ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Газотурбинная установка (ГТУ или ГПА) » Все о транспорте газа

 

 Газотурбинная установка (ГТУ) — машина, преобразующая тепловую энергию в механическую и состоящая из одного или нескольких компрессоров (чаще осевого типа), теплового устройства для нагрева рабочего тела, одной или нескольких турбин, системы регулирования и необходимого вспомогательною оборудования (рис. 1). Полезная мощность в ГТУ совершается за счет внутренней энергии газового потока, поступаюшего с большой скоростью на лопатки ротора турбины.

При работе турбины атмосферный воздух засасывается в осевой компрессор 3, сжимается и поступает в камеру сгорания 1. Одновременно часть воздуха направляется в кольцевое пространство между стенкой и корпусом камеры сгорания. Внутрь камеры сгорания непрерывно поступает топливо, сгорающее при постоянном давлении. Поэтому из камеры сгорания непрерывной струей выходят продукты сгорания, направляющиеся в сопла. В соплах энергия давления в результате расширения газа преобразуется в кинетическую энергию газовой струи, поступающей на лопатки турбины.

Воздух, омывающий жаровую трубу камеры сгорания, охлаждает ее и, смешиваясь с продуктами сгорания, выходящими из жаровой трубы, также поступает в турбину 2. Примешивание этой доли воздуха к продуктам сгорания, имеющим высокую температуру — около 1800-2000 °С, необходимо для снижения температуры газов до величины, безопасной для металла лопаток газовой турбины. Поэтому общее количество воздуха, сжимаемого втурбокомпрессоре 3, значительно (в 6 раз и более) превышает количество воздуха, теоретически необходимого для сгорания топлива. 

Общее представление о принципах работы турбины можно получить при рассмотрении устройства простейшей активной турбины (рис. 2).

На валу 1 насажен диск 2, по ободу которого на равных расстояниях закреплены рабочие лопатки . Слева от рабочих лопаток в корпусе 5 размешено

сопло 4, представляющее собой криволинейный канал плав­ного очертания. При постоянном расходе газа за счет сужения канала в пределах сопла скорость потока возрастает, а давление уменьшается от р0 до р1 . Следовательно, в пределах сопла потенциальная энергия потока превращается в кинетическую.

При выходе из сопла поток газа попадает на рабочие лопатки под та­ким углом наклона a1, который обеспечивает плавное скольжение по­тока в межлопаточных каналах. При движении потока вдоль изогнутого контура рабочих лопаток возникают элементарные силы, результирую­щая которых представляет собой усилие, вращающее лопатки, т. е. ме­ханическую работу. Механическая работа потокагаза на лопатках опре­деляется только вращающим усилием и частотой вращения. При враща­тельном движении рабочих лопаток скорость газа при выходе из них меньше скорости на входе. Это означает, что на рабочих лопатках проис­ходит второе превращение энергии — кинетическая энергия потока газа частично переходит в механическую энергию вращения лопаток.

Турбины, в которых поток газа движется параллельно валу, назы­вают аксиальными, а турбины, в которых поток газа движется перпен­дикулярно к валу, — радиальными. Заводы выпускают в основном аксиальные газовые турбины.

Смежные ряды сопел и рабочих лопаток образуют одну ступень давления. Поэтому турбину такого типа называют одноступенчатой. Диаметр диска 2, измеренный по средней высоте рабочих лопаток d , называют расчетным диаметром ступени давления. Между вращающими­ся и неподвижными деталями всегда имеются зазоры (см. рис. 2) в ра­диальном и аксиальном направлениях.

На графике изменения давления и абсолютных скоростей газа в ак­тивной одноступенчатой турбине

(см. рис. 2) видно, что давление падает только в соплах, где и происходит увеличение абсолютной скорости по­тока с с0 до с1 . На рабочих лопатках, в зазоре между соплами и лопат­ками давление практически постоянно. Отдельные ступени или турбины в целом, в которых давление потока газа на рабочих лопатках остается постоянным, называются активными. Те же ступени или турбины в це­лом, в которых давление меняется и в соплах и на рабочих лопатках, называются реактивными.

При однократном расширении в соплах одноступенчатой гурбины скоростью газа при входе его на рабочие лопатки оказывается настолько большой, что на одном ряду лопаток достаточно полно использовать ее нельзя. Поэтому одноступенчатые турбины применяют в основном для привода различных вспомогательных устройств.

На рис.3 в продольном разрезе и развертке по окружности проточ­ной части дана схема активной турбины с двумя ступенями скорости. (Обозначения 1 соответствуют обозначениям на рис. 2). Газ из перво­го ряда рабочих лопаток поступает в неподвижные напщие ло­патки 7. Эти лопатки сходны по профилю с рабочими лопатками, но изогнуты в противоположную сторону.  Направляющие лопатки крепят в корпусе 5 турбины против сопел. Далее газ поступает на второй ряд рабочих лопаток 6. Такой двукратный пропуск потока по рабочим лопаткам позволяет уменьшить потерю кинетической энергии с выходной скоростью и этим увеличить к.п.д. На графике изменения давления и абсолютных скоростей газа по ступеням турбины (см. рис. 3) видно, что расширение газа происходит только в соплах, т. е. эта турбина является активной. Поэтому абсолютная скорость потока газа достигает максимального значения

с1, при выходе из сопел. Далее поток газа попадает на рабочие лопатки первой ступени скорости, где совершает работу. Абсолютная скорость при выходе с2 еще довольно велика. Поток далее попадает в направляющие лопатки, где его абсолютная скорость несколько уменьшается от с2 до с`1 за счет потерь, а затем газ поступает нa рабочие лопатки второй ступени Здесь совершается дополнительная работа, соответствующая уменьшению абсолютной скорости от c`1 до с`2. Во всех зазорах давление принимается постоянным.

Наклон линии абсолютной скорости на рабочих лопатках первой и второй ступеней и на направляющих лопатках различен. Это связано с тем, что на рабочих лопатках скорость уменьшается и при превращении в механическую работу и ввиду потерь, между тем как в направляющих лопатках уменьшение скорости происходит только за счет потерь.

Рабочие лопатки ступеней скорости для уменьшения стоимости и упрощения конструкции почти всегда ставят на общем диске, который называют диском Кертиса. Принцип работы реактивных и комбинированных турбин.

В реальных ГТУ, эксплуатируемых на компрессорных станциях, используют в основном комбинированные ступени, т.е. ступени с определенной степенью реакции. Поток газа воздействует на рабочие лопатки реактивной турбины не только но причине изменения скорости, приобретенной в соплах (активное усилие), но также и вследствие реакции потока газа. Это воздействие возникает в них при уменьшении давления и увеличении за счет этого относительной скорости (реактивное усилие) . Реактивное усилие аналогично отдаче ружья при  выстреле.

 

 

Рис. 1. Упрощенная схема газотурбинной установки: 1- камера сгорания; 2 — турбине;

3 — осевой компрессор; 4 — устройство для съема мощности (нагнетатель)

 

 

 

 

 

Рис. 2. Схема простейшей активной турбины

 

 

 

 

Рис. 3 Схема активной турбины с  двумя ступенями скорости

 


Сравним схемы активной и реактивной ступеней давления (рис. 11). В соплах 1 активной ступени давление уменьшается от p0 до p1, а абсолютная скорость потока возрастает от с0, до c1. На рабочих лопатках

 


Рис. 4. Схемы активной (a) и реактивной (б) ступеней

 активной ступени абсолютная скорость потока уменьшается от с1 до с2 ввиду частичного превращения кинетической энергии в механическую работу. Относительная скорость потока уменьшается w1 до w2 вследствие трения о стенки лопаток, взаимного трения между отдельными лруйками в потоке, а также вихреобразования. Давление газа на рабочих лопатках остается постоянным 

p1=р2. Рабочие лопатки 4, как и сопла 3 реактивной ступени, образуют суживающиеся каналы. В этих каналах происходит увеличение относительной скорости и понижение давления, связанные с появлением реактивного усилия. Это усилие направлено под утлом к направлению вращения.

Движущее реактивное усилие получается как проекция реактивного усилия на направление вращения.

На рабочих лопатках реактивной ступени вследствие уменьшения давления увеличивается относительная скорость потока от w1 до w2  со Абсолютная скорость потока на выходе из рабочих лопаток с2, как и в активной ступени, меньше абсолютной скорости входа с1 ввиду превращения части кинетической энергии потока в механическую работу.

При работе турбины происходит уменьшение энтальпии от i0 на входе до i2 на выходе из ступени. Разность значений энтальпий, срабатываемых на ступени, называется теплоперепадом. Отношение теплоперепада, срабатываемого на рабочих лопатках, к общему теплоперепаду ступени принято называть степенью реактивности r. При r= 0-0,20 ступени давления называют активными с небольшой реактивностью; при r= 0,4-0,6 ступени давления называются реактивными.

Принципиальные схемы ГТУ

Сущестнует большое число теоретически обоснованных схем и циклов ГТУ. Однако только некоторые из них получили практическое применение. Часть из них рассмотрим.

 

 


Рис. 5. Простой цикл, одновальная ГТУ

 

 

 

 


Рис. 6. Регенеративный цикл, одновальная

ГТУ: 1 — регенератор; 2 — компрессор; 3 — камера сгорания;

4 — турбина; 5 — нагнетатель (нагрузка)

 

В одновальной ГТУ открытого простого цикла (рис. 5) рабочее тело (воздух) поступает в компрессор 1 из атмосферы, сжимается и направляется в камеру сгорания 2, в которой происходит его нагревание до определенной температуры. Затем рабочее тело (воздух) поступает в турбину 3, где расширяется, производя работу, и выбрасывается в атмосферу. Особенностью этого цикла является то, что компрессор, турбина и центробежный нагнетатель 4 (нагрузка) соединены механически. Центробежный нагнетатель с приводом от одновальной ГТУ может работать только в сравнительно узком диапазоне расходов газа.

В открытом цикле рабочее тело (воздух) поступает в ГТУ из атмосферы и выбрасывается в атмосферу. В замнутом цикле рециркуляция рабочего тела (воздуха) осуществляется без связи с атмосферой.

В одновальной ГТУ регенеративного цикла (рис. 6) дополнительно применен регенератор — теплообменник, передающий тепло от выхлопных газов рабочему телу (воздуху) до его поступления в камеру сгорания. Регенеративный цикл — термодинамический цикл с использованием тепла отработавшего рабочего тела. Состоит он из следующих друг за другом сжатия, регенеративного подогрева, горения, расширения и регенеративного охлаждения рабочего тела (теплопередачи от отработавшего газа к рабочему телу за компрессором). В целях расширения диапазона регулирования и устойчивой работы применяют схему многовальной ГТУ или с разрезным валом (рис. 7). Такая ГТУ имеет по крайней мере две турбины, камеру сгорания 2, работающие на независимых валах. Компрессор 1 приводится турбиной высокого давления (ТВД) 3, а силовая турбина (турбина низкого давления или ТНД) 4 обеспечивает привод нагнетателя 5 (нагрузки). Газотурбинная установка с разрезным валом обеспечивает любой режим работы газопровода без понижения давления нагнетания, так как, изменяя скорость вращения силового вала ТНД, можно привести в соответствие мощность, потребляемую нагнетателем, с полезной мощностью установки.

В ГТУ регенеративного цикла с разрезным валом появляется дополнительный элемент — регенератор, который выполняет те же функции, что регенератор одновальной ГТУ (см. рис. 6).

Рабочий процесс в многовальной ГТУ со ступенчатым сжатием и ступенчатым сгоранием топлива отличается от рабочего процесса других ГТУ тем, что воздух сжимается с промежуточным охлаждением, а горение происходит в двух камерах сгорания, расположенных перед каждой турбиной (рис. 8). При одинаковой производительности и степени сжатия в установке с промежуточным охлаждением затраты работы на сжатие в компрессорах низкого и высокого давлений (КНД и КВД) меньше, чем в установке без охлаждения. Применение ступенчатого сгорания приводит к некоторому повышению к л.д. установки. Но в такой установке усложняются топливная и масляная системы, создается более развернутая сеть воздуха и газопроводов, что увеличивает габариты и массу установки. Поэтому на КС не нашли практическое применение схемы ГТУ со ступенчатым сгоранием. Используют в основном ГТУ, выполненные по простому регенеративному (например, ГТК-10) или безрегенеративному циклу (например, ГТН-16) с разрезным валом.

 

 


Рис. 7. Простой цикл, ГТУ с разрезным валом с отдельной силовой турбиной

 

 

 

Рис. 8. Цикл с промежуточным охлаждением и промежуточным подогревом, многовальная ГТУ с потребителем полезной мощности на валу низкого давления: 1 — камера сгорания; 2 — промежуточный холодильник; 3 — камера сгорания промежуточного подогрева; 4 — нагнетатель (нагрузка)

 

Актуальное видео:

 

 

Прежде чем задать вопрос прочитайте: FAQ

Назначение турбин ГТД и основные требования к ним

Турбина в авиационных ГТД предназначается для привода во вращение компрессора (в ГТД всех типов), а также вентилятора (в двухконтурных ТРД) и для получения мощности, необходимой для вращения тянущего винта (или винтовентилятора) в ТВД или ТВВД или несущего винта в вертолётных двигателях.

Кроме того, некоторая (незначительная) часть мощности турбины используется для привода насосов, электрогенераторов и других агрегатов самолета (вертолета) и двигателя. Для получения необходимой мощности в турбине происходит преобразование энергии сжатого и нагретого газа в механическую работу на её валу.

Основными требованиями к турбинам ГТД являются: высокий КПД, малые затраты мощности на охлаждение лопаток, минимально возможные масса и габариты при данных параметрах, а также надежность работы (при высокой температуре газа) на всех эксплуатационных режимах и возможно малая стоимость изготовления (зависящая, кроме других параметров, от числа ступеней).

В авиационных ГТД нашли применение только осевые одно- и многоступенчатые турбины. При этом, как и многоступенчатый компрессор, многоступенчатая турбина может быть разделена на несколько групп ступеней (каскадов), расположенных на соосных валах. Процесс расширения газа в многоступенчатой турбине ГТД состоит из ряда последовательно протекающих процессов расширения в отдельных ступенях. Поэтому ниже изложение теории газовых турбин ГТД начинается с изложения принципа работы и основных параметров ступени газовой турбины.

2. Схема и принцип работы ступени турбины

Ступень газовой турбины в ГТД состоит из неподвижногосоп­лового аппарата (СА) и расположенного за нимвращающегося рабочего колеса (РК). Схема ступени неохлаждаемой газовой турбины ГТД с указанием обозначений характерных сечений ее проточной части дана на рис. 6.1. Пренебрегая (как и в ступени компрессора) отличием поверхностей тока от цилиндрических, рассечем ступень цилиндрической поверхностью В-В и развернем это сечение на плоскость. В результате получим сечение решеток профилей СА и РК (рис. 6.2). Рассмотрим характерную форму профилей, межлопаточных каналов и течение газа через эти решетки.

На вхо­де в сопловой аппарат газ имеет давление р0 и температуру Т0. Вектор скорости газа в этом сечении с0 обычно направлен парал­лельно оси вращения РК или под малым углом к ней. Лопатки СА имеют большую кривизну. Поэтому угол a1, под которым выходит газ из соплового аппа­рата (см. рис. 6.2), обычно равен 20 … 30 о, в результате чего поперечное сечение каждой струи газа, прошедшего через межлопаточный канал соплового аппарата, на выходе из него ока­зывается существенно меньше, чем на входе (f1af0). Поскольку скорость с0 существенно меньше скорости звука, уменьшение площади сечения межлопаточного канала приводит к значительному росту скорости газового потока и, соответственно, к падению его давления и температуры (см. рис. 6.1), подобно разгону потока в суживающемся сопле.

Вектор скорости газа на входе в рабочие лопатки (в относительном движении) равен разности векторов скоростей и см. тре­угольник скоростей перед рабочим колесом на рис. 6.2. Рабочие лопатки также имеют большую кривизну, причем их передние кромки (во избежание срыва потока) ориентируются по направлению вектора . ППри этом вектор относительной скорости газа реззначительно изменяет свое направление в рабочем колесе. Это изменение может быть различным. Ступени турбины принято разделять на активныеи реактивные. В рабочем колесе активной ступени турбины относительная скорость w практически остается (по модулю) постоянной (так как давление газа перед и за РК одинаково). В реактивной же ступени (а именно такие ступени применяются в авиационных ГТД) давление газа в рабочем колесе падает ( ) и, соответственно, относительная скорость газа растет (w2 > w1) (см. рис. 6.1). Обычно течение газа в решетке РК дозвуковое, и тогда для увеличения скорости газа межлопаточные каналы РК должны быть суживающимися (f < f), как показано на рис. 6. 2.

Вектор абсолютной скорости газового потока за рабочим колесом определяется как сумма векторов относительной скорости и окружной скорости лопаток (см. рис. 6.2). Обычно выход газа из ступени тур­бины на расчетном режиме близок к осевому, т. е. угол a2 бли­зок к 90°.

При обтекании лопаток рабочего колеса давление на корытце каждого профиля (в результате воздействия вытекающей из каждого межлопаточного канала СА струи газа) оказывается существенно выше, чем на спинке. Поэтому на каждой лопатке РК возникает аэродинамическая сила Р, которая в общем случае направленная так, как показано на рис. 6.2, может быть разложена на окружную Рu и осевую Рa составляющие и в конечном счете является той силой, которая создает крутящий момент на валу турбины.

Треугольники скоростей в сечениях 11 и 2—2 обычно совме­щаются на одном чертеже (рис. 6.3), называемом треугольником скоростей ступени турбины. При этом в общем случае поверхность тока, для которой проводится построение такой фигуры, может отличаться от цилиндрической, и тогда значения окружных скоростей в сечениях 1—1 и 2—2 (т.е. и ) будут различными. Кроме того, необходимо учитывать возможное изменение осевой составляющей скорости газа при его прохождении через рабочее колесо, завися­щее от формы проточной частя ступени (изменения высоты лопа­ток по тракту) и соотношения плотностей газа перед и за колесом. Обычно осевая скорость газового потока несколько увеличивается по тракту турбины, т. е. .

3. Работа газа на окружности колеса ступени

В лекциях по теории ступени осевого компрессор было показано, что для произвольно выбранного эле­мента рабочего колеса ступени компрессора, расположенного меж­ду двумя близкими друг другу поверхностями тока, работа, затрачиваемая на его враще­ние, в расчете на единицу массы воздуха, проходящего между этими поверхностями тока, может быть определена по формуле Эйлера: .

Аналогичная формула может быть получена таким же путем и для элемента рабочего колеса ступени турбины. Но при этом нужно учесть, что формула Эйлера для ступени компрессора определяет работу, затрачиваемуюна вращение лопаток РК, тогда как для ступени турбины надо определить работу, получаемую в результате силового воздействия газа на вращающееся колесо. Поэтому знаки обоих членов в этой формуле надо поменять на обратные. Кроме того, в теории турбин принято отсчитывать значения углов a2 и b2 в сторону, противоположную направлению отсчета уг­лов a1 и b1 (см. рис. 6.3). Соответственно для ступени турбины окружные составляющие скоростей с2 и w2 считаются положительными, если они направлены в сторо­ну, противоположную направлению вращения колеса. Тогда для ступени турбины

(6.1)

или

. (6.2)

Работа на валу ступени турбины в целом может быть найдена, как и для компрессора, путем интегрирования значений для каждой элементарной ступени (с учетом расхода газа через неё) с последующим отнесением результата интегрирования ко всему расходу газа через ступень, т. е. по формуле:

. (6.3)

4. Изображение процесса расширения газа в ступени в p, v- и i,s- координатах

На рис. 6.4 и рис. 6.5 изображен процесс расширения газа в ступени газовой турбины вp, v- и i, s- координатах. Точка 0, лежащая на изо­баре р = р0, соответствует состоянию газа на входе в сопловой аппа­рат. Линия 0-2ад изображает идеальный (адиабатный) процесс расширения газа в неохлаждаемой ступени. В i, s- координатах эта линия представляет собой вертикальную прямую. Действительный процесс расширения газа в ступени сопровождается гидравличес­кими потерями, приводящими к выделению теплоты трения и увеличе­нию энтропии, и может быть условно представлен политропой 0-2. лежащей правее адиабаты. Точки 1ад и 1 изображают состоя­ние газа на выходе из соплового аппарата в идеальном и реаль­ном процессах. Сравнивая реальный и идеальный процессы расшире­ния, протекающие до одного и того же давления, т. е. до изобары р = р2, следует подчеркнуть, что в реальном процессе температура и соответственно удельный объем газа оказы­ваются более высокими, чем в идеальном.

Таким образом, если в компрессоре диссипация энергии (которую условно называют теплотой трения) приводит к увеличению работы, непосредственно затрачиваемойна сжатие воздуха (по сравнению с адиабатной), то в турбине, наоборот – диссипация энергии (теплота трения) приводит к увеличению работы, отдаваемой газом при его расширении, на величину, эквивалентную заштрихованной на рис 6.4 площадке, (обозначим её величину, как и теории компрессоров, ). Этот эффект носит название «возврата тепла» в процессе расширения. Однако, отмеченное увеличение работы расширения составляет всего 10 – 15 % от величины работы трения.

В i, s— координатах процесс расширения газ в ступени турбины изобразится, соответственно, линией 0-1-2, причем рост энтропии в этом процессе обусловлен наличием гидравлических потерь, т. е. необратимостью этого процесса.

В теории газовых турбин принято считать, что процесс расши­рения газа в ступени начинается не то , а от , т.е. от состоя­ния заторможенного потока на входе в неё. Это упрощает последующий анализ и в то же время мало влияет на его результаты, так как различие в зна­чениях р0 и обычно не превышает 5—10%. Точка 0* лежит на продолжении вверх адиабаты 0—2ад, причем в i, s- координатах ее рас­стояние от точки 0 согласно уравне­нию сохранения энергии равно . Остальные обозначения, приведенные на рис. 6.5, будут разъяснены ниже.

5. Основные параметры ступени турбины


Подробное устройство турбины | Blog-Mycar.ru

Устройство турбины автомобиля выполнено так, чтобы увеличить давление топлива в коллекторе впуска для обеспечения максимального поступление кислорода в камеру, где происходит сгорание. Основное назначение турбины – значительное увеличение мощности двигателя. Даже увеличение давления на 1 атмосферу в коллекторе приводит к попаданию в двигатель двойной порции кислорода. Это позволяет даже небольшому двигателю отдавать такую мощность, как вдвое больший его аналог, но не оснащенный турбонаддувом.

Внешний вид турбины

Принцип работы и устройство турбокомпрессора

Рассмотрим, как работает турбина в автомобиле. Поток выхлопных газов поступает из выпускного коллектора в горячую часть турбины, там воздействует на лопасти крыльчатки, приводя ее в движение вместе с валом. На нем закреплена также крыльчатка компрессора, расположенного в холодном отсеке турбины. Она при вращении повышает давление в системе впуска, обеспечивая увеличенное поступление в камеру сжигания топлива и воздуха.

Схема работы турбины

Устройство турбины автомобиля не сложное, она состоит из:

  • Улитки компрессора, которая всасывает воздух, а затем нагнетает его в коллектор впуска;
  • Улитки, расположенной в горячей части – здесь выхлопные газы заставляют вращать турбину, после чего выбрасываются в систему отработанных газов на выход;
  • Крыльчатки компрессора, а также ее аналога в горячей части;
  • Шарикоподшипникового картриджа;
  • Корпуса, соединяющего улитки, имеющего систему охлаждения и системы подшипников.

Общее устройство турбины

Во время работы устройство подвергается значительным термодинамическим нагрузкам. Попадающие в турбину выхлопные газы достигают температуры 900°С, из-за чего ее корпус делают чугунным, причем для отливки используется особая технология. Обороты турбинного вала могут достигать показателя 200 000 об/мин, поэтому в конструкцию устанавливают высокоточные детали, которые тщательно подгоняют и затем балансируют. Также для турбины предъявляются высокие требования к смазочным материалам. Отдельные турбонагнетатели оборудованы так, что система смазки является одновременно охлаждением узла подшипников.

Система охлаждения и устройство турбонаддува

Охлаждающая система турбокомпрессоров необходима для улучшения передачи тепла от его механизмов и частей. Наиболее распространенные варианты охлаждения деталей — масляный способ и комплексное охлаждение антифризом и маслом. Оба типа имеют свои преимущества, но не лишены и недостатков.

Охлаждение маслом

Достоинства:

  • Простая конструкция;
  • Удешевление турбокомпрессора.

Недостатки:

  • Меньшая эффективность в сравнении с системой, где выполняется использование антифриза с маслом;
    Высокая требовательность к составу масла;
  • Необходимость часто его менять;
  • Требовательность к контролированию температурного режима.

Турбина с масляным охлаждением

Изначально устройство турбокомпрессора имело только масляное охлаждение, которое быстро достигало высоких температур, проходя через подшипники. Такое масло начинает сразу закипать, возникает эффект коксования, из-за которого забиваются каналы, существенно ограничивая доступ охлаждения и смазки к подшипникам.

В результате подшипники изнашиваются, их заклинивает, необходим дорогостоящий ремонт. У такой неполадки имеется несколько причин:

  • Некачественное или не то, которое рекомендовано для двигателя масло;
  • Превышение сроков замены масла;
  • Неисправности смазочной системы двигателя автомобиля.

Комплексное охлаждение маслом и антифризом

Преимуществом этого варианта становится большая эффективность получаемого охлаждения. Существенный недостаток — усложнение конструкции турбонагнетателей, что повышает их стоимость.

Турбина с масляным и водяным охлаждением

Устройство турбонаддува в варианте охлаждения турбин антифризом и маслом более сложное, поскольку в нем имеется отдельный масляный контур, а также система с охлаждающей жидкостью. Зато повышается эффективность работы, устраняются проблемы закипания масла.

Для такого турбонагнетателя масло служит, как и прежде, для охлаждения и смазки подшипников, а антифриз, подаваемый из общей цепи охлаждения двигателя, предотвращает перегрев и не дает закипать маслу. Из-за такой сложности увеличивается цена турбонагнетателя.

Конструктивные особенности

При работе горячей турбины воздух, нагнетаемый компрессором в ее корпусе, сильно сжимается, отчего происходит его нагрев. Это вызывает нежелательные последствия, поскольку при высокой температуре в воздухе меньше кислорода. Значит, эффективность наддува также снижается. Для борьбы с подобным явлением начали, используя рекомендации ученых, устанавливать в турбину интеркулер — вспомогательный охладитель воздуха.

Интеркулер для турбины

Конструкторы устройства отмечают, что нагрев воздуха далеко не единственная задача, которую им приходится решать при проектировании турбины. Насущной проблемой также становится ее инерционность — задержка реакции двигателя на открытие в коллекторе дроссельной заслонки.

Турбина максимально эффективна, когда достигаются определенные обороты вращения коленчатого вала. Среди автолюбителей даже распространено мнение, что турбонаддув включается только тогда, когда скорость автомобиля достигает определенного значения. Хотя турбина работает постоянно, а значение числа оборотов, при которых ее действие наиболее эффективно, для каждого двигателя индивидуальное.

Усовершенствование турбонаддува

Решая проблемы устройства турбин, конструкторами была разработана схема, в которой соединились нагнетатели двух компрессоров. Эта конструкция получила название twin-turbo.

Конструкция турбины твин-турбо

В такой системе используются параллельно пара одинаковых турбин. Их задача — повысить давление и объем поступающего воздуха. Система управления включает твин-турбо в момент, когда необходимо получить на повышенных оборотах максимальную мощность.

Подобный компрессор реализован в прославленном японском авто бренда Nissan, который получил имя Skyline Gt-R.

Двигатель ниссан с системой твин-турбо

В нем установлен мотор rb26-dett. Аналогичная система, однако, оснащенная одинаковыми небольшими турбинами позволяет получить заметный прирост мощности даже при малых оборотах, при этом поддерживать турбонаддув постоянно.

Последовательное соединение разных турбин получило название Bi-turbo.

Конструкция турбины би-турбо

Конструкция устроена так, что при невысоких оборотах функционирует лишь маленькая турбина, которая обеспечивает «отзывчивость» при плавно изменяемой скорости. Если обороты резко возрастают, включается «крупная» турбина». Это позволяет машине получить значительный прирост производительности, причем в любом диапазоне функционирования двигателя. Подобная система реализована в моделях BMW biturbo, тюнинг которых вызывает восхищение.

Система би-турбо от БМВ

Инновационные разработки

В числе современных разработок, уже радующих автовладельцев, турбина VGT, у которой лопатки крыльчатки изменяют свой угол наклона, направляя ее в сторону, куда направлены выхлопные газы.

Турбина с изменяемым углом наклона лопаток

Когда обороты двигателя небольшие, становится более узким пропускное сечение выхода в турбину выхлопных газов, поэтому «выхлоп» получается более быстрым. Чаще эту систему применяют для дизельных агрегатов, но есть разработки и для бензиновых двигателей.

Также к инновационным разработкам относится система Twin-scroll, где благодаря двойному контуру, по которому совершают обход выхлопные газы, получается, что их энергия вращает общий ротор с компрессором и крыльчаткой.

Конструкция турбины Твин-скролл

При этом имеется два варианта реализации:

  1. Выхлопные газы проходят одновременно оба контура и система функционирует как twin-turbo.
  2. Второй тип работает наподобие схемы biturbo — имеется два контура, у которых разная геометрия. Когда обороты невысокие, выхлопные газы идут по краткому контуру, увеличивающему энергию и скорость благодаря небольшому диаметру. Если обороты повышаются, выхлопные газы поступают в контур, имеющий больший диаметр — при этом рабочее давление сохраняется во впускной системе и отсутствует запор для выхлопных газов. Распределение регулируют механические элементы — клапаны, переключающие потоки.

Заключение

Сейчас  выпускают усовершенствованные турбины, поэтому их популярность возрастает все больше . Турбокомпрессоры перспективны как в плане форсирования моторов, так и потому, что повышают экономичность двигателя, чистоту его выхлопа.

Honeywell Turbo Technologies — Транспортные системы — Графическая библиотека — Новости и события


Блок-схема системы наддувочного воздуха
Как работает турбо
. JPG

Горячий турбокомпрессор
Горячий турбокомпрессор на двигателе, работающем на испытательном стенде
.JPG

GT12 турбокомпрессор
Турбокомпрессор с перепускным клапаном и встроенным коллектором для бензиновых двигателей (Вид 3/4, турбина)
. JPG

GT12 турбокомпрессор
Турбокомпрессор с перепускным клапаном и встроенным коллектором для бензиновых двигателей (Вид 3/4, компрессор)
.JPG

GT17 турбокомпрессор
Турбокомпрессор с турбиной с изменяемой геометрией Slidevane ™ (вид 3/4, турбина)
. JPG

GT17 турбокомпрессор
Турбокомпрессор с турбиной с изменяемой геометрией Slidevane ™ (вид спереди)
.JPG

GT17 VNT ™ (турбина с регулируемым соплом)
Турбокомпрессор с REA (поворотный электрический привод) (вид 3/4, компрессор)
. JPG

GT17 VNT ™ (турбина с регулируемым соплом)
Турбокомпрессор с REA (поворотный электрический привод) (вид 3/4, турбина)
.JPG

Что такое диаграмма Венна — объясните с помощью примеров

Что такое диаграмма Венна ?

Термин Диаграмма Венна не является чуждым, поскольку у всех нас была математика, особенно теория вероятностей и алгебра. Теперь для непрофессионала диаграмма Венна представляет собой наглядную демонстрацию всех возможных реальных отношений между коллекцией различных наборов предметов.Он состоит из нескольких перекрывающихся кругов или овальных форм, каждая из которых представляет собой отдельный набор или предмет.

Диаграммы Венна изображают сложные теоретические отношения и идеи для лучшего и легкого понимания. Эти диаграммы также профессионально используются профессорами для отображения сложных математических концепций, классификации в науке и разработки стратегий продаж в деловой индустрии.

Источник изображения : pinterest.com

Эволюция диаграммы Венна

Развитие диаграммы Венна восходит к 1880 году, когда Джон Венн воплотил их в жизнь в статье под названием «О схематическом и механическом представлении суждений и рассуждений». Она была опубликована в Philosophical Magazine и Journal of Science. Джон Венн провел тщательное исследование этих диаграмм и предвидел их формализацию. Он — тот, кто первоначально обобщил их, неудивительно, как они назывались, т.е.е., Диаграммы Венна в 1918 году.

Существует небольшой разрыв между диаграммой Венна и диаграммой Эйлера, изобретенной в 18 веке Леонардом Эйлером, который также приложил руку к ее развитию в 1700-х годах. Джон называл диаграммы кругами Эйлера.

Разработка диаграмм Венна продолжалась и в 20 веке. Например, около 1963 года Д. В. Хендерсон обнаружил существование n-графа Венна, состоящего из n-кратной рациональной симметрии, который указал, что n было простым числом.В последующие годы в эту концепцию углубились четыре других интеллекта, которые пришли к выводу, что вращательно-симметричные диаграммы Венна существуют только в том случае, если n — простое число.

С тех пор эти диаграммы стали частью сегодняшней учебной программы и иллюстрируют бизнес-информацию. Диаграммы Венна и Эйлера были включены в качестве компонента обучения теории множеств нового математического движения в 1960 году.

Почему диаграммы Венна важны?

Диаграммы Венна полезны в качестве учебных и учебных пособий для ученых, учителей и профессоров.Они помогают представлять простые математические концепции в начальных школах, а также теоретические теории и проблемы среди логиков и математиков.

Кроме того, вместе с теорией множеств, диаграммы Венна способствовали более четкому и современному пониманию бесконечных чисел и действительных чисел в математике. Они также способствовали созданию общего языка и системы символов, касающихся теории множеств, среди исследователей и математиков.

Они идеально подходят для иллюстрации сходства и различий между предметами или идеями, когда круги перекрываются или иначе.Эта функция обычно используется в бизнес-индустрии для поиска и создания ниши на рынке товаров и услуг. Это способствует созданию невероятных отчетов о продажах и огромной реализованной прибыли среди предпринимателей.

Вы также можете использовать диаграммы Венна , чтобы принимать важные жизненные решения, например, в какой колледж поступить, в какую школу взять вашего ребенка, лучший материал для конструирования или изготовления одежды, в каком ресторане пообедать и т. Д.

Когда использовать диаграммы Венна?

Вы можете использовать диаграммы Венна , чтобы продемонстрировать взаимосвязи между статистикой, логикой, вероятностью, лингвистикой, информатикой, организацией бизнеса и многими другими областями.

  • В математике диаграммы Венна — это обучающий инструмент, который объясняет такие математические понятия, как множества, объединения и пересечения. Они также решают серьезные задачи по высшей математике. Вы можете подробно прочитать о них в академических журналах в своей библиотеке и поразиться тому, насколько теория множеств является законченным разделом математики.

    Статистики используют идею диаграмм Венна , чтобы предсказать шансы определенных событий.То же самое и в области прогнозной аналитики. Наборы выборочных данных сравниваются и тщательно исследуются, чтобы выявить их сходства и различия.

Источник изображения : pinterest.com

  • Они также эффективны при определении логических оснований в аргументах и ​​выводах. Как и в дедуктивных рассуждениях, если посылки реальны, а форма аргумента верна, результат должен быть правильным.Диаграмма, аналогичная диаграмме Венна по логике, — это Таблица истинности. Он помещает переменные в столбцы, чтобы расшифровать то, что логически возможно. Еще одна диаграмма Рэндольфа, также известная как R-диаграмма, использует линии для объяснения множеств.

Источник изображения : youtube. com

  • В лингвистике диаграммы Венна помогают узнать, как языки различаются или соотносятся друг с другом, с точки зрения алфавита, гласных, произношения и т. Д.

Источник изображения : slideshare.net

Источник изображения : kdnuggets.com

  • Диаграммы также полезны в сфере продаж и маркетинга для сравнения и сопоставления продуктов, услуг, процессов и всего, что происходит при организации бизнеса. Они практичны и эффективны в увеличении продаж и прибылей, а также в расширении деятельности предприятий.

Источник изображения : businessbullet.co.uk

Символы на диаграмме Венна

Когда дело доходит до диаграммы Венна, существует множество символов, но мы рассмотрим три. ꓵ — пересечение двух наборов: показывает элементы, общие для обоих наборов.

Источник изображения : youtube.com

∪ — это представляет собой полная диаграмма Венна.

Источник изображения : math-only-math.com

A ’- обозначает завершение набора A. Он состоит из всего, что не входит в коллекцию.

Источник изображения : mathonline.wikidot.com

Примеры диаграмм Венна

Математика

Первый пример диаграммы Венна относится к математике.Они доступны при освещении тем, посвященных теории множеств и теории вероятностей.

На схеме ниже есть два набора: A = {1, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12} и B = {2, 3, 4, 6, 7, 9, 11, 12, 13}. Раздел, в котором два набора перекрываются, имеет числа, содержащиеся в обоих наборах A и B, называемый пересечением A и B. Два набора, вместе взятые, дают их объединение, которое включает все объекты в A, B, которые являются { 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13}.

Источник изображения : bbc.co.uk

Бизнес

В приведенном ниже примере диаграммы Венна анализируются сходства и различия в различных областях работы. Менеджеры по персоналу и специалисты по карьерной лестнице используют его для консультирования людей по вопросам их карьеры.

Источник изображения : pinterest. com

Наука

Ученый использует диаграммы Венна для изучения здоровья человека и лекарств. На иллюстрации ниже вы можете увидеть аминокислоты, жизненно важные для человека.

Источник изображения : researchgate.com

Как создать простую диаграмму Венна за считанные минуты?

Теперь мы будем использовать онлайн-программное обеспечение Edraw Max.В нем есть все основные символы и формы, которые вам нужны, наряду с многочисленными бесплатными шаблонами диаграммы Венна, и причудливым и продвинутым интерфейсом, который легко для новичков.

Перед тем, как начать онлайн-диаграмму Венна , вы должны убедиться, что вы:

  • Определите цель, которую вы хотите достичь. Имейте четкое представление о том, что вы хотели бы сравнить и для какой цели это сравнение необходимо. Это облегчает определение множеств.
  • Просмотрите и найдите список предметов, содержащихся в наборах.
  • Просмотрите доступные шаблоны, чтобы получить представление о том, что вы собираетесь рисовать, а затем создайте свою собственную диаграмму Венна , выполнив следующие действия.

Шаг 1: Войдите на веб-сайт программного обеспечения с https://www.edrawmax.com/online/ . Если вы не создавали учетную запись ранее, войдите в систему, используя действительные учетные данные, подтвердите свою учетную запись, затем войдите в систему.

Шаг 2: Выберите параметры бизнес-диаграммы на вкладке «Доступные шаблоны» и дважды щелкните значок диаграммы Венна, чтобы отобразить пустую страницу, на которой вы будете рисовать.

Шаг 3: На левой панели экрана вы найдете все необходимые символы и формы диаграммы Венна. Перетащите подходящие и поместите их на холст для рисования, чтобы создать диаграмму Венна.

Шаг 4: Сохраните готовую диаграмму Венна в доступных форматах или экспортируйте или поделитесь ею на других платформах прямо с веб-страницы Edraw.

Шаг 5: Настройка. Большинство встроенных фигур предназначены для изменения размера, редактирования и изменения цвета.

  • Чтобы изменить цвет, коснитесь целевого круга более одного раза и выберите цвет на вкладке быстрого цвета внизу.

  • Чтобы добавить личную тему и стиль, выберите один из доступных шрифтов, эффектов и цветовых схем. Создайте уникальную и профессиональную диаграмму Венна, щелкнув то, что вам больше нравится.

Статьи по теме

Турбонаддув для чайников — DriverMod

Сегодня практически все, от экономичного Honda Civic до чудовищного Mclaren P1, имеет турбонаддув.Они могут значительно увеличить мощность без затрат или сложности сборки двигателя, поэтому с вероятностью 99,7% вы уже рассмотрели возможность привязать один к тому, что находится у вас на подъездной дорожке. Эта статья не будет служить подробным руководством по наддуву вашего конкретного автомобиля, но она ответит на любые ваши вопросы, которые в противном случае вызвали бы гнев, если бы вы задали их на местном форуме. Вот посмотрите на установку с турбонаддувом:

1) Ворота отходов

Турбокомпрессор забирает выхлопные газы из вашего двигателя, использует их для вращения турбины и повышения давления в воздухе.Затем сжатый воздух (наддув) возвращается в двигатель. Первое, с чем сталкиваются выхлопные газы, покидая двигатель, — это перепускной клапан. Перепускная заслонка контролирует, сколько наддува создает ваша турбина, регулируя, сколько выхлопных газов достигает ее. Если турбо достигает предела наддува, перепускная заслонка открывается и позволяет выхлопным газам полностью обходить турбо.

Внешний Wastegate. (Источник)

Внутренний Wastegate (Источник)

Как вестгейт узнает, сколько наддува создает турбо? Он связан с турбонаддувом вакуумной линией.У Wastegates внутри есть пружина, которая определяет допустимый уровень наддува. Чтобы изменить величину наддува, которую может создать турбо, вы можете либо поменять эту пружину, либо подключить контроллер наддува к вакуумной линии. Кроме того, вестгейты могут быть внутренними (встроенными в турбокомпрессор) или внешними (прикрученными к выпускному коллектору). Вестгейт на нашей диаграмме внешний.

2) Выхлопные газы попадают в турбокомпрессор.

Выхлопные газы выходят из двигателя через выпускной коллектор и попадают в турбокомпрессор.Турбокомпрессор вращается и втягивает холодный всасываемый воздух. Этот холодный всасываемый воздух сжимается, покидает турбокомпрессор и начинает свой путь к интеркулеру. После того, как выхлопные газы были использованы для вращения турбины, они покидают турбонагнетатель и попадают в выхлопную трубу через спускную трубу. Примечание. Обычно к передней части турбокомпрессора прикреплен впускной патрубок с фильтром, хотя он не фигурирует на этой схеме.

Приемная труба с турбонаддувом (Источник)

Впускная труба турбины (Источник)

3) Всасываемый воздух проходит через интеркулер.

Сжатый воздух на впуске покидает турбокомпрессор и попадает в промежуточный охладитель по ряду труб. На вторичном рынке эти трубы обычно соединяются с помощью силиконовых муфт. (синий на нашей схеме) Затем он проходит через интеркулер, который охлаждает всасываемый воздух. Чем холоднее всасываемый воздух, тем он плотнее и тем больше мощности вы производите. Обычно нужно сделать этот трубопровод как можно короче. Теоретически, чем она короче, тем меньше задержек.

Турбо-задержка: время задержки между нажатием педали газа и увеличением давления во впускном коллекторе турбонагнетателем.

Настройка интеркулера (Источник)

4) Холодный сжатый воздух поступает в корпус дроссельной заслонки

Вот где происходит волшебство. Холодный, плотный воздух выходит из интеркулера, попадает во впускной коллектор, и вы делаете POWERRRR. Это происходит только при открытом корпусе дроссельной заслонки. Корпус дроссельной заслонки можно представить как дверь, через которую воздух попадает в двигатель.Когда вы кладете ногу на педаль газа, вы дергаете за трос газа, открываете дверь и пропускаете воздух в двигатель.

5) Корпус дроссельной заслонки закрывается, и наддув выходит через продувочный клапан

В конце концов, вам придется убрать ногу с газа. Когда это происходит, корпус дроссельной заслонки захлопывается, и вся эта дроссельная заслонка должна куда-то уходить. Его можно либо выпустить в атмосферу через атмосферный выпускной клапан (например, тот, что на нашей схеме), либо подать обратно во впускную трубу (перед турбонаддувом) с помощью рециркуляционного выпускного клапана.Как выпускной клапан знает, когда открываться? Он соединен с впускным коллектором вакуумной линией. Закрытие корпуса дроссельной заслонки создает разрежение во впускном коллекторе. Это вакуумное давление затем открывает выпускной клапан.

Клапан сброса атмосферного воздуха (Источник)

Выпускной клапан рециркуляции (Источник)

6) Охлаждение

Довольно часто турбокомпрессоры раскручиваются до 140 000 об / мин. По этой причине им нужно сохранять хладнокровие. Довольно хорошо, что все турбокомпрессоры имеют масляное охлаждение, а некоторые — и масло, и воду. Турбины с масляным охлаждением забирают масло из выпускного отверстия для масла под давлением на двигателе (например, отверстия датчика давления масла) и возвращают его в масляный поддон. По этой причине при установке турбонагнетателя на вторичном рынке на безнаддувных автомобилях обычно требуется проделать отверстие в масляном поддоне. Турбины с водяным охлаждением отправляют и получают охлаждающую жидкость из системы охлаждения двигателя. Обычно это делается с помощью фитингов, вставленных в шланги охлаждающей жидкости.

А теперь иди и прокатись на Corolla своей мамы.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.