Газовая турбина своими руками: Паровая турбина своими руками на 10 квт

Мини турбина (генератор) своими руками

Всем привет, вот хочу поделиться идеей, которая меня когда-то в тёмном доме посетила, почему в тёмном? Потому что приходилось сидеть без света около четырех суток из-за проблем на подстанции.

Суть идеи полагает в том, чтобы собрать рабочую турбину и при этом затратить минимум времени/ресурсов буквально из ничего.

Был у меня вентилятор 80-ка дохлый запускался но «глох» почему-то… Взял крыльчатку в руки и давай крутить её. Ну и собственно так и пришла идея создания первой турбины, монстра из бутылки.

На фото показано из чего состоит, щуп как-то попал в руки случайно, но форсунка вышла из него нормальная.

Из такой конструкции можно было извлечь 200-300 (410 при КЗ) миллиампер и 4.5-5 Вольт в нагрузке (около 1 ватта).

При холостом ходе турбина выдавала около 8 Вольт что не очень то и подходило мне для основной идеи заряжать телефон «из крана»

Потом решил заменить корпус, а то бутылка была довольно шумной, шуму стало немного меньше но ватт не прибавилось, потом двигатель умер после купания. Да и к лучшему… потому, что я узнал, что от старых принтеров можно извлечь неплохой генератор только переменного тока — так называемый

Крыльчатку собрал из CD диска и лопаток из пластиковой бутылки сложенных в двое и склеенных супер клеем.

Стоп кадр для понятия принципа действия турбины, Вода «бьёт» по лопасти, заставляя её вращаться…

Старая разбилась, собрал такую же крыльчатку:

Крыльчатку из CD-диска посадил на вал шаговика. Использование шаговика дало больше ватт нежели коллекторник, кроме того и долговечнее шаговики потому, что у них нет щёток… единственное — шаговик выдавал переменное напряжение и двумя катушками, что есть хорошо, можно суммировать напряжение или суммировать силу тока которую вырабатывала турбина, можно через трансформатор повышать или понижать, как душе угодно. Из одной катушки я мог взять столько же ватт, сколько и давал прошлый вариант.

Данные таковые: ток при КЗ был 0.4-0.45 А на катушке и по 9-10 вольт то есть я мог добыть 15-20 вольт и ток при этом 0.4 А тоесть 6 ватт(в теории)

Фильтр собирал по такой схеме:

Новая крыльчатка добавила несколько милиньютон/метров но обороты убавились немного.

Ах да у шаговиков есть большой недостаток – залипание, то есть на малых оборотах турбина просто вставала (то просто крутилась очень медленно) иногда, когда был слабый напор воды, вообще было невозможно взять ни вата «с крана».

Воды, данная форсунка из щупа, тянула 200 л/ч. Давление в тестируемом кране 1-1.5 кгс/см2(1-1.5 Атм).  Я лично на воду счетчик не имею просто поэкспериментировал и всё.

Потом была ещё одна идея турбины, но тоже не лишенной недостатков:

Гелевая ручка служит передаточным валом. С другой стороны должен быть закреплен вал вашего двигателя.

Сейчас собрал ещё несколько моделей крыльчаток но тестить нет желания/времени.

P.S.  Ах да, чуть не забыл. Ресурс пресной воды на планете ограничен, и составляет только 1% из всего мирового запаса воды. Экономьте воду)

Турбина сделать самому своими руками: что для этого нужно?

Люди начали использовать пар в качестве движущей силы еще в самом начале нашей эры. Двигатели, которые устроены по этому принципу, становятся частями многих приборов и машин, пригодных для различных нужд как в промышленности, так и дома. Но теперь, благодаря научно-техническому прогрессу, каждый с помощью нехитрых инструментов и материалов (которые есть в любом магазине хозяйственных товаров) может понять, как делается турбина своими руками. Итак, вот какие элементы вам понадобятся:

1. Жестяная консервная банка и несколько крышек для банок (также из жести).
2. Неширокая полоска из того же металла.
3. Несколько заклепок из металла.
4. Гайка и винт.
5. Моток алюминиевой проволоки.
6. Свеча, спиртовка или таблетка сухого горючего.
7. Плоскогубцы, паяльник, а также флюс, предназначенный для пайки алюминия.

Сделай сам

Итак, после того как все материалы и инструменты собраны, можно приступать к работе. Прежде всего возьмите две крышки и вырежьте из них круги. Они будут разного размера: один равен по диаметру горлышку банки, которая в будущем изделии станет одной из самых важных частей – паровым котлом; параметры второго выбирайте, исходя из того, какого размера турбину вы хотите получить. Но это только первый этап. Далее будет видно, как изготавливается турбина своими руками.

Теперь нам понадобятся алюминиевые заклепки. Возьмите одну из них (ее размер должен быть равен четырнадцати миллиметрам) и с помощью молотка, обстукивая равномерно со всех сторон, сделайте форсунку. Диаметр полученного изделия будет достигать 0,6 миллиметров. После этого возьмите ту крышку, которая будет закрывать паровой котел, и сделайте в ней пару отверстий: одно для форсунки, другое — заливное. Причем второе нужно сделать как можно ближе к краю, чтобы после не возникло проблем с крепежным болтом. Стоит помнить, что турбина своими руками делается непросто, но в результате получается очень полезное в хозяйстве приспособление.

При помощи паяльника соедините с крышкой гайку и форсунку. Во время пайки второй детали следует использовать флюс для алюминия или универсальную паяльную жидкость, например, с маркировкой Ф59А. После этого припаяйте к банке крышку, предварительно выполнив наждачной бумагой очистку поверхностей, которые будут соединены, от полимерного покрытия. Осталось сделать совсем немного, и у вас будет красоваться паровая турбина, своими руками сделанная в домашних условиях.

Далее нужно взять второй круг, из которого мы будем изготавливать собственно турбину. Для этого его нужно разделить сначала на четыре одинаковых сектора, а после каждый из них разметить на две части и повторить эту операцию с деталями. Итак, получилось шестнадцать лопастей. Но они еще не готовы. Каждую из деталей нужно подрезать вдоль до середины радиуса и загнуть с помощью плоскогубцев в одну сторону. В центре данной конструкции будет припаяна головка заклепки. Как видите, турбина своими руками изготавливается хоть и долго, но не так уж сложно.

Теперь нужно взять полоску жести. Из нее будет сделан держатель для турбины. Для этого необходимо согнуть этот материал в форму буквы «П». При этом проследите, чтобы ширина детали была равна длине двух заклепок или превышала ее. После этого нужно впаять турбину в держатель таким образом, чтобы ее лопасти могли максимально свободно вращаться, а осью стал основной стержень заклепки. Турбина, своими руками сделанная, почти готова, осталось только выполнить пару простых операций: присоединить друг к другу держатель и паровой котел из банки, а также сделать подставку для всей этой конструкции из алюминиевой проволоки. Внимание: проследите, чтобы лопасти при вращении не цеплялись за другие детали изделия.

Проба 

Итак, вот как пользоваться паровой турбиной. Для начала нужно с помощью полиэтиленового флакона наполнить банку водой до половины. После следует закрыть отверстие в крышке, чтобы ликвидировать утечку пара. Осталось только нагреть воду с помощью одного из вышеперечисленных способов, чтобы простой механизм заработал. Газовая турбина своими руками делается точно так же, только вместо воды нужно будет использовать, как следует из названия, один газ. Но это нужно делать с большой осторожностью и желательно воспользоваться помощью профессионала.

Паровые турбины

Паровые турбины — принцип работы

Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество.

Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт.

В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на три группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. По типу ступеней турбин они классифицируются как активные и реактивные.

Конденсационные паровые турбины

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование). Конденсационные турбины бывают стационарными и транспортными.

Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых установлены конденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной конечный продукт таких электростанций — электроэнергия. Лишь небольшая часть тепловой энергии используется на собственные нужды электростанции и, иногда, для снабжения теплом близлежащего населённого пункта. Обычно это посёлок энергетиков. Доказано, что чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее, и тем ниже стоимость 1 кВт установленной мощности. Поэтому на конденсационных электростанциях устанавливаются турбогенераторы повышенной мощности.

Частота вращения ротора стационарного турбогенератора связана с частотой электрического тока 50 Герц. То есть на двухполюсных генераторах 3000 оборотов в минуту, на четырёхполюсных соответственно 1500 оборотов в минуту. Частота электрического тока вырабатываемой энергии является одним из главных показателей качества отпускаемой электроэнергии. Современные технологии позволяют поддерживать частоту вращения с точностью до трёх оборотов. Резкое падение электрической частоты влечёт за собой отключение от сети и аварийный останов энергоблока, в котором наблюдается подобный сбой.

В зависимости от назначения паровые турбины электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80 %), от пиковых — возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд — особая надёжность в работе. Все паровые турбины для электростанций рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).

Схема работы конденсационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5). Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть полученной энергии используется для генерации электрического тока.

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основной конечный продукт таких турбин — тепло. Тепловые электростанции, на которых установлены теплофикационные паровые турбины, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением.

У турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной турбиной или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии.

В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара.

У турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему или к сетевым подогревателям.

Схема работы теплофикационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) направляется на рабочие лопатки цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины, который соединен с валом (4) электрического генератора (5). В процессе расширения пара из цилиндров среднего давления производятся теплофикационные отборы, и из них пар направляется в подогреватели (6) сетевой воды (7). Отработанный пар из последней ступени попадает в конденсатор, где и происходит его конденсация, а затем по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть тепла, полученного в котле используется для подогрева сетевой воды.

Паровые турбины специального назначения обычно работают на технологическом тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся турбины мятого (дросселированного) пара, турбины двух давлений и предвключённые (форшальт).

• Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющих давление немного выше атмосферного.
• Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней.
• Предвключённые турбины представляют собой агрегаты с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин направляют в другие с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции турбоагрегаты.
• Также к турбинам специального назначения относятся и приводные турбины различных агрегатов, требующих высокой мощности привода. Например, питательные насосы мощных энергоблоков электростанций, нагнетатели и компрессоры газокомпрессорных станций и т. д.

Обычно стационарные паровые турбины имеют нерегулируемые отборы пара из ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

• работа паровых турбин возможна на различных видах топлива: газообразное, жидкое, твердое
• высокая единичная мощность
• свободный выбор теплоносителя
• широкий диапазон мощностей
• внушительный ресурс паровых турбин

• высокая инерционность паровых установок (долгое время пуска и останова)
• дороговизна паровых турбин
• низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии
• дорогостоящий ремонт паровых турбин
• снижение экологических показателей, в случае использования тяжелых мазутов и твердого топлива

как горячий пар превращается в электричество / Хабр

Учёные до сих пор бьются над поиском самых эффективных способов по выработке тока — прогресс устремился от гальванических элементов к первым динамо-машинам, паровым, атомным, а теперь солнечным, ветряным и водородным электростанциям. В наше время самым массовым и удобным способом получения электричества остаётся генератор, приводимый в действие паровой турбиной.

Паровые турбины были изобретены задолго до того, как человек понял природу электричества. В этом посте мы упрощённо расскажем об устройстве и работе паровой турбины, а заодно вспомним, как древнегреческий учёный опередил своё время на пятнадцать веков, как произошёл переворот в деле турбиностроения и почему Toshiba считает, что тридцатиметровую турбину надо изготавливать с точностью до 0,005 мм.

Как устроена паровая турбина

Принцип работы паровой турбины относительно прост, а её внутреннее устройство принципиально не менялось уже больше века. Чтобы понять принцип работы турбины, рассмотрим, как работает теплоэлектростанция — место, где ископаемое топливо (газ, уголь, мазут) превращается в электричество.

Сама по себе паровая турбина не работает, для функционирования ей нужен пар. Поэтому электростанция начинается с котла, в котором горит топливо, отдавая жар трубам с дистиллированной водой, пронизывающим котел. В этих тонких трубах вода превращается в пар.

Понятная схема работы ТЭЦ, вырабатывающей и электричество, и тепло для отопления домов. Источник: Мосэнерго

Турбина представляет собой вал (ротор) с радиально расположенными лопатками, словно у большого вентилятора. За каждым таким диском установлен статор — похожий диск с лопатками другой формы, который закреплён не на валу, а на корпусе самой турбины и потому остающийся неподвижным (отсюда и название — статор).

Пару из одного вращающегося диска с лопатками и статора называют ступенью. В одной паровой турбине десятки ступеней — пропустив пар всего через одну ступень тяжёлый вал турбины с массой от 3 до 150 тонн не раскрутить, поэтому ступени последовательно группируются, чтобы извлечь максимум потенциальной энергии пара.

На вход в турбину подаётся пар с очень высокой температурой и под большим давлением. По давлению пара различают турбины низкого (до 1,2 МПа), среднего (до 5 МПа), высокого (до 15 МПа), сверхвысокого (15—22,5 МПа) и сверхкритического (свыше 22,5 МПа) давления. Для сравнения, давление внутри бутылки шампанского составляет порядка 0,63 МПа, в автомобильной шине легковушки — 0,2 МПа.

Чем выше давление, тем выше температура кипения воды, а значит, температура пара. На вход турбины подается пар, перегретый до 550-560 °C! Зачем так много? По мере прохождения сквозь турбину пар расширяется, чтобы сохранять скорость потока, и теряет температуру, поэтому нужно иметь запас. Почему бы не перегреть пар выше? До недавних пор это считалось чрезвычайно сложным и бессмысленным —нагрузка на турбину и котел становилась критической.

Паровые турбины для электростанций традиционно имеют несколько цилиндров с лопатками, в которые подается пар высокого, среднего и низкого давления. Сперва пар проходит через цилиндр высокого давления, раскручивает турбину, а заодно меняет свои параметры на выходе (снижается давление и температура), после чего уходит в цилиндр среднего давления, а оттуда — низкого. Дело в том, что ступени для пара с разными параметрами имеют разные размеры и форму лопаток, чтобы эффективней извлекать энергию пара.

Но есть проблема — при падении температуры до точки насыщения пар начинает насыщаться, а это уменьшает КПД турбины. Для предотвращения этого на электростанциях после цилиндра высокого и перед попаданием в цилиндр низкого давления пар вновь подогревают в котле. Этот процесс называется промежуточным перегревом (промперегрев).

Цилиндров среднего и низкого давления в одной турбине может быть несколько. Пар на них может подаваться как с края цилиндра, проходя все лопатки последовательно, так и по центру, расходясь к краям, что выравнивает нагрузку на вал.

Вращающийся вал турбины соединён с электрогенератором. Чтобы электричество в сети имело необходимую частоту, валы генератора и турбины должны вращаться со строго определённой скоростью — в России ток в сети имеет частоту 50 Гц, а турбины работают на 1500 или 3000 об/мин.

Упрощённо говоря, чем выше потребление электроэнергии, производимой электростанцией, тем сильнее генератор сопротивляется вращению, поэтому на турбину приходится подавать бо́льший поток пара. Регуляторы частоты вращения турбин мгновенно реагируют на изменения нагрузки и управляют потоком пара, чтобы турбина сохраняла постоянные обороты. Если в сети произойдет падение нагрузки, а регулятор не уменьшит объём подаваемого пара, турбина стремительно нарастит обороты и разрушится — в случае такой аварии лопатки легко пробивают корпус турбины, крышу ТЭС и разлетаются на расстояние в несколько километров.

Как появились паровые турбины

Примерно в XVIII веке до нашей эры человечество уже укротило энергию стихии, превратив её в механическую энергию для совершения полезной работы — то были вавилонские ветряные мельницы. К II веку до н. э. в Римской империи появились водяные мельницы, чьи колёса приводились в движение нескончаемым потоком воды рек и ручьёв. И уже в I веке н. э. человек укротил потенциальную энергию водяного пара, с его помощью приведя в движение рукотворную систему.

Эолипил Герона Александрийского — первая и единственная на следующие 15 веков реактивная паровая турбина. Источник: American Mechanical Dictionary / Wikimedia

Греческий математик и механик Герон Александрийский описал причудливый механизм эолипил, представляющий собой закреплённый на оси шар с исходящими из него под углом трубками. Подававшийся в шар из кипящего котла водяной пар с силой выходил из трубок, заставляя шар вращаться. Придуманная Героном машина в те времена казалась бесполезной игрушкой, но на самом деле античный учёный сконструировал первую паровую реактивную турбину, оценить потенциал которой удалось только через пятнадцать веков. Современная реплика эолипила развивает скорость до 1500 оборотов в минуту.

В XVI веке забытое изобретение Герона частично повторил сирийский астроном Такиюддин аш-Шами, только вместо шара в движение приводилось колесо, на которое пар дул прямо из котла. В 1629 году схожую идею предложил итальянский архитектор Джованни Бранка: струя пара вращала лопастное колесо, которое можно было приспособить для механизации лесопилки.

Активная паровая турбина Бранка совершала хоть какую-то полезную работу — «автоматизировала» две ступки.

Несмотря на описание несколькими изобретателями машин, преобразующих энергию пара в работу, до полезной реализации было еще далеко — технологии того времени не позволяли создать паровую турбину с практически применимой мощностью.

Турбинная революция

Шведский изобретатель Густаф Лаваль много лет вынашивал идею создания некоего двигателя, который смог бы вращать ось с огромной скоростью — это требовалось для функционирования сепаратора молока Лаваля. Пока сепаратор работал от «ручного привода»: система с зубчатой передачей превращала 40 оборотов в минуту на рукоятке в 7000 оборотов в сепараторе. В 1883 году Лавалю удалось адаптировать эолипил Герона, снабдив-таки молочный сепаратор двигателем. Идея была хорошая, но вибрации, жуткая дороговизна и неэкономичность паровой турбины заставили изобретателя вернуться к расчетам.

Спустя годы мучительных испытаний Лаваль смог создать активную паровую турбину с одним диском. На диск с лопатками из четырех труб с соплами под давлением подавался пар. Расширяясь и ускоряясь в соплах, пар ударял в лопатки диска и тем самым приводил диск в движение. Впоследствии изобретатель выпустил первые коммерчески доступные турбины с мощностью 3,6 кВт, соединял турбины с динамо-машинами для выработки электричества, а также запатентовал множество новшеств в конструкции турбин, включая такую их неотъемлемую в наше время часть, как конденсатор пара. Несмотря на тяжёлый старт, позже дела у Густафа Лаваля пошли хорошо: оставив свою прошлую компанию по производству сепараторов, он основал акционерное общество и приступил к наращиванию мощности агрегатов.

Параллельно с Лавалем свои исследования в области паровых турбин вёл англичанин cэр Чарлз Парсонс, который смог переосмыслить и удачно дополнить идеи Лаваля. Если первый использовал в своей турбине один диск с лопатками, то Парсонс запатентовал многоступенчатую турбину с несколькими последовательно расположенными дисками, а чуть позже добавил в конструкцию статоры для выравнивания потока.

Турбина Парсонса имела три последовательных цилиндра для пара высокого, среднего и низкого давления с разной геометрией лопаток. Если Лаваль опирался на активные турбины, то Парсонс создал реактивные группы.

В 1889 году Парсонс продал несколько сотен своих турбин для электрификации городов, а еще пять лет спустя было построено опытное судно «Турбиния», развивавшее недостижимую для паровых машин прежде скорость 63 км/ч. К началу XX века паровые турбины стали одним из главных двигателей стремительной электрификации планеты.

Сейчас «Турбиния» выставляется в музее в Ньюкасле. Обратите внимание на количество винтов. Источник: TWAMWIR / Wikimedia

Турбины Toshiba — путь длиной в век

Стремительное развитие

и текстильной промышленности в Японии заставило государство ответить на возросшее электропотребление строительством новых электростанций. Вместе с тем начались работы по проектированию и производству японских паровых турбин, первые из которых были поставлены на нужды страны уже в 1920-х годах. К делу подключилась и Toshiba (в те годы: Tokyo Denki и Shibaura Seisaku-sho).

Первая турбина Toshiba была выпущена в 1927 году, она имела скромную мощность в 23 кВт. Уже через два года все производимые в Японии паровые турбины выходили из фабрик Toshiba, были запущены агрегаты с общей мощностью 7500 кВт. Кстати, и для первой японской геотермальной станции, открытой в 1966 году, паровые турбины также поставляла Toshiba. К 1997 году все турбины Toshiba имели суммарную мощность 100000 МВт, а к 2017 поставки настолько возросли, что эквивалентная мощность составила 200000 МВт.

Такой спрос обусловлен точностью изготовления. Ротор с массой до 150 тонн вращается со скоростью 3600 оборотов в минуту, любой дисбаланс приведёт к вибрациям и аварии. Ротор балансируется с точностью до 1 грамма, а геометрические отклонения не должны превышать 0,01 мм от целевых значений. Оборудование с ЧПУ помогает снизить отклонения при производстве турбины до 0,005 мм — именно такая разница с целевыми параметрами среди сотрудников Toshiba считается хорошим тоном, хотя допустимая безопасная погрешность на порядок больше. Также каждая турбина обязательно проходит стресс-тест при повышенных оборотах — для агрегатов на 3600 оборотов тест предусматривает разгон до 4320 оборотов.

Удачное фото для понимания размеров ступеней низкого давления паровой турбины. Перед вами коллектив лучших мастеров завода Toshiba Keihin Product Operations. Источник: Toshiba

Эффективность паровых турбин

Паровые турбины хороши тем, что при увеличении их размеров значительно растёт вырабатываемая мощность и КПД. Экономически гораздо выгодней установить один или несколько агрегатов на крупную ТЭС, от которой по магистральным сетям распределять электричество на большие расстояния, чем строить местные ТЭС с малыми турбинами, мощностью от сотен киловатт до нескольких мегаватт. Дело в том, что при уменьшении габаритов и мощности в разы растёт стоимость турбины в пересчёте на киловатт, а КПД падает вдвое-втрое.

Электрический КПД конденсационных турбин с промперегревом колеблется на уровне 35-40%. КПД современных ТЭС может достигать 45%.

Если сравнить эти показатели с результатами из таблицы, окажется, что паровая турбина — это один из лучших способов для покрытия больших потребностей в электричестве. Дизели — это «домашняя» история, ветряки — затратная и маломощная, ГЭС — очень затратная и привязанная к местности, а водородные топливные элементы, про которые мы уже писали — новый и, скорее, мобильный способ выработки электроэнергии.

Интересные факты

паровая турбина: такой титул могут по праву носить сразу два изделия — немецкая Siemens SST5-9000 и турбина производства ARABELLE, принадлежащей американской General Electric. Обе конденсационных турбины выдают до 1900 МВт мощности. Реализовать такой потенциал можно только на АЭС.

Рекордная турбина Siemens SST5-9000 с мощностью 1900 МВт. Рекорд, но спрос на такие мощности очень мал, поэтому Toshiba специализируется на агрегатах с вдвое меньшей мощностью. Источник: Siemens

Самая маленькая паровая турбина была создана в России всего пару лет назад инженерами Уральского федерального университета — ПТМ-30 всего полметра в диаметре, она имеет мощность 30 кВт. Малютку можно использовать для локальной выработки электроэнергии при помощи утилизации избыточного пара, остающегося от других процессов, чтобы извлекать из него экономическую выгоду, а не спускать в атмосферу.

Российская ПТМ-30 — самая маленькая в мире паровая турбина для выработки электричества. Источник: УрФУ

Самым неудачным применением паровой турбины стоит считать паротурбовозы — паровозы, в которых пар из котла поступает в турбину, а затем локомотив движется на электродвигателях или за счет механической передачи. Теоретически паровая турбина обеспечивала в разы больший КПД, чем обычный паровоз. На деле оказалось, что свои преимущества, как то высокая скорость и надежность, паротурбовоз проявляет только на скоростях выше 60 км/ч. При меньшей скорости движения турбина потребляет чересчур много пара и топлива. США и европейские страны экспериментировали с паровыми турбинами на локомотивах, но ужасная надежность и сомнительная эффективность сократили жизнь паротурбовозов как класса до 10-20 лет.

Угольный паротурбовоз C&O 500 ломался почти каждую поездку, из-за чего уже спустя год после выпуска был отправлен на металлолом. Источник: Wikimedia

Безлопастная турбина для ТЭС, как изобретение Николы Теслы — № 06 (27) декабрь 2016 года — Тепловая энергетика — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 06 (27) декабрь 2016 года

Прошлое

Поршневая двигательная техника полностью подошла и закрепилась в автомобильной промышленности. Главные производители электротехнической продукции, в том числе для электрических станций, уже вложили крупные инвестиции в разработки Парсонса и Кертиса. Когда Никола Тесла в конце концов сделал предложения автомобильным и электротехническим компаниям, то они уже не были заинтересованы в рассмотрении новой двигательной техники, даже если бы она оказалась лучшей.

Конструкции

По принципу действия лопаточные турбины можно классифицировать на активные и реактивные. Первые преобразуют кинетическую энергию потока газообразного рабочего тела в механическую энергию вращательного движения ротора за счет отклонения этого потока посредством лопаток. В результате их работы происходит снижение скорости движения газа, а его давление остается постоянным поперек лопаток. Характерная особенность функционирования активных турбин – одинаковое давление газа на ведущей и ведомой кромках лопаток.

Вторые снижают скорость и давление газа, что повышает эффективность преобразования энергии. В реактивных турбинах обеспечивается снижение давления газа поперек поверхностей лопаток за счет их соответствующей формы. Как результат возникает реактивная сила в радиальном направлении. Однако разница в величинах давления газа (высокое – на ведущей кромке лопатки, низкое – на ведомой ее кромке) приводит к увеличению аксиальной нагрузки на ротор турбины.

В конструкции дисковой, или погранично-слоевой, турбины Теслы (патент США US 1,061,206 и патент Великобритании GB 186,082) никаких лопаток нет. На роторе располагаются диски, набранные параллельно друг другу в плотный «пакет».

Как это работает?

Газ с большой скоростью поступает в дисковый «пакет» через впускной канал по траектории, касательной (тангенциальной) к его внешнему ребру. Сплошные (без отверстий специальной формы) диски, которыми замыкается «пакет», преобразуют кинетическую энергию газового потока в механическую энергию вращения вала ротора посредством активных и тормозящих сил. По мере уменьшения энергии газового потока он направляется по спирали к центральному выходному каналу, «прилипает», а тормозящие и центробежные силы продолжают преобразовывать кинетическую энергию газового потока в энергию вращательного движения вала ротора.

Возможности

Турбина Теслы может быть изготовлена из простых сортаментных материалов – листовой стали, труб, круглых и квадратных балок. Это принципиально позволяет организовать крупносерийный выпуск таких тепловых двигателей для ТЭС при низких производственных затратах.

Кроме вышеперечисленного, турбина Теслы может стать одним из тепловых двигателей, который будет способствовать решению такой мировой проблемы, как «устойчивое развитие», то есть достижение глобального прогресса без загрязнения окружающей среды. Один из путей решения данной проблемы состоит в переходе от централизованного снабжения потребителей электрической и тепловой энергией к децентрализованному, выгодному потребителям. Самостоятельная выработка энергии на месте ее потребления принципиально может быть реализована с использованием паровых либо газовых турбин Теслы. При этом следует отметить, что Никола Тесла для своих турбин разработал и конструкцию оригинального клапана (патент США US 1,329,559).

Если говорить о децентрализованной выработке электрической и тепловой энергии, то наиболее подходящими объектами генерации, на которых могут быть применены турбины Теслы, являются паровые конденсационные мини-ТЭС и когенерационные энергетические установки (мини-ТЭЦ). Разумеется, что внедрению турбин Теслы должны предшествовать обстоятельные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Пока же в большинстве своем такие тепловые двигатели разрабатываются, строятся и исследуются силами многочисленных энтузиастов как в нашей стране, так и за рубежом.

Перспективы

Другой путь – разработка и последующая реализация пилотных проектов микромощных ТЭС, то есть с электрическими мощностями до 100 кВт. Такие энергетические установки могут найти применение, например, в дачных и деревенских хозяйствах. Дешевизна и простота турбин Теслы в эксплуатации делает их очень привлекательным тепловым двигателем именно в сельской местности, где всегда есть проблемы с ремонтом энергетического оборудования в части квалификации обслуживающего персонала, которого может не быть вообще.

Нельзя исключать и вариант создания автономной паровой мини-ТЭЦ с турбиной Теслы для снабжения электрической энергией небольшой группы потребителей через однопроводную резонансную линию электропередачи. Ее варианты тоже являются развитием научного наследия Николы Теслы, многократно запатентованы в нашей стране и продолжают разрабатываться во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) под научным руководством академика РАН Дмитрия Семеновича Стребкова (Д. С. Стребков, А. И. Некрасов. Резонансные методы передачи и применения электрической энергии / Под ред. Д. С. Стребкова. – 4‑е изд., перераб. и доп. – М., 2013). Снабжение потребителей теплом и, при необходимости, холодом от такой мини-ТЭЦ принципиально возможно предусмотреть по непротяженным тепловым сетям. Для аккумулирования электрической и тепловой энергии целесообразно использовать соответствующие накопительные установки.

Таким образом, технология преобразования энергии в таком тепловом двигателе, как турбина Теслы, не нашедшая применения в прошлом, может быть по‑новому реализована на современном этапе развития техники и производства. Сегодня существуют и успешно применяются уникальные технологии компьютерного трехмерного моделирования с последующим численным моделированием физических процессов, происходящих в будущем изделии. Сто лет назад такое невозможно было себе представить. При проектировании турбин Теслы с применением САПР этот процесс будет более продуктивным.

Конструкция и принцип работы газовой турбины

Газовая турбина представляет собой двигатель, совмещающий в себе конструкционные особенности ДВС и паровой турбины. В турбине тепловая энергия напрямую переходит в механическую. Это экономичный мотор с лучшим соотношением мощности к весу, поэтому его нередко применяют на судах и в промышленности.

По устройству газовые турбины делятся на установки с открытым и закрытым циклом работы. В первом случае используются продукты горения газа, во втором — сам газ или воздух.

Турбина с самой простой конструкцией состоит из:

• компрессора, который засасывает воздух;
• воздухопровода, по которому воздух направляется в камеру сгорания;
• форсунки, подающей топливо;
• камеры сгорания, где топливо и воздух смешиваются друг с другом и сгорают;
• неподвижных лопаток, куда поступают продукты горения, и где они расширяются;
• рабочих лопаток, куда продукты горения поступают с большой скоростью, тем самым приводя в движение вал;
• патрубка, из которого выходят отработанные газы;
• редуктора, который приводит в движение гребной винт.

Кроме того, используется пусковой двигатель. Он нужен, чтобы запустить компрессор и саму турбину. Далее компрессор начинает всасывать воздух, который подается в камеру сгорания, куда одновременно поступает газ. Газ и воздух образуют рабочую смесь, сгорают, затем продукты горения остужаются и расширяются в неподвижных лопатках, откуда с большой скоростью идут в рабочие лопатки и запускают вал, который приводит в движение сам компрессор и рабочий инструмент (например, гребной винт).

Таково устройство газовой турбины с открытым циклом работы, где газ и воздух постоянно поступают в турбину, а отработанные газы выбрасываются в атмосферу. Установки закрытого типа не подразумевают сгорание топлива.

Чтобы увеличить КПД газовой турбины открытого типа, используют несколько камер сгорания, расположенных по порядку, а также регенеративный подогрев воздуха. Нередко применяют дополнительные компрессоры для сжатия и охлаждения воздуха.

20 июня 2016

Поделитесь ссылкой со своими друзьями:

Микротурбина Delta заинтересовала автопроизводителей — ДРАЙВ

Проект был реализован при поддержке и финансировании правительственного инновационного агентства Innovate UK.

Британская инжиниринговая компания Delta Motorsport представила бортовой генератор на основе необычайно миниатюрной газовой турбины. Агрегат под названием MiTRE (Micro Turbine Range Extender) выдаёт мощность 17 кВт для подзарядки тяговых батарей, превращая машину в гибрид последовательного типа. Генератор уже смонтирован на экспериментальном электрокаре E-4 Coupe собственной разработки фирмы (эта машина мелькает в роликах ниже).

В Дельте полагают, что созданный ими агрегат — самое компактное, лёгкое и при этом доступное решение среди аналогичных по назначению узлов.

Специалисты из Сильверстоуна также разработали более мощный вариант, на 35 кВт. Заявлено, что такой узел на 40% меньше и на 50% легче, чем эквивалентный бортовой генератор на базе поршневого ДВС. Однако тепловой КПД — почти на уровне дизелей: 30% (удельный расход — 280 г/кВт•ч). При установке большего теплообменника-регенератора этот показатель может составить почти 35%, а расход 240 г/кВт•ч, сообщили разработчики. Ещё один плюс заключается во всеядности установки — тут подойдёт любое жидкое топливо.

Технический директор Дельты Ник Карпентер рассказывает, что идея создания микротурбины появилась как следствие развития собственного проекта электрокара, начатого ещё в 2009 году. Вызовом стал ограниченный запас хода на доступных батареях. Турбогенератор «расширитель дальности» был спроектирован с чистого листа.

А этот кадр с Ником позволяет оценить размер турбогенератора Дельты.

Британцы пишут, что микротурбина обладает низкими выбросами вредных веществ. Автомобильные компании Ariel и Morgan уже заключили с Дельтой соглашение по совместной доводке данного проекта до серийного воплощения. Фирма Delta Motorsport надеется поставлять MiTRE и другим автопроизводителям как в Европе, так и за её пределами. Недавно в Сильверстоун приезжали представители неназванных пока китайских компаний, чтобы поближе познакомиться с разработкой Дельты.

Бонус

Идея применения микротурбин в качестве бортового генератора, разумеется, не нова. Механический привод колёс от газовой турбины вообще совершенно отдельная история, тянущаяся аж с 1950-х годов. А вот подобная установка, задействованная исключительно в роли бортового зарядника, встречалась нечасто.

Из недавних примеров можно вспомнить прототип CMT-380 2009 года от компании Capstone Turbine, концепт Jaguar C-X75 (первый его вариант, 2010 года; кстати, Delta Motorsport помогала Ягуару в том эксперименте). Наконец, пара суперкаров от стартапа Techrules, представленная нынешней весной. В коллаже все эти проекты показаны по порядку.

Самодельный микротурбинный (газотурбинный) реактивный двигатель

Камера сгорания
Она была построена из стальной трубы, вырезанной из основания спутниковой антенны. подставка, трубка зажимается между двумя пластинами, чтобы сформировать концы. Нижняя пластина прикручен к входной улитке турботурбины, а верхняя пластина изначально принята воздух компрессора через трубку, но теперь воздух проходит в камеру сгорания в сторона ближе к вершине.

Воздух подается в камеру сгорания через пластиковую дренажную трубу, сдувать, если единице позволено двигаться слишком быстро.Жаровая труба или камера сгорания лайнер был изготовлен из жестяной банки от кемпингового газа и расширен стальным листом. Газовая банка придает подкладке правильный куполообразный верх. В лайнере просверлены отверстия чтобы воздух попал в зону горения. Размер и расположение отверстий угадывались по разным схемам коммерческих двигателей никаких расчетов не производилось. Двигатель работает на газе пропан, газ поступает в камеру сгорания через Кольцо горелки изготовлено из медной трубы с отверстиями диаметром 1 мм.

Зажигание
Свеча зажигания мотоцикла вставляется в камеру сгорания, чтобы «зажечь двигатель. Я испробовал несколько различных источников воспламенения, лучший из которых блок воспламенителя HT от раннего реактивного самолета. Я также использовал зажигание мотоцикла катушка, управляемая от самодельного транзисторного инвертора. Как только зажигание произошло, камера сгорания вроде бы хорошо держит пламя, дроссельную заслонку можно поставить вправо гаснет и пламя не гаснет.

Смазка
Масло циркулирует в турбонагнетатель подшипник скольжения масляным насосом автомобильного двигателя с приводом от асинхронного двигателя родом из копировальный аппарат. Насос подходит для двигателей Ford Cross-Flow и легко заменяется. изменен, так как это внешний тип со встроенным масляным фильтром. Металлический бак под турбина собирает из него масло, готовое к повторной циркуляции насосом. когда масло холодная это довольно тяжелая работа для мотора, при пуске масляный насос останавливается для снижения лобового сопротивления ротора турбонагнетателя , а затем включается, когда двигатель самоподдерживается.Используемое масло — обычная формула Mobil 1, которая используется в турбонаддуве. предназначено для турбинного масла, его нельзя использовать, так как оно предназначено для гонок мячей не подшипники скольжения. Во время работы масло сильно нагревается, будущая модификация может надо добавить масляный радиатор.

Пуск
Полный компрессор в сборе от другого аналогичного турбонагнетателя приводится в действие двигателем центрифуги , работающим от сети. Компрессор образует нагнетатель, который соединен с передней частью двигателя и действует как «стартер ветряной мельницы».диммер переключатель, подключенный к двигателю, регулирует количество воздуха, подаваемого в двигатель, для воспламенения требуется только легкий ветерок, иначе двигатель заведется с громким хлопком. Для запуска двигателя вентилятор работает на полную мощность и снимается. когда двигатель самостоятельно поддерживает около 35000 об/мин. Интересно, что вентилятор с холодный двигатель едва крутит ротор, но расход воздуха при горении достаточен, чтобы заводишь как масло прогреется.

Контрольно-измерительные приборы
Я использовал оптический метод измерения скорости газовой турбины.Оптическое волокно освещает небольшую часть задней поверхности колеса компрессора, поверхность колеса попеременно блестящая алюминиевая и матово-черная, вторая оптическое волокно принимает отраженный от колеса свет и передает его на электронный датчик. Когда колесо вращается, отраженный свет включается и выключается. Датчик преобразует свет на электрический сигнал, который приводит в действие самодельный счетчик оборотов , калиброванный 0- 100 000 об/мин. Я обнаружил, что эта система работает, но отраженный свет довольно тусклым, требующим чувствительного усилителя, я использовал He- Ne-лазер, чтобы обеспечить свет поскольку он эффективно соединяется с оптическим волокном.Другая проблема заключается в том, что оптический волокна на самом деле полимерные, которые могут плавиться из-за нагревания в компрессоре секция турбонаддува при выключенном агрегате. После выключения турбо я дую воздух через него для его охлаждения, во время этой операции турбина блокируется с помощью гаечного ключа чтобы предотвратить его вращение при отключении системы смазки. Температура выхлопа измеряется с помощью стандартного зонда типа K из инконеля, подключенного к термопаре AD595. интегральная схема усилителя, а затем на аналоговый измеритель, калиброванный 0- 1000 градусов С.Я предпочитаю аналоговые счетчики, их легче смотреть, как параметры двигателя. меняется при разгоне и торможении. Микросхема AD595 выполняет измерение температуры легко, так как он преобразует выходной сигнал термопары в мВ в выходной сигнал 0- 10 В. 0- Выход 10 В соответствует температурному диапазону 0- 1000 градусов C. манометр для измерения давления нагнетания компрессора.Указанное давление кажется, колеблется, поэтому я вставил ограничитель в трубу подачи манометра, чтобы демпфировать колебание.

Топливная система
Двигатель работает на пропане, подаваемом из портативного цилиндр типа караван. Регулятор снят, а клапан установлен на цилиндре. используется в качестве дроссельной заслонки. Двигатель имеет очень здоровый аппетит к топливу и длится всего около 10 — 15 минут на баллоне 3,9 кг. За счет быстрой подачи топлива цилиндр находится в миске с теплой водой, чтобы способствовать испарению жидкого пропана. в газ.Я пробовал жидкое топливо, используя автомобильную топливную форсунку Bosch типа «K», это почти сработало, но одна форсунка не справлялась с требуемым расходом топлива. Форсунка, использующая керосин при низких скоростях потока, давала почти идеальную картину распыления, но это ухудшилось по мере увеличения потока. Зажигание было более сложным для достижения на жидком топливе, если зажигание не произошло быстро после включения топлива, двигатель быстро заливался топливом, что угрожало очень «мокрым пуском» при зажигании. наконец произошло.В качестве топливного насоса использовался насос для подкачки авиационного топлива. подача топлива до 60 фунтов на квадратный дюйм, для слива топлива из насоса использовался игольчатый клапан выход обратно к входу и так действует как дроссель. Форсунка открывается примерно в 15 PSI, но по мере увеличения давления (игольчатый клапан закрыт) устройство задыхалось. и не распылять топливо должным образом.

Операция
Здесь начинается самое интересное, чтобы начать в этой самодельной газовой турбине стартер соединен непосредственно с впускным отверстием турбины и воздух мягко включился.Включается зажигание и снова открывается топливный кран. плавно, пока двигатель не загорится с «fut». После запуска двигателя воздух включен полностью и дроссельная заслонка открыта, сначала ротор вращается медленно, но по мере разжижения и нагревания масла двигатель начинает разгоняться и примерно на 35 000 об/мин подача воздуха к двигателю быстро прекращается, чтобы он мог всосать больше воздуха и разогнаться до комфортной скорости 50 000 об/мин. Во время запуска масло питание отключается и только кратковременно подается импульс для обеспечения некоторой смазки без вызывает слишком большое сопротивление, когда достигается самоподдерживающаяся скорость, включается масло постоянно.После того, как двигатель завершил работу и стал горячим, гораздо легче перезапустить, ротор раскручивается намного быстрее.

При работе двигатель довольно шумный, хотя с наушниками агрегат шумит довольно неплохо, издавая восхитительный «свист» от компрессора и гул от процесс горения. Прослушивание в наушниках помогает услышать скорость компрессора более четко, что помогает дросселировать двигатель, что может быть сложно. Если вы закроете свой глазами вы можете себе представить, что вы находитесь за штурвалом настоящего самолета, я стоял и слушал на Vulcan XH558 на днях и сходство в звуке моего двигателя было сверхъестественный.На данный момент газовая турбина достигла скорости около 70 000 об/мин, а при 50 000 об/мин температура выхлопных газов составляет всего 500 градусов по Цельсию, что неплохо для самодельного двигателя. предел оборотов на данный момент это нагнетательный патрубок компрессора, он вроде как сдувается если двигатель работает слишком быстро, из него вырывается пламя, а компрессор визжит, как он быстро бежит вниз. Некоторые мои ранние попытки пострадали от трубы компрессора оригинальный двигатель вряд ли смог бы самостоятельно поддерживаться до повышения давления. вверх было слишком много для этого.

Будущее
Когда время позволит, я надеюсь развить эту демонстрацию газовая турбина, кроме того, она никогда не может быть использована в качестве двигателя, так как она далека от тяжелый но с более надежной трубой компрессора думаю будет быстрее крутиться. Он показывает со всеми характеристиками любой другой газовой турбины и была построена в разы дешевле стоимость коммерческой единицы или даже модели самолета турбореактивного . Стоимость проект стоит всего 100 фунтов стерлингов или около того, так как турбобиты были излишними единицами металлолома.я пытался верх из плексигласа на камеру сгорания, чтобы, возможно, заглянуть в нее во время работы, это, кажется, работает и не нагревается. Голубое свечение можно увидеть в воздухе отверстия в верхней части жаровой трубы, но отверстия недостаточно велики, чтобы дать представление о распространении пламени. Я хотел бы вернуться к жидкому топливу в какой-то момент, я можно попробовать поставить горелку/распылитель от стартера газовой турбины «Solent», но это является мошенничеством, так как это означает, что я подгоняю компоненты, которые происходят из высоко специализированные авиационные системы, а не автомобильные детали из «свалки».Дом построен двигатель работает хорошо, но не очень элегантно и требует всевозможных услуг, чтобы получить это работает, то, что я действительно хотел, это коммерческий небольшой газотурбинный двигатель , который электрический старт и работает на керосине. Я нахожу газовые турбины небольших самолетов наиболее интересными и сытно работать.

События
30.12.1997 Двигатель теперь работает очень хорошо. я поменял компрессор напорная труба с новым элементом из нержавеющей стали, а соединения теперь изготовлены с использованием специальный шланг турбонагнетателя , приобретенный в магазине автоспорта.мой коллега очень любезно построил мне новый соединительный блок масляного насоса. Масляный насос теперь болты в этот алюминиевый блок, который подает масло внутрь и наружу и обеспечивает крепления для фитинги маслопровода. На насосе установлено новое уплотнение вала, и агрегат очень маслоплотный. Турбина разогналась до чуть более 80 000 об/мин, на этой скорости она производит около 0,9 бар давления наддува. При этой скорости рост давления увеличивается с скорость компрессора очень высокая. Я верю, что двигатель будет работать еще быстрее, т.к. температура выхлопа при 70- 80000 об/мин довольно низкая примерно на 450 градусов С ниже чем на более медленных скоростях.Стабильная температура выхлопных газов говорит о том, что агрегат работает эффективно на высокой скорости. Я узнаю, каковы пределы для этого типа турбо, это довольно старомодный блок , так что я думаю, что я не далеко от пределов турбо. Турбина становится довольно громкой на высоких скоростях и быстро приближается к моей любимой. Garrett GTP30 по уровню шума. Ограничение времени работы кажется быть температура масла. Емкость масла довольно низкая (около 1 литра), поэтому быстро нагревается, поскольку он циркулирует в горячем подшипниковом узле.Будущее улучшение будет оснащен масляным радиатором с электровентиляторами. Мне также нужно будет установить температуру масла индикатор питается от термопары, установленной внутри масляного бака.

Современные разработки
В 1999 году мой брат построил мне высокоэнергетическую систему зажигания, чтобы дизайн моего хорошего друга Роджера Мармиона. В агрегате используется пробка поверхностного разряда, взятая от двигателя гоночного автомобиля, тесты на зажигание показали, что эта компоновка лучше к ранее принятым системам высокого напряжения.Воспламенитель работает с помощью инвертора для зарядки конденсатора емкостью 2 мкФ специальная триггерная схема обеспечивает искру низкой энергии который ионизирует воздух и вызывает сильную вспышку- на кончике свечи зажигания.

Газовая турбина своими руками | jetpower.co.uk

Я решил, что лучше попробовать сделать газовую турбину из грузового турбо.

My New Turbo (VT 50), созданный на базе 16-литрового двигателя грузовика Cummins.

Секция воздухозаборника/компрессора.

Секция выхлопа / турбины.

Жаровая труба из металлолома GTP30 и старого огнетушителя.

Детали, вырезанные лазером. Фланец крышки камеры сгорания, крышка камеры сгорания, кронштейн крепления двигателя и вход в секцию турбины турбокомпрессора.

Самодельный переходник для соединения фланца камеры сгорания с самой трубой камеры сгорания.Он был профилирован по форме огнетушителя.

A Форсунка GTP30.

Топливный фильтр Lucas CAV в сборе.

Топливный насос Bosch 044 от acar.

Настройка моего регулятора скорости для топливного насоса. Контроллер скорости, аккумулятор, сервопривод и тестер сервопривода.

Этот масляный насос высокого давления будет обеспечивать давление масла 40 фунтов на квадратный дюйм, необходимое для поддержания работы турбодвигателя.

Игольчатый клапан для регулирования давления масла в турбокомпрессоре.

Радиатор масляного радиатора.

Вентилятор масляного радиатора.

Реле давления масла, в качестве меры безопасности, оно будет использоваться для включения подачи топлива только при наличии давления масла.

Масляный фильтр в сборе от VW, он предназначен для установки непосредственно на оригинальный двигатель, поэтому необходимо будет изготовить изготовленную заднюю пластину, начало пластины изображено, я делаю есть опасения, будет ли он правильно закрываться, я полагаю, мы скоро увидим.

3 бар Предохранительный клапан для регулирования подачи масла в турбину, у меня есть небольшие опасения, что резиновый клапан может выйти из строя вместе с потоком масла, но если он выдержит это, то я Думаю, это должно сработать.

Датчики и датчики давления и температуры масла.

Блок воспламенителя и высоковольтный провод.

Запуск камеры сгорания.

Я обнаружил, что самый простой способ снять пластиковое уплотнение внутри трубки — это применить источник тепла снаружи, а затем соскрести пластик плоской отверткой.

Это сформирует транспортную известность DIYGT.

Транспортная рама изготовлена, с установленным на место опорным кронштейном Turbo. Монтажная пластина расположена на 2 мм выше рамы, чтобы уменьшить передачу тепла от турбокомпрессора к раме.

Фланец и горловина камеры сгорания теперь надежно приварены к камере сгорания. Круглый фланец теперь немного обрезан, а концевой фланец приварен на место.Я также отметил, где подача воздуха будет поступать в трубку.

Быстрый тест, чтобы убедиться, что все в порядке, пока все хорошо.

Должен сказать, я был очень доволен допуском и точной кривой, которую мне удалось получить на трубе, которая будет прикреплена к камере сгорания, поэтому мне жаль, что я ее обрезал. 90 градусов от того, что должно было быть. Короткая продолжительность концентрации внимания, вот моя проблема!

Укороченная труба и прорезанное отверстие в камере сгорания, готовое к сварке.

Изогнутая часть трубы снова присоединена к входной трубе под правильным углом, а затем приварена к камере сгорания.

Опять же, быстрая подгонка, чтобы проверить, все ли слоты на своих местах.

Корпус масляного фильтра теперь прикручен болтами к задней пластине, которая, в свою очередь, имеет резьбу 1/4″ BSP, так что два 8-мм трубных фитинга могут быть надежно прикреплены к место.

Теперь масляный фильтр установлен на раме, а необходимые датчики прикручены болтами. Быстрое испытание под давлением не выявило утечек из самодельного узла задней пластины, что приятно.

В верхней части изображения вы можете видеть, что на фланце камеры сгорания установлен сливной патрубок, чтобы можно было безопасно слить лишнее топливо. Я также установил клапан NC непосредственно на форсунку, это гарантирует, что двигатель остановится точно в тот момент, когда будет нажата кнопка остановки.

1/2″ высокотемпературный шланг используется для возврата масла.

Медная труба 3/8 и компрессионные фитинги используются для подачи масла.

Масляный насос установлен и частично подключен.

Топливный фильтр прикреплен, и я также отметил положение воспламенителя на камере сгорания.

Воздушный отвод был установлен сбоку от камеры сгорания, так что давление газа в камере сгорания можно было измерить с помощью манометра, который будет установлен на панели управления.

Слева: 3/8 QR впускной топливный патрубок, тройник для подачи топлива к насосу, ручной перепускной клапан и, наконец, нормально закрытый топливный запорный клапан.

Термопара удерживается на месте с помощью 3-мм компрессионного фитинга, который, в свою очередь, вставлен в отверстие в турбине.

Текущая схема подключения, я ожидаю, что в какой-то момент она может немного измениться.

Работа в процессе. Перед панелью управления. Ничто не сравнится с использованием поцарапанного алюминия.
Слева направо: Дроссельная заслонка, число оборотов в минуту, EGT, P2, давление масла, температура масла, переключатель и индикатор масляного насоса, переключатель и индикатор свечи накаливания и переключатель и индикатор клапана подачи топлива.

Чтобы повысить эффективность, я собираюсь использовать абажур из сельскохозяйственного алюминия, у него все правильные изгибы в нужных местах.Спасибо ПД!

Крепление недавно изготовленной впускной трубы будет довольно грубым делом, но оно послужит своей цели. В какой-то момент я воспользуюсь отверстиями для болтов, имеющимися в корпусе компрессора.

К сожалению, корпус загрязняет металлическую раму, поэтому у меня не было другого выбора, кроме как прорезать небольшой паз в алюминии.

Начало основной реактивной трубы, это определенно будет больно, так как нет отверстий для болтов, к которым можно прикрепить трубу любой формы, возможно, придется немного просверлить фланец турбины. быть сделано здесь.

История продолжается здесь:

Самодельная газовая турбина Помощь : engineering

Я хочу спроектировать свою маленькую «газовую турбину» для домашнего проекта. Желаемая мощность — это не тяга, как у реактивного двигателя, желаемая мощность — это механическое вращение вала. Вращающаяся турбина будет питать генератор. Я хочу использовать автомобильный турбокомпрессор, так как они содержат компрессор и турбину на одном валу.Между выходом компрессора и входом в турбину камера сгорания смешивает сжатый воздух с пропаном, а затем воспламеняет топливо. Затем сгорание будет вращать турбину. Процесс в основном представляет собой цикл Брайтона. Для тех, кто может мне помочь, мне было интересно, могу ли я получить некоторую помощь в отношении следующих областей этого проекта.

-Когда я должен поджечь топливо, то есть поставить свечу зажигания (или любое другое устройство зажигания, которое я выберу)? В основном по турбине.Должен ли я попытаться поджечь топливо за несколько дюймов до того, как оно попадет в корпус турбины, или подождать, пока оно уже не окажется в корпусе турбины?

-Как мне изначально создать поток? Очевидно, что как только появится небольшой поток, энергия сгорания впоследствии возьмет верх и с этого момента будет питать компрессор. Я думал либо о двигателе постоянного тока, чтобы дать компрессору начальное вращение, либо о мощном вентиляторе, чтобы создать поток воздуха в компрессор, чтобы начать вращение компрессора.

-Как определить геометрию камеры сгорания? Сколько отверстий я должен сделать для поступления газа?

-Как определить подходящий диаметр трубы, по которой воздух поступает от компрессора в камеру сгорания, а затем к турбине?

Мне трудно провести вычислительный анализ жидкости, поскольку было бы довольно сложно воспроизвести геометрию компрессора и турбины, используемых на турбовальном валу, который я в конечном итоге приобрету в САПР.Так что мне нужно убедиться, что все будет работать с первого раза, чтобы не тратить финансы. Как только я получу начальное вращение, я начну настраивать дизайн.

Турбинный двигатель своими руками Обсуждение и сборка

Назад к моему проекту газотурбинного двигателя
Этот документ первоначально опубликован по адресу: http://aardvark.co.nz/pjet/faq.htm.
На него можно ссылаться или распространять свободно и без ограничений.Часто задаваемые вопросы о САМОСТРОЕННОМ ГАЗОТУРБИННОМ ДВИГАТЕЛЕ

      Предисловие по технике безопасности 
 1. Зачем строить газотурбинный двигатель?
 2. Какие инструменты/оборудование необходимы?
 3. Какие материалы мне понадобятся?
 4. Выбор турбокомпрессора
 5. Где взять планы?
 6. Что такое камера сгорания?
 7. Выбор топлива
 8. Масляные системы
 9. Зажигание
10. Инструменты
11. Финансирование/спонсорство
12. Где я могу узнать больше о газотурбинных двигателях?

Обратите внимание, что это «незавершенная работа», и поэтому она может быть
неполным в некоторых областях и умоляющим о помощи от ВАС в других. Предисловие о безопасности: 
Все, что связано со взрывоопасными газами, жидкостями, пламенем и/или быстро движущимися
куски металла опасны, и газотурбинные двигатели не исключение.

Опасности, связанные с газотурбинным двигателем, разнообразны и включают:

  * пожароопасность 
В газотурбинном двигателе интенсивное и очень горячее пламя используется не только для
генерировать свою мощность, но части двигателя также сильно нагреваются и могут
вызвать сильные ожоги, если с ними не обращаться с уважением. Также имейте в виду, что даже топливо
с очень низкой летучестью (например, керосин/парафин) загорится и
производят значительную вспышку/огненный шар, если они вступают в непосредственный контакт с
горячие детали вашего двигателя.Даже не думайте запускать или эксплуатировать газотурбинный двигатель без
подходящий огнетушитель в пределах легкой досягаемости. Обычно это означает пену,
порошковый или углекислотный огнетушитель — садовый шланг бесполезен против
горение газа или жидкого топлива. Однако, сказав это, убедитесь, что вы
имейте под рукой ведро с холодной водой на случай, если вы получите ожоги
любой. Ожоги следует лечить, немедленно погрузив пострадавшее тело
в прохладной (не ледяной) воде.

  * баллистические риски 
Турбины внутри работающего газотурбинного двигателя будут вращаться с
от 30 000 до 150 000 об/мин, что означает, что край
турбинные колеса вполне могут развивать скорость свыше 1000 миль в час (1600 км/ч).Это быстрее, чем пуля, выпущенная из пистолета, поэтому в случае критического отказа
случается, существует реальная опасность для жизни и здоровья, если вы стоите на пути
когда это произойдет.

Хорошее эмпирическое правило заключается в том, что вы никогда не должны стоять на одной линии с турбиной.
диски или конец вала турбины (на выпуске или впуске).

Хотя было зарегистрировано лишь несколько инцидентов, когда турбина
потерпел катастрофическую неудачу, и, насколько мне известно, никто не
были ранены в таком случае, вероятность серьезной травмы значительна
и не следует относиться легкомысленно.Особенно это касается больших
турбокомпрессоры с большими турбинными колесами.

  * защита органов слуха 
Не заблуждайтесь, эти двигатели, даже самые маленькие из них, чрезвычайно
громко и если вы не носите хороший комплект наушников (и, возможно, затычки)
вы *повредите* свой слух. Если вы обнаружите, что у вас звенит в ушах после
воздействии громкого шума, если произошло повреждение - не рискуйте!

  * строительная безопасность 
При сборке газотурбинного двигателя вы неизбежно будете использовать электроинструменты и
другие предметы, способные нанести серьезную травму.Бережно относитесь ко всем инструментам
и всегда используйте изолирующий трансформатор или устройство защитного отключения там, где
соответствующий. При сварке всегда используйте защитные очки и инструменты!

Помните — сборка и запуск этих двигателей может быть очень увлекательным занятием, но не
достаточно, чтобы потерять глаз, палец или жизнь.

  * выбор операционной среды 
Имейте в виду, что ваш двигатель будет создавать очень громкий шум, и это означает, что если
вы запускаете его в застроенном районе, вы обязательно привлечете внимание
соседи и/или прохожие.Приведите различные опасности, упомянутые выше, обязательно учтите тот факт, что
многим людям будет чрезвычайно любопытно, чем вы занимаетесь, и они захотят
пристальный взгляд. Скорее всего, они не поймут, насколько горячи эти кусочки металла.
может быть - и они не осознают, насколько рискует их слух.

Если вы не ладите со своими соседями, вы также можете рассмотреть
что они могут быть гораздо менее впечатлены результатами вашей тяжелой работы, чем
Вы.

Однако не поддавайтесь искушению запускать двигатель в замкнутом пространстве — существует
очень реальный риск поджечь предметы на некотором расстоянии от двигателя
и риск взрыва или удушья от выделяющихся газов.я сомневаюсь в твоем
страхование домохозяйств покроет «уничтожение самодельным газотурбинным двигателем
операция».

Вам также может понадобиться ознакомиться с местными городскими уставами и правилами пожарной безопасности.
чтобы убедиться, что вы не получите дорогостоящую цитату, когда будете увольнять
вещи вверх.

Если вы находитесь в жилом районе, сначала получите разрешение соседа.
начать и, возможно, подождать, пока они косят газоны или сделают много
шум свой.


  1.Зачем строить газотурбинный двигатель? 
Именно этим вопросом чаще всего задаются строители газотурбинных двигателей своими руками
спросил..."Зачем ты его построил и что ты собираешься с ним делать?"

Ответов много и они разные, однако я подозреваю, что большинство из нас построили такие
двигатель - "потому что мы можем". Конечно, есть и определенное количество
престиж, связанный не только с наличием, но и построением собственной
реактивный двигатель.

Большинство строителей на том или ином этапе, по крайней мере, задумываются
заставить свои двигатели работать на картинге, велосипеде или каком-либо другом
транспортное средство, однако немногие когда-либо доходят до этого.И, конечно... в любом произведении есть что-то до неприличия приятное.
машин, которые могут производить столько шума и тепла.


  2. Какие инструменты/оборудование необходимы? 
Это сильно различается - в зависимости от того, насколько сложным вы хотите сделать свой
двигатель.

Некоторые производители турбин пошли на невероятные усилия, чтобы добавить такие вещи.
как электронные системы управления двигателем, тензодатчики для измерения тяги,
приборная панель, полная циферблатов для отображения всех возможных рабочих параметров и т. д.
Другие сделали немного больше, чем просто подключили несколько сантехнических приборов к
старый и уставший турбокомпрессор, затем наполните его топливом.Оба подхода
вроде дают результат.

Однако, если вы серьезно заинтересованы в создании одного из этих двигателей, то
вам, вероятно, понадобятся довольно стандартные инструменты, в том числе
        * дрель (желательно электрическая)
        * тиски и верстак
        * ножовка
        * отвертки, гаечные ключи и т.д.
        * диапазон файлов

и, необязательно (поскольку вы всегда можете выполнить часть работы в
инженерная мастерская, если у вас их нет):
        * сварщик (предпочтительно MIG, TIG или кислородная сварка)
        * трубогиб

Не совсем инструмент, но все же неотъемлемая часть вашего инвентаря.
хороший сильный листодув, который является лучшим / самым простым способом запуска этих двигателей.Конечно, если у вас есть другое оборудование, такое как мельница, сверлильный станок и т. д., я уверен
вы найдете широкие возможности использовать его, если вы действительно хотите.

  3. Какие материалы мне понадобятся? 
Вам понадобится несколько отрезков трубы — лучше всего из нержавеющей стали, но из обычной стали.
будет достаточно. Если у вас ограниченный бюджет, вы, вероятно, можете уйти, просто используя
все, что под рукой, но помните эти предупреждения о безопасности!. "Алклад"
выхлопная труба - довольно хороший вариант - это экономичная сталь.
с покрытием, защищающим его от ржавчины и коррозии, и его достаточно
сильный для использования двигателя турбины.Работать с двигателем намного проще, если вы сделаете тестовую тележку/установку в
что его можно установить. Некоторые строители сварили их из 1 дюйма.
стальные трубы квадратного сечения, с которыми легко работать и которые очень экономичны.
Однако, опять же, вы можете использовать все, что есть под рукой, и нет никаких причин, почему
вы не можете просто собрать раму из стали, алюминия или чего угодно
найти наиболее удобный или доступный.

В большинстве случаев вам также понадобится листовая сталь толщиной 1/8–3/16 дюйма.
для верхней части камеры сгорания.Небольшое количество 1/4-дюймового стального листа / прутка, вероятно, также потребуется для изготовления
фланец для соединения камеры сгорания с выпускным патрубком турбонагнетателя.

Для таких вещей, как подключение камеры сгорания к турбокомпрессору
на выходе компрессора вам понадобится армированный резиновый шланг справа
диаметр. Вы можете купить специальный шланг турбонагнетателя, который часто бывает силиконового типа.
или вы можете найти усиленную прорезиненную трубку.

Масло- и топливопроводы могут быть стальными, медными или армированными обрезиненными.
шланг (если последнее, то убедитесь, что вы используете шланг, рассчитанный на масло,
использование пропана или топлива в зависимости от ситуации).Конечно, вам также понадобятся различные гайки, болты, кабельные стяжки и т. д.
Я настоятельно рекомендую установить колеса на тестовую раму, чтобы ее можно было легко
выкатился на свободную площадку для старта.


  4. Выбор турбокомпрессора 
Существует так много разных турбокомпрессоров различных типов, размеров, конструкции
и дизайн, что невозможно привести список всех подходящих типов, так что здесь
несколько замечаний, чтобы облегчить процесс выбора.

  * Размер: 
Если вам не очень повезет, вы, вероятно, останетесь с выключенным турбоагрегатом.
машина.Они довольно компактны, довольно легки и хорошо работают.
при условии, что они в приемлемом состоянии. Эти меньшие турбоагрегаты также
вероятно, будет хорошим местом для начала, потому что они, вероятно, будут дешевле
-- и намного безопаснее, чем большая установка, если что-то пойдет не так.

Если боги улыбаются, вы можете просто наткнуться на что-то большее — возможно,
турбо от большого дизельного двигателя. Имейте в виду, что любая поврежденная турбина
может быть немногим больше, чем граната, готовая взорваться, и чем больше
турбо, тем больше потенциал взрыва.Даже если вы найдете один из многих
востребованы турбины гигантского размера - вы можете подумать о том, чтобы оставить их
под скамейкой, пока у вас не будет возможности поиграть и чему-нибудь научиться
сначала немного меньше и безопаснее.

  * Состояние 
Состояние вашего турбокомпрессора часто (но не всегда) зависит от
цена, которую вы платите, но есть некоторые моменты, на которые следует обратить внимание при выборе
б/у турбина со свалки автомобилей:

Во-первых, убедитесь, что турбины не повреждены. Хотя вы не можете видеть
края колес турбины, не разбирая агрегат, любая турбина, которая
имеет очевидные повреждения видимых лопастей, их следует выбросить.Эти колеса
будут вращаться со скоростью до 150 тыс. об/мин, так что вы хотите, чтобы они были идеальными!

Поврежденное колесо турбины почти наверняка вызовет проблемы с балансировкой.
грозит большими неприятностями и риском катастрофического провала. Более того, любой
напряжение, которое деформирует лопатку турбины за пределы ее упругости (т.е. вызывает
лезвие согнуть) создаст слабость в металле — и при 100 000 об/мин
это означает, что он может легко разорваться на части в очень драматическом и
опасная мода.

Теперь проверьте, легко ли вращается турбина.Большинство небольших турбин используют гидродинамические
подшипники (т. е. без шарикоподшипников), поэтому они не будут вращаться сверхсвободно и держать
вращаться, если вы быстро щелкнете по гайке компрессора, но ни
должны ли быть какие-либо явно узкие места при вращении на полный оборот.
Убедитесь также, что нет шума — это может быть скрежет турбинного колеса.
на корпус или какое-то инородное тело внутри — и то, и другое сулит большие неприятности.

Проверьте подшипники на предмет износа, попробовав протолкнуть компрессор со стороны турбины.
вал из стороны в сторону, зажав гайку на колесе компрессора.Вам следует
получить некоторое движение - может быть, 1/16 дюйма (1,5 мм) или около того, но не более того.
Эти подшипники сконструированы таким образом, что в них имеется некоторый люфт, позволяющий маслу течь.
через это, если у вас нет устройства, которое использует шарикоподшипники, если нет
движения это может означать, что подшипники заедают (т.е. повреждены).

Также проверьте подшипники на наличие осевого люфта, т.е. нажмите и потяните компрессор.
гайку, чтобы вставить/вытянуть вал из корпуса турбокомпрессора. Там должен быть
практически никакого заметного движения в этом направлении, иначе упорный подшипник может
быть изношенным - и это начало смертельного распада, который убьет ваш двигатель
в довольно быстрое время.Посмотрите, насколько обуглены колесо выхлопной турбины и впускной патрубок.
Чрезмерное, толстое нагарообразование может указывать на то, что турбина сильно изношена.
потому что двигатель, на котором он был установлен, пускал дым — вероятно, из-за
высокие мили. Аналогичным образом проверьте выпускную трубу компрессора (та, которая идет
от края компрессора, а не от того, что посередине). Если
это имеет толстый слой липкого черного масла, затем двигатель, на котором он был
установленный также, вероятно, сильно устал из-за изношенных колец или направляющих клапанов -
еще один намек на то, что срок службы турбины подходит к концу.Конечно, вам придется взвесить состояние устройства по сравнению с ценой.
Последняя турбина, которую я купил, не была идеальной, но мне удалось поторговаться.
цена, потому что вход компрессора был сильно покрыт масляным шламом, и я
использовал этот факт, чтобы убедить мастерскую в том, что сама турбина, скорее всего,
почти набитый. В конце концов я купил его за половину запрашиваемой цены, и это
работает нормально ;-)

Еще одна вещь, которую следует учитывать при покупке подержанного агрегата у автоэвакуаторов, это
чтобы убедиться, что вы получили все масляные/водяные фитинги.Это трубы и
специальные болты, которые соединяют турбину с масляной (а иногда и с водяной) системой.
Если вы не получите эти биты, то это будет сложная и трудоемкая работа.
сделать эквиваленты.

Конечно, если вы очень постараетесь и будете звучать убедительно, вы, возможно, сможете
чтобы получить скидку на цену б/у турбокомпрессора, если расскажешь народу
вы покупаете его из того, для чего вы планируете его использовать. Скажи им, что если они
заинтересованы, вы принесете им видео или зайдете и продемонстрируете им это
- это часто вызывает большой интерес, и они из кожи вон лезут, чтобы помочь
вне.Спросите, есть ли у них наклейка или что-то, что вы можете приклеить на двигатель.
вернуться за помощь, которую они дают. Не стоит недооценивать эффект такого
предложение может иметь цену, которую вы платите, и услугу, которую вы получаете.

Если вам не дадут разобрать турбину перед покупкой, вам следует
убедитесь, что вы сделали это, прежде чем использовать его в своем двигателе, и внимательно осмотрите
колеса на любые повреждения. Помните, это двигатель, который вы пытаетесь
строить, а не бомбить. Если вы хорошо ладите со своим поставщиком, они должны
будьте готовы заменить любое устройство, которое окажется поврежденным. 5. Где взять планы? 
К сожалению, из-за того, что почти у всех
разная марка и модель турбокомпрессора для сердца их двигателя,
часто мало надежды на дублирование движка другого пользователя с помощью набора
планов.

Однако вам будет приятно узнать, что базовая конструкция этих двигателей
настолько просто, что вам не нужен набор планов — достаточно немного
здравый смысл и понимание того, для чего предназначены различные компоненты
делать. 6. Что такое «камера сгорания»? 
Помимо самого турбокомпрессора, это самая важная часть двигателя.
двигатель. Это место, где топливо и воздух смешиваются контролируемым образом, чтобы
создают много тепла и массивное расширение входящего воздушного потока.

Хотя можно просто использовать пустую трубку в качестве камеры сгорания.
воздух поступает с одного конца, топливо сгорает, а горячие газы выходят из
другое, это не очень эффективно и нежелательно с точки зрения надежности
перспектива.Камера сгорания обычно состоит из двух трубок, одна внутри другой.

Внешняя труба - это камера сгорания и поток воздуха от турбины.
в эту камеру подается компрессор. Однако внутри находится еще одна трубка, называемая
«пламенная трубка». Именно внутри этой внутренней трубы топливо и воздух смешиваются.
и сгорел. Эта двухтрубная система имеет ряд преимуществ, в том числе:

а) пламя защищено от задувания набегающим воздухом.

б) жаровая труба сконструирована таким образом, что только часть поступающего воздуха используется для
сжечь топливо - остальная часть воздуха фактически смешивается с горячим воздухом из
пламя, снижающее температуру выхлопных газов, поступающих
в наш турбокомпрессор.Это важно, чтобы турбоколесо не
перегреваться и плавиться.

c) комбинация жаровой трубы/камеры сгорания сконструирована таким образом, что топливо сжигается
в четко определенной области. Это достигается с помощью некоторых тщательно размещенных и
отверстия в жаровой трубе, которые заставляют топливо гореть в плотном
замкнутая вращающаяся масса, а не просто унесенная ветром, чтобы столкнуться с
включение (и перегрев) выхлопной турбины.

г) поскольку жаровая труба проходит по середине камеры сгорания, снаружи
температура камеры сгорания намного ниже, чем в противном случае
дело.Наружная часть камеры сгорания эффективно изолирована от
пламя слоем более холодного воздуха, поступающего из турбокомпрессора.

Теоретически построить хорошую, эффективную и надежную камеру сгорания довольно просто.
Однако на практике часто требуется метод проб и ошибок.
несколько попыток, прежде чем получится «в самый раз».

Признаки плохой конструкции камеры сгорания включают в себя:

а) трудный пуск
б) пламя
c) чрезмерная температура выхлопных газов (EGT)
г) пульсация и/или трепетание
д) нет силы


  7.Выбор топлива 
Преимущество газотурбинных двигателей в том, что они работают примерно на
все, что горит. Это означает газообразные и жидкие виды топлива, а в некоторых случаях
даже твердое топливо, такое как древесина и уголь, используется для газификатора.

  * СНГ/пропан 
Самым простым и часто наиболее удобным топливом является сжиженный нефтяной газ или пропан. Это топливо имеет
Преимущество в том, что он не требует топливного насоса, специальной форсунки и довольно
дешево и доступно. Это также очень чистое горение - не оставляя
углеродистые отложения или стойкие запахи.Недостатки сжиженного нефтяного газа / пропана заключаются в том, что может быть трудно получить достаточное давление.
из газового баллона в холодные месяцы и не так много
энергии в данном количестве LPG, как и в большинстве жидкого топлива
альтернативы.

  * Жидкое топливо 
Многие производители двигателей используют керосин или дизельное топливо. Однако эти виды топлива
требуют использования насоса высокого давления (100 PSI или более) и специального
распылительные форсунки - оба из них могут быть получены из выходов домашнего отопления.

Жидкое топливо содержит гораздо больше энергии, чем газообразное, но создает больше энергии.
дым, запах и беспорядок.Двигатели, работающие на жидком топливе, также рискуют
называется "убегание" - что происходит, если топливо случайно скапливается внутри
камеру сгорания и заставляет двигатель работать быстрее, чем при полностью открытой дроссельной заслонке.
начал. По крайней мере, у одного турбиностроителя, о котором я слышал, был один из
турбинные колеса на его турбонагнетателе взрываются, когда это происходит (помните
вопросы безопасности!!).

Другие жидкие виды топлива, такие как бензин, спирт и т. д., также могут использоваться, однако
высокая летучесть этих видов топлива означает, что они представляют собой
значительно более высокий риск возгорания или взрыва, если что-то пойдет не так.Алкоголь особенно опасен в этом отношении, потому что он обжигает
невидимое пламя без запаха, которое может причинить значительный ущерб или травму еще до того, как оно
обнаружен.

  8. Масляные системы 
Как упоминалось ранее, большинство турбокомпрессоров (особенно небольших для автомобилей)
использования) используйте гидродинамические подшипники. Это просто причудливое название для обычного
подшипник, который не имеет ни шариков, ни роликов, но опирается на тонкую пленку масла (при
давление около 40-50 фунтов на квадратный дюйм), чтобы разъединить скользящие поверхности.

Очевидно, что при работе на скоростях 100 000 об/мин и более важно, чтобы
подача масла к этим подшипникам очень надежна.Потеря давления масла для
даже секунда или две означают мгновенный урон (или разрушение) для вашего
турбо.

Также важно использовать масло, способное выдерживать
огромные требования, которые предъявляет к нему один из этих двигателей. Есть несколько
факторы, которые делают полностью синтетические масла единственным вариантом:

  а) температура 
Поскольку мы эксплуатируем эти турбокомпрессоры при температурах, которые часто
значительно выше, чем они обычно сталкиваются в своих предполагаемых
применения, масло становится очень горячим при прохождении через него.Обычный
минеральные масла не только теряют большую часть своей вязкости при таких экстремальных условиях.
температурах, но также может выйти из строя и вызвать засорение каналов тонкой очистки масла.
внутри подшипников - с ужасными последствиями.
 


Стоит отметить, что в большинстве турбокомпрессоров масло считается частью
системы охлаждения турбодвигателя (подшипники и вал) в сборе
и даже если ваш турбокомпрессор имеет водяную рубашку для дополнительного охлаждения,
масло по-прежнему будет выполнять большую часть работы по охлаждению.
 
 


  б) силы сдвига 
Хотя мне не удалось получить какой-либо окончательный ответ от Mobil, я
было сказано, что синтетические масла гораздо лучше способны противостоять огромным
силы сдвига, возникающие внутри гидродинамического подшипника при 100 000 об/мин и выше.Неподтвержденные сообщения предполагают, что эти силы сдвига могут вызывать обычные
минеральные масла очень быстро разрушаются и теряют большую часть своих смазывающих свойств
качества.

  в) вязкость 
Обычные минеральные масла, как правило, гуще в холодном состоянии и жиже в горячем.
и ни одно из этих качеств не является желательным для использования газовой турбины своими руками.

Масло, густое в холодном состоянии, значительно затруднит запуск (особенно в
в более прохладном климате), в то время как масло, которое становится жидким в горячем состоянии, не обеспечивает
защита, необходимая при высокой мощности/оборотах.Синтетические масла определенно обладают лучшими характеристиками в этом отношении и сохраняют
более постоянное изменение вязкости в более широком диапазоне температур, чем
обычные минеральные масла.

Масла Mobil 1 5W50 или 0W40 доказали свою способность выдерживать нагрузки.
что эти двигатели выдают, но и другая синтетика, вероятно, тоже подойдет.
Просто избегайте бюджетных минеральных масел по 4 доллара за галлон, которые они продают в супермаркетах, если
Вы цените свой двигатель!

Также держитесь подальше от тех масляных присадок, которые рекламируются как дополнительные.
защита.Такие вещи, как Slick 50, не принесут ничего, кроме вреда вашему двигателю.
вместо этого используйте синтетическое масло хорошего качества.

  Масляные насосы: 
Какой бы масляный насос вы ни использовали, он (и двигатель, приводящий его в движение) должен быть в состоянии
обеспечить постоянное давление не менее 50 фунтов на квадратный дюйм.

К сожалению, в большинстве современных автомобильных двигателей масляные насосы встроены в
выемка в блоке двигателя, поэтому ее нелегко преобразовать для внешней
использовать. Старые конструкции двигателей, такие как VW Beetle, Ford Escort и некоторые другие.
иметь масляные насосы, подходящие для установки снаружи.Эти насосы могут приводиться в действие двигателем 12 В постоянного тока, оснащенным соответствующим редуктором или
шкивная система. Учитывая, что часто желательно (или даже необходимо) использовать
немного меньшее давление масла для запуска двигателя, регулируемая скорость
на двигатель масляного насоса может быть большим преимуществом. Тогда давление масла может быть
регулируется в зависимости от скорости/мощности двигателя. Некоторые добились этого путем
использование электродрели с регулируемой скоростью для привода насоса.

  Фильтры: 
Крайне важно, чтобы в вашей системе был масляный фильтр.
масляные каналы внутри подшипников турбины настолько малы, что даже малейшее пятнышко
ржавчина или грязь могут заблокировать их и в мгновение ока привести к серьезному повреждению.
глаз. Обычный автоматический фильтр подойдет, и не помешает использовать самый большой из вас.
могу найти.

  Масляные радиаторы: 
Нельзя избежать того факта, что когда масло проходит через подшипники турбины
становится жарко - очень, очень жарко. Для наилучшей работы масло должно работать
при температуре от 50 до 100 градусов по Цельсию (120-212 градусов по Фаренгейту).К сожалению, при использовании турбокомпрессора в качестве сердца газотурбинного двигателя,
очень трудно поддерживать достаточное охлаждение масла без какого-либо масляного радиатора.

Следует помнить, что в большинстве турбокомпрессоров масло используется не только
для смазки подшипников, но и для обеспечения столь необходимого охлаждения. Даже те
турбокомпрессоры, которые также имеют водяную рубашку, все равно нагревают масло до очень высокой температуры.
высокие температуры.

Масляный радиатор менее важен, если у вас есть масляный бак большой емкости (галлон
или около того) и запускайте двигатель только на короткие (2-3 минуты) периоды.Если хочешь
для продолжительной работы необходим масляный радиатор.


  9. Зажигание 
Для запуска двигателя вам потребуется источник зажигания и, в большинстве случаев,
обычная автомобильная свеча зажигания прекрасно справляется с этой задачей в сочетании с
катушка автоматического зажигания и простая электронная схема.
Подходящая схема для создания хорошей искры может быть построена всего за несколько секунд.
долларов теми, кто имеет некоторый опыт работы с электроникой, и если кто-то
хочет готовую единицу по номинальной стоимости, они могут связаться со мной.Источник воспламенения требуется только для запуска процесса горения
и может быть отключена при работающем двигателе.


  10. Приборы 
Как упоминалось ранее, уровень оснащения газовой турбины своими руками
строители сильно различаются, однако есть по крайней мере три основных
измерения, которые вы должны иметь возможность смотреть:

  * Давление масла 
Поскольку внутренности турбокомпрессора так сильно зависят от хорошего питания
масла при 40-50 фунтов на квадратный дюйм, очень важно, чтобы вы могли контролировать
давление точно.Обычный автоматический датчик отлично подходит для этого приложения и
стоит очень мало.

  * Температура выхлопных газов (EGT) 
Срок службы (да и сама выживаемость) выхлопной турбины очень сильно зависит от
следя за тем, чтобы он не перегревался. Единственный способ убедиться, что вы не перегреваетесь
турбина должна следить за температурой газов, выходящих из
выхлоп. В то время как вы можете инвестировать в специально созданный «пирометр».
(высокотемпературный термометр), вы обнаружите, что многие относительно недорогие
цифровые мультиметры имеют датчик температуры и требуют только добавления
подходящего зонда, рассчитанного как минимум на 1200 градусов C (1900 градусов по Фаренгейту).Знание EGT вашего двигателя может дать много ценных подсказок относительно точного
как это работает.

  * Давление компрессора 
Давление, создаваемое компрессором турбокомпрессора, очень велико.
хороший показатель мощности, которую производит ваш двигатель, и
ценная помощь в запуске. Большинство двигателей должны будут производить определенное
выходной мощности компрессора, прежде чем они будут поддерживаться (продолжать работать), поэтому
этот датчик поможет вам узнать, когда нужно снять стартер (воздуходувку).Просто обычный манометр сжатого воздуха (0-35 или 40 фунтов на квадратный дюйм) отлично справится с этой задачей. На
один из этих двигателей вы вряд ли (опрометчиво) будете использовать более 30
PSI наддува компрессора, иначе вы рискуете разогнать колеса турбины.

Другие датчики, которые «приятно иметь», но не обязательны:

  * тахометр 
Приятно знать, сколько оборотов в минуту развивает ваш двигатель, даже если только для
«шоковый фактор». Готовых вариантов тахометра не так много.
которые будут работать с таким количеством оборотов в минуту, но многие строители использовали цифровые мультиметры
со встроенным частотомером для выполнения этой работы.Этот метод часто требует
добавление простой схемы фототранзистора и усилителя [ссылка
к принципиальной схеме идет здесь] или если вы хотите использовать повторно откалиброванный аналог
метр от автотахометра схема для построения собственного тача будет
добавлено в это руководство в ближайшее время.

  * температура масла 
Как упоминалось ранее, масло в одном из этих двигателей сильно нагревается, поэтому
приятно иметь возможность внимательно следить за тем, насколько жарко.

  * давление топлива 
Особенно полезно, если вы используете жидкое топливо.
настройка дроссельной заслонки. 11. Финансирование/спонсорство 
Как только вы запустите свой двигатель, он, скорее всего, привлечет много внимания.
как положительные, так и отрицательные.

Избегайте негатива, заботясь о том, когда и где вы делаете все
шум и помехи, которые могут создавать эти двигатели, и воспользоваться преимуществами
положительного интереса, который может быть создан.

Вы можете быть очень удивлены уровнем интереса, который будет выражен
компаниями, у которых вам приходилось покупать детали во время строительства
ваш двигатель.Когда вы покупаете детали для сборки своего двигателя, скажите людям, что вы
иметь дело с тем, что вы делаете, и пообещайте принести им видео или
продемонстрируйте им двигатель, когда закончите.

Вы можете быть очень приятно удивлены ответом, который вы получите, когда подпишетесь
на этом обещании. Как только они увидят, что ваш двигатель работает, вы также можете
хотите предложить им возможность оказать спонсорскую помощь в виде бесплатных продуктов
или хорошую скидку на будущие покупки. Это поможет, если вы сможете организовать некоторые
реклама через местную газету или телевизионную станцию

До сих пор мне удалось получить бесплатную спонсорскую поддержку синтетического масла от Amsoil.
и покупаю свои турбокомпрессоры по сниженной цене, делая рекламные
видео с моим двигателем для магазина автозапчастей, где я их покупаю.Мой двигатель и я также были представлены в виде трехстраничной статьи в июльском 2000 г.
Новозеландское издание журнала PC World под рубрикой «Человек-ракета».
- все это помогает привлечь интерес и спонсорство.

Другой строитель, Марк Най, упоминается вместе с упоминанием его самодельной конструкции.
газовые турбины, в статье New York Times. Это доступно
онлайн по адресу:

http://www.nytimes.com/library/tech/00/06/biztech/technology/07poll3.html.


  12. Где я могу узнать больше о газотурбинных двигателях? 
Проверьте страницу ссылок на этом сайте.У него есть список других сайтов, которые
содержат большой объем информации по теории и практике газотурбинных
двигатели.

На странице ссылок также есть ссылки на многие веб-сайты, созданные другими производителями газовых турбин.
моторостроители. Это огромный ресурс для тех, кто задумывается
строят свой собственный движок, и я настоятельно рекомендую вам посетить их все.

Также проверьте список рассылки eGroups, связанный со страницей ссылок. По состоянию на
По состоянию на 9 сентября 2000 г. в этом списке рассылки насчитывается около 67 членов, в том числе ряд
людей с огромным объемом знаний, которые более чем готовы
ответить на вопросы новичков или тех, у кого возникли проблемы. Незавершенная работа 
Как и все хорошие часто задаваемые вопросы, этот документ находится в стадии разработки и будет добавлен
по мере поступления новых вопросов и предложений.


 
 



Назад к моему проекту газотурбинного двигателя