадиных сил, а вот компрессор на подобное явление может повлиять. Но имеет смысл упомянуть в том, что это касается общей исходной мощности движка – если в машине стоит компрессор, то мощность упадет на 20%;

— Чтобы установить и настроить турбину, Вам потребуется помощь специалиста. Самостоятельно Вы не справитесь с этим достаточно сложным и требующим определенных знаний и навыков процессом. А вот чтобы установить компрессор, потратить много сил не нужно будет;

— У турбины есть один очень существенный минус – к ней необходимо часто подводить масло под давлением, а это влечет за собой дополнительные расходы на содержание машины. Если не соблюдать периодичность в проведении данной процедуры, то авто быстро сломается, от чего денег на восстановление нужно будет потратить еще больше. Подобную процедуру с компрессором проводить не нужно;

— В вопросе ухода за турбиной требуется особый подход. Дабы ее работа была правильной, придется раз в месяц ездить к специалисту, чтобы он провел диагностику;

— Турбина полностью привязана к двигателю в плане питания. Если машина дает малые обороты, то толку от турбины нет никакого. Только если выжать из машины максимум, то турбина «покажет» свою мощь. Сегодня на рынке есть такие турбины, работа которых не зависит от того, с какой скоростью двигается машина. Но такое устройство будет стоить приличную сумму;

— Компрессор работает вне зависимости от того, сколько оборотов выдает движок, его мощность фиксирована;

— Обслуживать и ремонтировать компрессор легче, так как это устройство независимо. Починить устройство сможет даже автовладелец без опыта;

— Развиваемые турбиной обороты выше, чем у компрессора. Но нагревается турбина быстрее и сильнее, поэтому под ударом оказывается двигатель автомобиля. Из-за такого явления движок может быстрее износиться;

— Компрессор начинает работать, как только запускается двигатель. В этом заключается огромное преимущество компрессора над турбиной, не работающая в случае, если машина стоит. Но вот с запуском компрессора запускается и движок, а вот под действием турбины на двигатель, наоборот, освобождается от дополнительных нагрузок;

— На работу компрессора уйдет больше горючего, нежели на работу турбины. Также коэффициент полезного действия у компрессора ниже, чем у турбины. Если говорить простым языком, то турбина работает на полную мощность, а бензин при этом не растрачивается;

— Компрессор начинает работать под воздействием механического нагнетателя – ремня. На турбину же действуют выхлопные газы, под действием которых начинают крутиться две крыльчатки, которые соединяются между собой с помощью вала;

— Количество моделей компрессоров на рынке очень велико, а вот турбин не так-то уж и много;

— Колоссальная разница в цене. За турбину придется выложить значительно больше, чем за компрессор. Именно поэтому второе устройство гораздо популярней, нежели первое.

Разница оборотов турбины и компрессора

Ранее уже упоминалось о том, что для работы компрессора достаточно минимальных оборотов, а вот турбина в таких условиях работать не будет. Зачастую, турбине нужно не менее 3500 оборотов в минуту для того, чтобы нагнать давление. Компрессор же не может расходовать горючее экономно. Когда Вы разгоняете машину, то компрессор будет работать эффективно слишком непродолжительное время.

Турбина запускается спустя немного времени, сначала будет ощущаться «яма», но через время она исчезнет. В итоге: если Вы предпочитаете быстро ездить, а Ваша машина ездит на бензине, то можете смело устанавливать компрессор и радоваться жизни. В случае дизельного движка, необходимо устанавливать турбину. Благодаря компрессору топливно-воздушная смесь будет подаваться непрерывно, но ощутимыми будут потери в мощности. При турбине такого явления не будет.

Чтобы турбина оставалась работоспособной, нужно проводить диагностику устройства у специалистов. Иначе можно получить вышедшую из строя систему. Турбине нужен дополнительный охладитель – интеркулер, так как воздушный поток нагрет очень сильно. Устанавливать еще один радиатор – вопрос достаточно сложный, так как найти место для монтажа проблематично. КПД у компрессора немного меньше, нежели у турбины. Сегодня люди отдают предпочтение не громоздким и прожорливым внедорожникам, а небольшим и экономичным автомобилям. Потому, как цена на бензин и дизельное горючее растет очень быстро, очень популярными среди автомобилистов становятся силовые устройствами с турбинной установкой. Так можно сэкономить на горючем, но никак не на содержании машины.

И первое, и второе устройство имеет как плюсы, как и минусы. Сделать выбор предстоит Вам. от этого будет зависеть то, чем Вы пожертвуете – мощностью или деньгами.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Компрессор или турбина – 4 довода или что лучше выбрать для авто

Содержание статьи:

Некоторые люди по-прежнему не понимают разницы между турбиной и компрессором. Чтобы повысить уровень образованности простых автолюбителей, расскажу по-простому, в чем разница между ними и что лучше. Разберем достоинства и недостатки обоих нагнетателей. Спросим у специалистов о достоинствах и недостатках. Что лучше для автомобиля и какие есть нюансы эксплуатации.
Да, это два нагнетателя воздуха в цилиндры двигателя. Только один называется турбокомпрессором, а второй механическим компрессором. Названия тоже вроде одинаковые, но есть кардинальные отличия. Давайте их подробно рассмотрим.
Чем отличаются
Конструкцией
Турбокомпрессор – это устройство, в народе именуемое турбиной. Состоит из двух частей: турбоустановки и компрессора, соединенных одним валом. Первая часть раскручивается за счет внешнего воздействия, вторая – сжимает, закачивает воздух из атмосферы в двигатель автомобиля.
Механический компрессор – это устройство, которое подает воздух в цилиндры силового агрегата под давлением. Оно тоже сжимает воздух, но в этом устройстве нет турбины, которая бы раскручивала бы его.
Он бывает нескольких типов:
Роторный;
Центробежный.
Отличия в конструкции. В центробежном используется лопасти. Создается давление за счет центробежной силы вентилятора. В роторном компрессоре вместо лопастей применены два ротора. Они, вращаясь, сжимают воздух. Чем-то конструкция напоминает ротор бытовой мясорубки.
Принципом действия
Точнее сказать, как происходит передача энергии от двигателя, за счет чего раскручиваются его лопасти или ротора.
В случае с турбокомпрессором, турбина вращается за счет энергии выхлопных газов. Так как она находится на одном валу с компрессором, она передает энергию вращения ему. Он нагнетает воздух в мотор.
Механический компрессор связан жестко с ДВС ременной или шестеренчатой передачей. Количество оборотов напрямую передаются от двигателя к нему. То есть, он физически завязан с мотором. Из этого следует его главный недостаток. Сейчас об этом поговорим.
Что лучше
Мощность
Так как компрессор жестко связан с мотором, то «раскрутить» его выше скорости вращения коленчатого вала не получится. Комбинация шестерней с различным передаточным числом повышают обороты, но более 50-60 тыс. об/мин это значение поднять не получается.
Скорость вращения турбокомпрессора достигает 150-200 тысяч оборотов в минуту. Это значит, что она сильнее сжимает воздух, повышает давление наддува, а значит больше кислорода, проходя через интеркулер попадает в камеру сгорания автомобильного двигателя.
Больше воздуха, значит, увеличиваем количество топлива в топливовоздушной смеси. Это дает значительную прибавку мощности в сравнение с механическими компрессорами. Малообъемный двигатель с турбокомпрессором будет иметь больше лошадиных сил.
Эффективность при разных режимах работы ДВС
Так как турбонагнетатель (второе название турбины) работает за счет скорости выхлопных газов, то на низких оборотах двигателя ей не хватает этой скорости, чтобы полноценно «раскрутить» лопасти компрессора.
Существует так называемая «турбояма». Этот эффект связан с низкой частотой вращения крыльчатки турбины на малых оборотах мотора. В этот момент степень сжатия воздуха минимальная, поэтому эффективность турбокомпрессора низкая. В такие режимы чувствуется провал мощности ДВС при нажатии педали газа.
Простыми словами. Если нажмёте на акселератор, то некоторое время вы не получите большого ускорения. Пока обороты двигателя не вырастут. За счет этого увеличится скорость выхлопных газов. Только тогда турбина сможет раскрутиться до достаточных оборотов, чтобы полноценно включится в работу и увеличить мощность силового агрегата. Водитель в это время чувствует «просадку» мощности, так называемую «турбояму».
Механические компрессоры лишены такого недостатка. Потому что они жестко связаны с коленвалом мотора. Какая бы не была скорость вращения коленчатого вала, она вся передаётся на ротор компрессора. Он уже начинает работать на низких оборотах ДВС. На малой нагрузки вы получаете прибавку мощности.
Но здесь тоже есть нюанс. Центробежные работают на средних и высоких оборотах, на низких их эффективность минимальная. Роторные – включаются в работу на малых оборотах. Это связано с особенностями конструкции. Если это вам интересно, то подробно рассмотрим в другой статье, пишите об этом в комментариях.
Пример из жизни
Владельцы Лада 4х4 задумываются о доработке двигателей своих «железных коней». Причина простая – на бездорожье не хватает мощности мотора, чтобы выбраться из грязи, поэтому приходится его постоянно «рвать». Подобные поездки зачастую проходят на низких оборотах мотора, «в натяг».
Выход простой – установка дополнительных нагнетателей воздуха для увеличения мощности силового агрегата. Но турбонагнетатель в данных режимах будет неэффективен. Поэтому, однозначно все автовладельцы сходятся к одному выводы – компрессор на Ниве лучше турбины.
Расход топлива
Турбокомпрессоры физической связи с мотором не имеют, поэтому не «воруют» у него мощность, создавая дополнительную нагрузку на него. В отличие от механических компрессоров, где связь через ремень или шестерни дополнительно нагружают двигатель. А значит, ему нужно больше потратить бензина, чтобы работать на необходимых оборотах. Поэтому увеличивается расход топлива.
Обслуживание и эксплуатация
В турбокомпрессорах используются подшипники скольжения, из-за больших оборотов агрегата. Необходима дополнительная смазка для уменьшить трения между трущимися деталями. Кроме того, турбины «горячие». Температура выхлопных газов доходит до 1000 градусов. Она передается турбонагнетателю, его нужно остужать. Для этого используется смазка. Она берется из масляного контура двигателя.
Это накладывает определенные ограничения на эксплуатацию турбокомпрессоров:
Частая замена моторного масла, использовать качественные смазочные материалы;
После поездки не «глушить» сразу мотор, дать ему поработать, чтобы масло остудило турбину;
Не рекомендуется начинать активную езду при холодном двигателе. Масло вязкое, зазоры в подшипниках турбокомпрессора маленькие, значит, смазка проникает слабо. Начиная крутить двигатель, увеличиваете обороту турбины, масло поступает плохо – увеличивается износ, уменьшается срок службы турбонагнетателя.
Механический компрессор лишен этих ограничений.
Вывод
Теперь знаете в чем разница между турбиной и компрессором. Однозначно сказать что лучше – затруднительно. У одного и другого варианта нагнетателя есть свои плюсы и минусы.
Вкратце перечислим недостатки и достоинства:
Турбина придает двигателю больше мощности, но имеет «турбояму» на низких оборотах и повышенные требования к эксплуатации. Она более эффективна, не увеличивает расход топлива;
Механический компрессор может работать на всем диапазоне оборотов двигателя. Обладает меньшей эффективностью и небольшой прибавкой мощности. Низкая топливная экономичность.
Поэтому в современных двигателях предпочитают использовать тандем этих двух типов. На низких оборотах работает компрессор, на высоких подхватывает турбокомпрессор.
Кроме того, ведутся разработки в конструкции турбин, чтобы заставить работать во всем диапазоне оборотов мотора. Выпускаются турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. Или применяется система с двумя турбинами, так называемая «Biturbo». В каждой из которых разный диаметр улитки. Делается все, чтобы исключить эффект «турбоямы».
Понравилась статья – ставьте лайк. Остались вопросы – пишите их в комментариях. Всем удачи на дорогах!
Турбинный окрасочный пистолет лучше?
Размещено: 1 июля 2019 г. Автор: MattM
Турбинный окрасочный пистолет лучше, чем окрасочный пистолет HVLP с воздушным компрессором?
С первых дней «механической окраски» мы использовали малярный пистолет, который использует сжатый воздух от воздушного компрессора для распыления краски. Естественно, краскораспылители продвинулись вперед, и теперь это наука. Это означает, что компании, производящие краскораспылители, работали над тем, чтобы вам было легче рисовать. Турбинные пистолеты-распылители — не такая уж новая идея, но в последние годы произошел большой скачок в качестве и объеме работ, возможных с турбинными краскораспылителями.Мы решили рассказать о плюсах и минусах покрасочного пистолета с воздушным компрессором и турбинного окрасочного пистолета HVLP.
Как работает турбинный окрасочный пистолет?
В отличие от воздушного компрессора, турбинная система окраски не использует поршневой двигатель для сжатия воздуха. Он использует двигатель, очень похожий на пылесос, и турбину для распыления краски. Эти единицы часто довольно малы, а комплекты одного оружия обычно размером с чемодан.
Преимущества пистолета HVLP с воздушным компрессором
Покрасочный пистолет с приводом от воздушного компрессора обычно распыляет под более высоким давлением, чем турбинный окрасочный пистолет, и он наносит больше краски при нажатии на спусковой крючок или проходит через панель.Благодаря этому вы получите больший охват на большой площади и более широкий эффективный рисунок распылителя. Это отлично подходит для покрытия больших панелей, таких как крыши, капоты, крышки багажника и т. Д. Благодаря более высокому уровню покрытия вы можете очень быстро работать вокруг автомобиля или панели, чтобы компенсировать потеки краски, сухое распыление и другие проблемы. Система окраски HVLP с воздушным компрессором ограничена только размером вашего воздушного компрессора и окрасочного пистолета, который вы используете, в зависимости от того, сколько или что вы можете распылить. Для больших профессиональных малярных пистолетов требуется большой воздушный компрессор с высокой производительностью CFM.Если вы распыляете с помощью компрессора, который не обеспечивает высокую производительность CFM, вам стоит обратить внимание на линейку краскораспылителей Eastwood Concours, специально разработанную для распыления с более низким CFM.
Турбинный пистолет HVLP Преимущества
У турбинного пистолета есть много плюсов для небольшого магазина или домашнего любителя. Прежде всего, он не требует дорогостоящего воздушного компрессора и автономен, поэтому вы можете легко использовать систему окраски для работы. Более низкое давление для распыления означает меньшее избыточное распыление и использование / отходы краски.Это означает, что для распыления детали потребуется меньше краски, и вы сэкономите деньги на материалах! Кроме того, турбинная система окраски обычно производит очень мало масла / воды в системе, потому что в ней нет поршневого привода. С помощью этой автономной системы вы можете красить все, что угодно, от мелких деталей до больших, полностью перекрашенных автомобилей. Система турбинного окрасочного пистолета Eastwood позволяет легко распылять дома или в небольшом магазине от мелких деталей до полной окраски. Вы также можете найти более крупные и профессиональные системы турбинных окрасочных пистолетов от Apollo и Earlex ЗДЕСЬ.
Компрессор
в сравнении с турбинной системой HVLP
Компрессор против турбинной системы HVLP
Что лучше: компрессорная система или турбинная система HVLP?
Что касается распылительного оборудования, разные системы, такие как компрессорная система или турбинная система HVLP, имеют разную производительность. В зависимости от желаемого результата вы можете использовать одну систему вместо другой.У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, и знание того, какой из них использовать, может улучшить вашу работу и сэкономить время и деньги.
Вот что вам нужно знать при выборе системы, которая лучше всего подходит для вас и ваших потребностей в опрыскивании:
A компрессорная система обеспечивает более высокую скорость нанесения
Компрессорный распылитель наносит материал с большей мощностью и с большей скоростью. По определению, система HVLP должна распылять материал при более низких уровнях давления воздуха (ниже 10 фунтов на квадратный дюйм), в то время как компрессорные системы распыляют материал при более высоких уровнях давления воздуха (20-90 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от конкретной системы).Мы обнаружили, что для производственных цехов и производственных предприятий, работающих с большим количеством продуктов или с большей площадью поверхности, скорость компрессорного опрыскивателя является предпочтительной.
Турбинная система HVLP более экологична
Хотя компрессорная система работает на более высокой скорости, более медленное и точное нанесение опрыскивателя HVLP также дает преимущества. Например, применение турбинной системы HVLP приводит к меньшему распылению и «отскоку», поскольку частицы краски и отделочного покрытия с меньшей вероятностью отскочат в воздух.Фактически, в некоторых регионах США, таких как Южная Калифорния, вы обнаружите, что системы сжатия под высоким давлением полностью запрещены. В результате для компрессорных систем опрыскивания требуются более высокие стандарты безопасности, включая хорошо вентилируемую зону распыления или даже окрасочную камеру.
Некоторые материалы требуют дополнительной подготовки с турбинными системами HVLP
Параметры давления системы HVLP можно регулировать, но они не могут быть увеличены сверх максимального предела 10 фунтов на квадратный дюйм, и этот максимальный предел ниже, чем у компрессорных систем.Таким образом, для правильного нанесения материалов с более высокой вязкостью их необходимо разбавить.
Турбинные системы HVLP переносные, а компрессорные — нет.
Поскольку турбинные системы легкие и компактные, вся система портативна. Мы считаем, что возможность распылять или подкрашивать любую рабочую площадку может быть очень полезной. Даже возможность переноса вашего устройства в помещении или на открытом воздухе может помочь при распылении определенных проектов. Компрессорные системы не являются мобильными, что снижает гибкость и устраняет проблемы в последнюю минуту.
В конечном итоге и турбинные системы HVLP, и компрессорные системы выполнят свою работу быстрее и эффективнее, чем при использовании кисти, тряпки или валика. Решение о том, какую систему использовать, во многом зависит от ваших операций, будь вы домашним мастером или заядлым профессиональным опрыскивателем. Свяжитесь со специалистами Fuji Spray, чтобы узнать больше об особенностях каждой системы и выяснить, какая из них подходит именно вам.
Компрессоры с турбинными двигателями | Aviation Pros
Один механик однажды сказал своему другу, не связанному с авиацией, что у газотурбинного двигателя есть четыре стадии работы — всасывание, сжатие, удар и удар.В этом простом объяснении за сжатие отвечает секция компрессора. Он обеспечивает необходимый объем высокотемпературного воздуха под высоким давлением в секции сгорания, чтобы удовлетворить потребности двигателя в сгорании. Он также обеспечивает отвод воздуха для различных систем самолета. В этой статье, основанной на AC65-12A, будет кратко рассмотрена основная конструкция и работа типовых секций компрессора газотурбинного двигателя.
Типы компрессоров
Есть два основных типа компрессоров — осевые и центробежные.Разница между ними заключается в том, как воздух проходит через компрессор.
Осевой поток
В компрессоре с осевым потоком воздух сжимается, сохраняя первоначальное направление потока. От входа до выхода воздух проходит по осевому пути и сжимается в соотношении приблизительно от 1,25 до 1,
.
Осевой компрессор имеет два основных элемента — ротор и статор. Ротор имеет лопасти, закрепленные на шпинделе. Эти лопасти толкают воздух назад так же, как пропеллер.По сути, это небольшие крыловидные профили. Ротор вращается с высокой скоростью и прогоняет воздух через ряд ступеней. Создается воздушный поток с высокой скоростью.
После того, как воздух нагнетается лопастями ротора, он проходит через лопатки статора. Лопатки статора закреплены и действуют как диффузоры на каждой ступени. Они частично преобразуют воздух с высокой скоростью в воздух под высоким давлением. Каждая пара ротор / статор представляет собой ступень компрессора.
Каждая последующая ступень компрессора сжимает воздух еще сильнее. Количество ступеней определяется требуемым количеством воздуха и общим повышением давления.Чем больше количество ступеней, тем выше степень сжатия.
Центробежный
В двигателе с центробежным потоком компрессор выполняет свою работу, собирая поступающий воздух и ускоряя его наружу за счет центробежного действия. Он в основном состоит из рабочего колеса (ротора), диффузора (статора) и коллектора компрессора. Двумя основными элементами являются крыльчатка и диффузор.
Функция крыльчатки заключается в подборе и ускорении воздуха наружу к диффузору.Это может быть как однократная, так и двукратная запись. Оба аналогичны по конструкции крыльчатке нагнетателя поршневого двигателя. Двойное рабочее колесо аналогично двум рабочим колесам, расположенным вплотную друг к другу. Однако из-за гораздо более высоких требований к воздуху для горения в турбореактивных двигателях рабочие колеса больше, чем рабочие колеса нагнетателя.
Основными различиями между двумя типами рабочих колес являются размер и расположение каналов. Типы с двойным входом имеют меньший диаметр, но обычно работают с более высокой скоростью вращения, чтобы обеспечить достаточный воздушный поток.Рабочее колесо с одинарным входом позволяет удобно подавать воздуховоды непосредственно к проушине рабочего колеса (лопатки индуктора) в отличие от более сложных воздуховодов, необходимых для доступа к задней стороне крыльчатки с двойным входом. Хотя они немного более эффективны в приеме, рабочие колеса с одним входом должны быть большого диаметра, чтобы доставлять такое же количество воздуха, как и у крыльчаток с двойным входом. Конечно, это увеличивает общий диаметр двигателя.
Водоотводящая камера включена в воздуховод для двигателей с двойным входом компрессора.Эта камера необходима, потому что воздух должен входить в двигатель почти под прямым углом к оси двигателя. Следовательно, для создания положительного потока воздух должен окружать компрессор двигателя под положительным давлением перед входом в компрессор.
Некоторые секции центробежного компрессора также включают в себя двери для забора дополнительного воздуха (заслонки для продувки) как часть водоотводящей камеры. Эти двери обеспечивают подачу воздуха в моторный отсек во время наземной эксплуатации, когда потребность двигателя в воздухе превышает поток воздуха через впускные каналы.Когда двигатель не работает, дверцы удерживаются закрытыми с помощью пружины. Во время работы двери автоматически открываются, когда давление в моторном отсеке падает ниже атмосферного. Во время взлета и полета давление набегающего воздуха в моторном отсеке помогает пружинам удерживать двери закрытыми.
Диффузор секции центробежного компрессора представляет собой кольцевую камеру, снабженную множеством лопаток, которые образуют серию расходящихся каналов в коллекторе. Лопатки диффузора направляют поток воздуха от крыльчатки к коллектору под углом, предназначенным для удержания максимального количества энергии, обеспечиваемой крыльчаткой.Они также подают воздух в коллектор со скоростью и давлением, подходящими для использования в камерах сгорания.
Коллектор компрессора направляет воздушный поток из диффузора, который является неотъемлемой частью коллектора, в камеры сгорания. Коллектор имеет по одному выпускному отверстию для каждой камеры, так что воздух распределяется равномерно. Выходное колено компрессора прикреплено болтами к каждому из выходных отверстий. Эти отверстия для выпуска воздуха имеют форму каналов и известны под разными названиями, например, каналы для выпуска воздуха, выпускные колена или входные каналы для камеры сгорания.Эти воздуховоды выполняют очень важную часть процесса диффузии — они изменяют радиальное направление воздушного потока на осевое, где процесс диффузии завершается после поворота. Чтобы помочь локтям эффективно выполнять эту функцию, внутри локтей иногда устанавливают поворотные лопатки (каскадные лопатки). Эти лопатки уменьшают потери давления воздуха за счет гладкой поворотной поверхности.
Каждому типу компрессора присущи преимущества и недостатки.Зная это, некоторые современные производители двигателей используют преимущества каждого типа, используя их комбинацию в своей компрессорной секции. Вот некоторые из преимуществ и недостатков каждого типа компрессора.
Центробежный компрессор
Преимущества: Легкий вес. Повышение высокого давления на ступень. Простота изготовления (при этом низкая стоимость). Малый вес.
Недостатки: Большая передняя поверхность для заданного воздушного потока. Использование более двух ступеней нецелесообразно из-за потерь в очереди между ступенями.
Осевой компрессор
Преимущества: способность обрабатывать большие объемы воздушного потока и высокий коэффициент давления. Небольшая передняя поверхность для заданного воздушного потока. Прямоточный поток, обеспечивающий высокую эффективность гидроцилиндра.
Недостатки: Более подвержен повреждениям посторонними предметами. Дорого в производстве. Очень тяжелый по сравнению с центробежным компрессором с такой же степенью сжатия.
Удаление воздуха
Сжатый высокотемпературный воздух, производимый компрессорной секцией, можно отводить и использовать для различных функций.Отводимый воздух можно отбирать из любой из ступеней давления компрессорной секции. Расположение отверстия для отвода воздуха зависит от давления или температуры, необходимых для конкретной работы. Отверстия для стравливания воздуха представляют собой небольшие отверстия в корпусе компрессора на соответствующей ступени компрессора. Таким образом, различные степени давления или температуры достигаются путем включения соответствующей ступени. Часто воздух удаляется из последней ступени, так как именно здесь давление и температура самые высокие.
Некоторые области применения для стравливания воздуха включают:
Герметизация, обогрев и охлаждение кабины
Противообледенительная
Пневматический пуск двигателей
Вспомогательные приводы
Управляюще-усилительные следящие устройства
Мощность для беговых инструментов
Иногда необходимо охладить отбираемый из двигателя воздух, как в случае наддува кабины. В этих случаях для охлаждения воздуха используется какой-либо холодильный агрегат или теплообменник.
Компрессоры двигателя
обеспечивают сжатие, необходимое для поддержки систем сгорания газотурбинного двигателя и стравливания воздуха. Какой компрессор сжимает воздух в вашем двигателе?
В чем разница между турбинными двигателями?
Турбореактивный двигатель GEnx в настоящее время используется в самолетах Boeing 747-8 и Boeing 787 Dreamliner. В двигателе, который на 15% более экономичен по сравнению с двигателем GE CF6, используются лопасти вентилятора из углеродного волокна и корпус вентилятора для снижения веса. (Предоставлено GE Aviation)
Газовая турбина — одна из наиболее широко используемых форм силовых установок для современных авиационных двигателей.Ядро двигателя, определяемое как компрессор, горелка и турбина, также известно как газогенератор, поскольку на выходе получается горячий выхлопной газ. Компрессор и турбина определяются как турбомашины, в которых энергия добавляется или извлекается из непрерывного потока за счет динамического и аэродинамического действия вращающихся лопастей.
Общие детали турбинного двигателя
Впуск
Впускное отверстие двигателя нагнетает в двигатель «свободный поток воздуха». Воздухозаборник предназначен для замедления скорости поступающего воздуха и преобразования его кинетической энергии в статическое давление.
На этом разрезе типичного реактивного двигателя показаны сечения, разделенные на две части: холодную и горячую. Горячая секция — это когда горение происходит за счет добавления топлива в воздушный поток, поступающий от впуска холодной секции.
• Дозвуковые воздухозаборники: Дозвуковые самолеты не превышают скорость звука. Повышение давления можно максимизировать, используя либо более длинный диффузор, либо больший угол расхождения диффузора (соотношение площадей диффузора).
Схема потока для дозвукового входа разделена на внешний (внешний / входной) и внутренний сегменты.Внешнее ускорение происходит при работе на низкой скорости с большой тягой (т. Е. В условиях взлета), что увеличивает скорость на входе и снижает давление на входе. Следовательно, зона входа спроектирована так, чтобы минимизировать внешнее ускорение во время взлета, чтобы внешнее замедление происходило в крейсерских условиях. На типичном дозвуковом входе поверхность входа представляет собой непрерывную гладкую кривую, имеющую некоторую толщину изнутри наружу. Впускная губа или выступ, самая верхняя часть впускного отверстия, относительно толстая.
• Сверхзвуковые воздухозаборники: Сверхзвуковые самолеты по-прежнему должны замедлять поток до дозвуковых скоростей до того, как воздух достигнет компрессора. Когда воздушный поток достигает торца двигателя, имеет число Маха от 0,4 до 0,7. Диффузия потока от сверхзвукового к дозвуковому потоку, также известная как возврат плунжера, включает в себя удары. Обычный воздухозаборник — это простейший сверхзвуковой диффузор. Амортизаторы с узкой входной кромкой используются для одиночного нормального скачка (90 ° перпендикулярно потоку) при значениях Маха меньше 1.6.
Наклонные впускные патрубки амортизаторов обеспечивают более высокий общий возврат давления. Сверхзвуковое торможение потока достигается серией косых скачков (под определенным углом к потоку), за которыми следует слабый прямой скачок. В косом ударе сверхзвуковой поток превращается в себя; по мере увеличения количества косых скачков уплотнения ударные потери уменьшаются, особенно при высоких числах Маха.
Осесимметричный вход внешнего сжатия представляет собой диффузор конической формы, создающий конический скачок уплотнения. Из-за того, что обтекание конуса по своей природе является трехмерным, поле потока между скачком уплотнения и конусом больше не является однородным.Эффект приводит к более слабой ударной волне, чем для клина того же угла.
Компрессор
Компрессоры используются для повышения давления воздуха перед его поступлением в камеру сгорания.
• Центробежные компрессоры: Эти компрессоры использовались в первых реактивных двигателях и до сих пор используются в турбореактивных и турбовальных двигателях. Они поворачивают воздушный поток перпендикулярно оси вращения. Вращающееся рабочее колесо перемещает воздух, который собирается в улитке или улитке.Между крыльчаткой и улиткой может быть диффузор.
• Осевые компрессоры: Вместо перпендикулярного потока в осевых компрессорах воздух проходит параллельно оси вращения. Компрессор состоит из нескольких рядов роторов и статоров; которые представляют собой серию воздушной фольги. Роторы соединены с центральным валом и вращаются с высокой скоростью, сообщая жидкости угловой момент. Статоры закреплены, которые соединяются с внешним кожухом, увеличивают давление, не позволяя потоку закручиваться по спирали вокруг оси, возвращая его к параллельной оси (действуя как диффузоры).Длина лопаток и площадь кольцевого зазора уменьшаются по всей длине компрессора, уменьшая проходное сечение. Это компенсирует увеличение плотности жидкости при ее сжатии.
Горелка
Горелка или камера сгорания расположена между компрессором и турбиной, как кольцевое пространство. Здесь топливо смешивается с воздухом под высоким давлением и сжигается, чтобы создать высокотемпературный выхлопной газ, который вращает силовую турбину и создает тягу. Некоторые из желаемых свойств горелок заключаются в достижении полного сгорания с минимальными выбросами выхлопных газов, низкой общей потере давления, низкой потере тепла через стены и эффективном охлаждении.Однако многие из этих свойств конкурируют друг с другом; следовательно, оптимальная конструкция горелки — это один из компромиссов.
• Канально-кольцевые камеры сгорания: Состоящие из серии цилиндрических горелок, расположенных вокруг общего кольцевого пространства, камеры сгорания с кольцевым каналом работают независимо друг от друга. На входе в каждую камеру установлен диффузор, который может снизить скорость от типичного выхода компрессора (100-150 м / с) до средней скорости объемного потока (20-30 м / с) в зоне горения.Он подает воздух в зону горения в виде стабильного и однородного поля потока. Это более старый метод конструкции горелки.
• Кольцевые камеры сгорания: Более современная конструкция — кольцевые камеры сгорания. Это одиночная горелка с кольцевым поперечным сечением, которая подает газ на турбину. Сама зона горения занимает кольцевое пространство. Улучшенная зона горения обеспечивает однородность, простоту конструкции, уменьшенную линейную площадь поверхности и меньшую длину системы.
Турбина
Турбина похожа на компрессор тем, что состоит из нескольких рядов роторов и статоров.Ступень турбины начинается с ряда неподвижных лопаток, называемых направляющей лопаткой сопла, за которым следует ряд вращающихся лопаток. Турбина преобразует тепловую энергию в кинетическую энергию за счет расширения через сопла, а затем в механическую энергию вращения во вращающемся роторе.
В потоке турбины преобладают благоприятные градиенты давления. Изменения давления могут быть довольно значительными, а пограничные слои в турбине менее подвержены срыву по сравнению с компрессором. Охлаждение турбин — серьезная проблема; таким образом, они предназначены для работы в высокотемпературных и агрессивных средах.
Сопло
Функция сопла заключается в преобразовании тепловой энергии в кинетическую энергию для получения высокой скорости выхлопа. Тяга сопла, или полная тяга, складывается из импульса и давления. Максимальная полная тяга — это когда форсунка полностью расширена или давление окружающей среды равно давлению выхлопных газов.
• Дозвуковое сопло: Для ускорения дозвукового потока поперечное сечение канала должно уменьшаться в направлении потока.Когда воздуховод заканчивается с наименьшим поперечным сечением, в результате получается сужающееся сопло. Давление на выходе из сопла ниже атмосферного. В результате поток ускоряется или расширяется до атмосферного или местного давления на выходе. Чем выше летит самолет, тем больше увеличивается скорость в соответствии с более низким атмосферным давлением. Предел достигается, когда струя выходит со звуковой скоростью и сопло считается забитым. Как только условие засорения реализуется, массовый расход сопла достигает максимума, и условия остаются неизменными независимо от снижения давления окружающей среды.Следовательно, сужающееся сопло никогда не может создать сверхзвуковой поток.
• Сверхзвуковое сопло: Для достижения высоких скоростей выхлопа, необходимых для сверхзвукового полета, используется сходящееся-расширяющееся (CD) сопло для создания сверхзвуковой скорости истечения. Конструкция сопла CD состоит из сужающегося канала, за которым следует расходящийся канал. Увеличение площади поперечного сечения сопла ЦД ускоряет сверхзвуковой поток. Сверхзвуковое сопло или сопло CD требует большой разницы давлений для ускорения газа до сверхзвуковой скорости в горловине и дальнейшего создания сверхзвукового потока в расширяющейся части CD.Значительный перепад давления может быть создан за счет снижения противодавления или давления на выходе из окружающей среды ниже по потоку.
Регулируемые сопла позволяют сверхзвуковому летательному аппарату адаптироваться к изменяющимся условиям давления окружающей среды и настройкам мощности двигателя для сверхзвукового полета. Насадки с адаптацией к высоте могут изменять форму угла наклона кромки сопла для достижения оптимальной производительности.
Проблема возникает, когда сопло слишком или недостаточно расширено. В условиях недостаточного расширения давление падает поперек волн расширения, и выхлопной шлейф расширяется за выходное отверстие сопла, снижая эффективность на больших высотах.Для чрезмерно расширенных сопел давление возрастает через наклонные ударные волны и смесь суб / сверхзвукового потока. Выхлопной шлейф зажимается высоким давлением окружающего воздуха, что снижает его эффективность на малых высотах. Чрезмерное расширение может привести к образованию областей со сложной волновой структурой в шлейфе, которые создают бело-желтое люминесцентное свечение, поскольку низкое давление выхлопных газов пытается соответствовать высокому окружающему давлению.
Турбореактивный двигатель
Турбореактивный двигатель — самый простой тип газовой турбины.Большое количество окружающего воздуха втягивается во впускное отверстие двигателя за счет компрессора. В задней части воздухозаборника воздух поступает в компрессор. Давление увеличивается по мере прохождения воздухом рядов лопастей. На выходе из компрессорной секции давление воздуха выше, чем в набегающем потоке. В секции горелки топливо смешивается с воздухом и воспламеняется. Горячий выхлоп происходит в основном из окружающего воздуха и проходит через турбину, когда выходит из горелки. Турбина извлекает энергию из горячего воздушного потока, заставляя лопасти вращаться в потоке.В реактивном двигателе энергия, извлекаемая турбиной, вращает компрессор, связывая его и турбину с центральным валом. Остальная часть горячего выхлопа используется для создания тяги за счет увеличения его скорости через сопло. Поскольку скорость на выходе больше, чем скорость набегающего потока, создается тяга. В поток добавляется очень мало топлива, поэтому массовый расход на выходе почти равен массовому расходу набегающего потока.
Турбовинтовой двигатель
В турбовинтовом двигателе горячий выхлоп используется для вращения гребного винта, а не для создания тяги на выходе из двигателя.
Двумя основными частями турбовинтовой силовой установки являются основной двигатель и воздушный винт. Основной двигатель очень похож на турбореактивный, за исключением того, как он обрабатывает энергию выхлопных газов. Вместо того, чтобы расширять горячий выхлоп через сопло для создания тяги, турбовинтовой двигатель использует большую часть энергии выхлопа для вращения турбины. Дополнительная ступень турбины может быть соединена с приводным валом, который, в свою очередь, соединен с коробкой передач. Пропеллер соединяется с коробкой передач, которая производит большую часть тяги.
Тяга, создаваемая скоростью выхлопа, мала, потому что большая часть энергии выхлопа сердечника используется для вращения приводного вала. Турбовинтовые (и турбовентиляторные) двигатели обычно имеют двухконтактный двигатель, в котором отдельная турбина и вал приводят в действие вентилятор и коробку передач соответственно. Турбовинтовые самолеты используются только для низкоскоростных самолетов, например грузовых. По мере увеличения скорости самолета пропеллеры становятся менее эффективными.
Турбореактивный двухконтурный двигатель
Пратт
Современные авиакомпании используют турбовентиляторные двигатели для движения своих самолетов по воздуху.Это связано с их высокой тягой и топливной экономичностью. Турбореактивный двухконтурный двигатель — это самая современная разновидность базовой газовой турбины. В турбовентиляторном двигателе два вентилятора окружают основной двигатель. Один вентилятор находится в передней части основного двигателя, а другой — в задней части. Вентилятор и турбина вентилятора соединены с дополнительным валом вентилятора. Вал вентилятора проходит через стержневой вал в двухзолотном двигателе. Для повышения эффективности некоторые двигатели имеют дополнительные золотники.
Турбореактивный двухконтактный двигатель захватывает входящий воздух на входе.Часть воздуха проходит через вентилятор в основной компрессор, а затем в горелку. Отвод тепла проходит через сердечник, турбины вентилятора и выходит из сопла. Этот процесс повторяет процесс турбореактивного двигателя. Остальной входящий воздух перенаправляется вокруг двигателя после прохождения вентилятора. Воздух, проходящий через вентилятор, имеет немного более высокую скорость, чем набегающий поток.
Отношение воздуха, перенаправляемого вокруг двигателя, к воздуху, проходящему через сердечник, известно как коэффициент перепуска.Турбореактивные двигатели с малой степенью двухконтурности более экономичны, чем базовый турбореактивный двигатель. Турбореактивный двухконтурный двигатель создает большую тягу для почти равного количества топлива, используемого активной зоной, поскольку расход топлива немного изменяется при добавлении вентилятора. В результате турбовентилятор отличается высокой топливной экономичностью.
Воздух, проходящий через сердечник, а также воздух, проходящий вокруг двигателя, составляют тягу. Вследствие того, что входное отверстие закрывает передний вентилятор и имеет множество лопастей, он может эффективно работать на более высоких скоростях, чем простой пропеллер.
Турбореактивный двигатель дожигания
Это изображение показывает Пратт Форсажные камеры
используются в сверхзвуковых самолетах, таких как Concorde, и выключаются после достижения крейсерской скорости. Многие современные истребители используют турбовентиляторные двигатели с малой степенью двухконтурности, оснащенные форсажными камерами для эффективных крейсерских условий и создания высокой тяги для воздушных боев, а на турбореактивных самолетах — для полета на сверхзвуковых скоростях, преодолевая резкое увеличение сопротивления, близкое к скорости звука. Форсажная камера впрыскивает топливо непосредственно в горячий выхлоп.Сопло базового турбореактивного двигателя удлиняется и после сопла устанавливается кольцо пламегасителей. Дополнительное топливо впрыскивается через обручи в поток горячего выхлопа. Горящее топливо создает дополнительную тягу, но с неэффективной скоростью.
Горящее топливо предлагает простой механический способ увеличения тяги, но с неэффективной скоростью. Расчет тяги такой же, как у обычного турбореактивного двигателя, за исключением того, что значение тяги на выходе — это тяга на выходе из форсажной камеры.
Уравнения тяги:
F _Turbojet _{или форсажный турбореактивный} = á¹ _e âˆ ™ V _e — á¹ _FS âˆ ™ V 902 Турбовинтовой = á¹ _FS ™ ( V _Pe — V _FS ) + á¹ _e âˆ ™ ( V _e 901 _Pe )
F _{Турбореактивный двухконтурный вентилятор} = á¹ _e âˆ ™ V _e — á¹ _FS âˆ ™ V _{60 âˆ ™ á¹ _c âˆ ™ V _f

где:
á¹ _FS = массовый расход набегающего потока воздуха
á¹ _e = массовый расход воздуха на выходе из активной зоны
á¹ _c = масса расход горячего выхлопа, проходящего через сердечник
á¹ _f = массовый расход потока вентилятора или байпаса
V _f = скорость воздуха на выходе из вентилятора
V _e = скорость воздуха на выходе из сердечника
V _Pe = скорость воздуха на выходе из гребного винта
V _FS = скорость набегающего потока воздуха
Ve = скорость воздуха на выходе из активной зоны
барр. = коэффициент байпаса, равный á _f / á _c}
Ищете запчасти? Зайдите в SourceESB.
Компрессоры
Эта страница предназначена для учащихся колледжей, старших и средних школ. Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице: доступно на Детская страница.
Большинство современных пассажирских и военных самолетов оснащены двигателями газотурбинные двигатели, также называемые реактивными двигатели.Есть несколько разных типы газотурбинных двигателей, но все газотурбинные двигатели имеют некоторые общие детали. Все турбины двигатели имеют компрессор для повышения давления поступающий воздух до того, как он попадет в камеру сгорания. Производительность компрессора имеет большое влияние на общий двигатель представление.
Как показано на рисунке выше, существует два основных типа компрессоры: осевой и центробежный .На картинке компрессор слева называется осевым компрессором, потому что поток через компрессор проходит параллельно оси вращения. В компрессор справа называется центробежным компрессор, потому что поток через этот компрессор повернут перпендикулярно оси вращения. Центробежные компрессоры, которые использовались в первых реактивных двигателях, до сих пор используются на малых турбореактивных двигателях а также турбовальный двигатели и насосы на ракета двигатели.Современный большой турбореактивный и турбовентилятор в двигателях обычно используются осевые компрессоры.
Почему переход на осевые компрессоры? Средняя, одноступенчатая, центробежный компрессор может увеличить давление в 4 раза. аналогичный средний, одноступенчатый осевой компрессор увеличивает давление только на коэффициент 1,2. Но связать вместе несколько ступеней и изготовить многоступенчатый осевой компрессор . в многоступенчатый компрессор, давление перемножается из ряда в ряд (8 ступеней на 1.2 на ступень дает коэффициент 4,3). Это намного больше сложно изготовить эффективный многоступенчатый центробежный компрессор потому что на каждой стадии поток должен возвращаться к оси. Поскольку поток направлен перпендикулярно оси, двигатель с центробежный компрессор, как правило, шире, имеет большее поперечное сечение площадь, чем соответствующая осевая. Это создает дополнительные нежелательные сопротивление самолета. По этим причинам наиболее высокая производительность, высокое сжатие В турбинных двигателях используются многоступенчатые осевые компрессоры.Но если бы только требуется умеренная степень сжатия, центробежный компрессор намного проще в использовании.
Деятельность:
Экскурсии с гидом
Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница
Основы турбокомпрессора
Основы турбокомпрессора
Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
Abstract : Турбокомпрессоры — это центробежные компрессоры, приводимые в действие турбиной выхлопного газа и используемые в двигателях для повышения давления наддувочного воздуха. Производительность турбокомпрессора влияет на все важные параметры двигателя, такие как экономия топлива, мощность и выбросы. Прежде чем переходить к более подробному обсуждению специфики турбокомпрессора, важно понять ряд фундаментальных концепций.
Конструкция турбокомпрессора
Турбокомпрессор состоит из колеса компрессора и колеса турбины выхлопного газа, соединенных сплошным валом и используемого для повышения давления всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания. Турбина выхлопного газа извлекает энергию из выхлопного газа и использует ее для привода компрессора и преодоления трения. В большинстве автомобильных применений и компрессор, и турбинное колесо являются радиальными. В некоторых приложениях, таких как средне- и низкооборотные дизельные двигатели, можно использовать колесо турбины с осевым потоком вместо турбины с радиальным потоком.Поток газов через типичный турбокомпрессор с радиальным компрессором и турбинными колесами показан на Рисунке 1 [482] .
Рисунок 1 . Конструкция турбокомпрессора и расход газов
(Источник: Schwitzer)
Центральный корпус. Общий вал турбина-компрессор поддерживается системой подшипников в центральном корпусе (корпусе подшипника), расположенном между компрессором и турбиной (Рисунок 2). Узел колеса вала (SWA) относится к валу с прикрепленными колесами компрессора и турбины, т.е.е., вращающийся узел. Узел вращения центрального корпуса (CHRA) относится к SWA, установленному в центральном корпусе, но без корпусов компрессора и турбины. Центральный корпус обычно отлит из серого чугуна, но в некоторых случаях может использоваться и алюминий. Уплотнения предотвращают попадание масла в компрессор и турбину. Турбокомпрессоры для систем с высокими температурами выхлопных газов, таких как двигатели с искровым зажиганием, также могут иметь охлаждающие каналы в центральном корпусе.
Рисунок 2 . Турбокомпрессор в разрезе
Турбонагнетатель отработавших газов бензинового двигателя в разрезе, показывающий колесо компрессора (слева) и колесо турбины (справа). Подшипниковая система состоит из упорного подшипника и двух полностью плавающих опорных подшипников. Обратите внимание на охлаждающие каналы.
(Источник: BorgWarner)
Подшипники турбокомпрессора
Подшипники. Система подшипников турбокомпрессора проста по конструкции, но играет ключевую роль в ряде важных функций.К наиболее важным из них относятся: контроль радиального и осевого движения вала и колес и минимизация потерь на трение в подшипниковой системе. Подшипниковым системам уделяется значительное внимание из-за их влияния на трение турбокомпрессора и его влияние на топливную экономичность двигателя.
За исключением некоторых крупных турбонагнетателей для тихоходных двигателей, подшипники, поддерживающие вал, обычно расположены между колесами в выступе. Эта гибкая конструкция ротора гарантирует, что турбокомпрессор будет работать выше своей первой и, возможно, второй критических скоростей, и, следовательно, может подвергаться динамическим условиям ротора, таким как завихрение и синхронная вибрация.
Уплотнения. Уплотнения расположены на обоих концах корпуса подшипника. Эти уплотнения представляют собой сложную конструктивную проблему из-за необходимости поддерживать низкие потери на трение, относительно больших перемещений вала из-за зазора в подшипниках и неблагоприятных градиентов давления в некоторых условиях.
Эти уплотнения в первую очередь служат для предотвращения попадания всасываемого воздуха и выхлопных газов в центральный корпус. Давление во впускной и выпускной системах обычно выше, чем в центральном корпусе турбонагнетателя, который обычно находится на уровне давления в картере двигателя.По существу, они в первую очередь предназначены для уплотнения центрального корпуса, когда давление в центральном корпусе ниже, чем во впускной и выпускной системах. Эти уплотнения не предназначены для использования в качестве основного средства предотвращения утечки масла из центрального корпуса в выхлопную и воздушную системы. Попадание масла в контакт с этими уплотнениями обычно предотвращается другими средствами, такими как масляные дефлекторы и вращающиеся пальцы.
Уплотнения турбокомпрессора отличаются от уплотнений с мягкой кромкой, которые обычно используются во вращающемся оборудовании, работающем при гораздо более низких скоростях и температурах.Уплотнение с поршневым кольцом — это один из наиболее часто используемых типов уплотнений. Он состоит из металлического кольца, внешне похожего на поршневое кольцо. Уплотнение остается неподвижным при вращении вала. Иногда используются уплотнения лабиринтного типа. Обычно уплотнения вала турбонагнетателя не предотвращают утечку масла, если перепад давления меняется на противоположный, так что давление в центральном корпусе выше, чем во впускной или выпускной системах.
###
Газовые турбины для выработки электроэнергии
Использование газовых турбин для выработки электроэнергии началось с 1939 года.Сегодня газовые турбины — одна из наиболее широко используемых технологий производства энергии. Газовые турбины — это тип двигателя внутреннего сгорания (ВС), в котором при сжигании топливовоздушной смеси образуются горячие газы, которые вращают турбину для выработки энергии. Название газовым турбинам дает не само топливо, а образование горячего газа при сгорании топлива. Газовые турбины могут использовать различные виды топлива, включая природный газ, жидкое топливо и синтетическое топливо. В газовых турбинах горение происходит непрерывно, в отличие от поршневых двигателей внутреннего сгорания, в которых сгорание происходит с перерывами.
Как работают газовые турбины?
Газовые турбины состоят из трех основных секций, установленных на одном валу: компрессора, камеры сгорания (или камеры сгорания) и турбины. Компрессор может быть осевым или центробежным. Компрессоры с осевым потоком более распространены в производстве электроэнергии, потому что они имеют более высокий расход и эффективность. Компрессоры с осевым потоком состоят из нескольких ступеней вращающихся и неподвижных лопастей (или статоров), через которые воздух всасывается параллельно оси вращения и постепенно сжимается по мере прохождения через каждую ступень.Ускорение воздуха вращающимися лопастями и диффузия статорами увеличивают давление и уменьшают объем воздуха. Хотя тепло не добавляется, сжатие воздуха также вызывает повышение температуры.
Сжатый воздух смешивается с топливом, впрыскиваемым через форсунки. Топливо и сжатый воздух могут быть предварительно смешаны или сжатый воздух может быть введен непосредственно в камеру сгорания. Топливно-воздушная смесь воспламеняется в условиях постоянного давления, а горячие продукты сгорания (газы) направляются через турбину, где они быстро расширяются и сообщают вращение валу.Турбина также состоит из ступеней, каждая из которых имеет ряд неподвижных лопаток (или сопел) для направления расширяющихся газов, за которыми следует ряд движущихся лопаток. Вращение вала заставляет компрессор всасывать и сжимать больше воздуха для поддержания непрерывного горения. Оставшаяся мощность на валу используется для привода генератора, вырабатывающего электричество. Приблизительно от 55 до 65 процентов мощности, производимой турбиной, используется для привода компрессора. Для оптимизации передачи кинетической энергии от продуктов сгорания к вращению вала газовые турбины могут иметь несколько ступеней компрессора и турбины.
Газовая турбина Alstom GT24 / GT26 (Изображение предоставлено Alstom)
Поскольку компрессор должен достичь определенной скорости, прежде чем процесс сгорания станет непрерывным или самоподдерживающимся, начальный импульс будет передан ротору турбины от внешнего двигателя, статический преобразователь частоты, или сам генератор. Перед подачей топлива и возгоранием компрессор должен быть плавно ускорен и достигнет скорости воспламенения.Скорости турбины сильно различаются в зависимости от производителя и конструкции: от 2000 оборотов в минуту (об / мин) до 10000 об / мин. Первоначальное зажигание происходит от одной или нескольких свечей зажигания (в зависимости от конструкции камеры сгорания). Когда турбина достигает самоподдерживающейся скорости — выше 50% от полной скорости — выходной мощности достаточно для приведения в действие компрессора, сгорание идет непрерывно, а систему стартера можно отключить.

Характеристики газовой турбины
Термодинамический процесс, используемый в газовых турбинах, — это цикл Брайтона.Двумя важными рабочими параметрами являются степень сжатия и температура обжига. Соотношение количества топлива к мощности двигателя оптимизируется за счет увеличения разницы (или соотношения) между давлением нагнетания компрессора и давлением воздуха на впуске. Эта степень сжатия зависит от конструкции. Газовые турбины для выработки электроэнергии могут быть как промышленного (тяжелого каркаса), так и авиационного исполнения. Промышленные газовые турбины предназначены для стационарного применения и имеют более низкие отношения давления — обычно до 18: 1.Авиационные газовые турбины — это более легкие компактные двигатели, адаптированные к конструкции авиационных реактивных двигателей, которые работают при более высоких степенях сжатия — до 30: 1. Они предлагают более высокую топливную эффективность и меньшие выбросы, но меньше по размеру и имеют более высокие начальные (капитальные) затраты. Авиационные газовые турбины более чувствительны к температуре на входе в компрессор.
Температура, при которой работает турбина (температура горения), также влияет на КПД, при этом более высокие температуры приводят к более высокому КПД.Однако температура на входе в турбину ограничена тепловыми условиями, которые допускаются металлическим сплавом лопаток турбины. Температура газа на входе в турбину может составлять от 1200 ° C до 1400 ° C, но некоторые производители повысили температуру газа на входе до 1600 ° C, разработав покрытия для лопаток и системы охлаждения для защиты металлургических компонентов от теплового повреждения.
Из-за мощности, необходимой для привода компрессора, эффективность преобразования энергии для газотурбинной электростанции простого цикла обычно составляет около 30 процентов, при этом даже самые эффективные конструкции ограничиваются 40 процентами.Большое количество тепла остается в выхлопных газах, температура которых составляет около 600 ° C, на выходе из турбины. За счет рекуперации этого отходящего тепла для производства более полезной работы в конфигурации с комбинированным циклом КПД газотурбинной электростанции может достигать 55-60 процентов. Однако существуют эксплуатационные ограничения, связанные с работой газовых турбин в режиме комбинированного цикла, в том числе более длительное время запуска, требования к продувке для предотвращения пожаров или взрывов и скорость нарастания до полной нагрузки.

Тюнинг двигателя: турбина или компрессор, что лучше установить?

В чем основное отличие турбины от компрессора?

Турбокомпрессор или механический нагнетатель?

Механический нагнетатель и турбокомпрессор

Компрессор VS турбина

Что получается в итоге

Компрессор или турбина, что лучше?

Компрессор или турбина что лучше выбрать для автомобиля: преимущества и недостатки этих агрегатов

Принцип работы компрессора

Принцип работы турбины

Недостатки компрессора и турбины

Плюсы и минусы турбины и компрессора

Принцип работы компрессора

Плюсы и минусы компрессора

Принцип работы турбины

Плюсы и минусы турбины

Чем отличается турбина от механического компрессора

Сфера применения и особенности эксплуатации турбины и компрессора

Сравнение турбины и компрессора

Разница оборотов турбины и компрессора

Компрессор или турбина – 4 довода или что лучше выбрать для авто

Чем отличаются

Конструкцией

Принципом действия

Что лучше

Мощность

Эффективность при разных режимах работы ДВС

Пример из жизни

Расход топлива

Обслуживание и эксплуатация

Вывод

Турбинный окрасочный пистолет лучше?

Турбинный окрасочный пистолет лучше, чем окрасочный пистолет HVLP с воздушным компрессором?

Как работает турбинный окрасочный пистолет?

Преимущества пистолета HVLP с воздушным компрессором

Турбинный пистолет HVLP Преимущества

в сравнении с турбинной системой HVLP

Компрессор против турбинной системы HVLP

Компрессоры с турбинными двигателями | Aviation Pros

В чем разница между турбинными двигателями?

Компрессоры

Основы турбокомпрессора

Конструкция турбокомпрессора

Газовые турбины для выработки электроэнергии

Добавить комментарий Отменить ответ