Турбина двигателя:  Что такое турбины и для чего они нужны?

 Что такое турбины и для чего они нужны?

 

           Что такое турбины и для чего они нужны?

 

   Основная задача турбин – это повышение мощности двигателя автомобиля. При помощи турбины можно значительно повысить мощность авто.

 

    Принцип работы турбокомпрессора прост: через выпускной коллектор отработанные газы попадают в корпус турбины в которой установлено турбинное колесо, которое приводится в движение. На одной оси с турбинным колесом установлено компрессорное колесо, которое в свою очередь сжимает воздух и падет его в впускной коллектор двигателя. Из всего этого следует, что обороты турбины очень высоки и напрямую зависят от мощности двигателя, скорость вращение турбины достигает 150.000 об/мин и более.

 

    При использовании турбины, в двигатель поступает воздух под высоким давлением, что позволяет увеличиться мощности автомобиля по отношению к объему двигателя и количеству топлива.Наиболее эффективными являются турбокомпрессоры высокого давления. Отличие в конструкции от обычных турбин в том, что турбины повышенного давления имеют клапан, который устраняет избыточное давление на высоких оборотах.Так же большинство турбокомпрессоров оснащены интеркулером.

 

   Основная задача интеркулера – охлаждение воздуха. Так как турбинаработает на больших оборотах, воздух в ней нагревается, тем самым понижается содержание кислорода и плотность воздуха. Интеркулер справляется с этой проблемой.Одной из проблем турбин всегда была небольшая задержка реакции(инерция), но сейчас эти недостатки уже практически устранены. С появлением двух параллельно расположенных турбин, одна из которых предназначена для работы на высоких оборотах, другая на низких, инерция турбины была значительно уменьшена.

   

    Так же, появились турбины, в которых стало возможно изменять угол наклона ротора, что в свою очередь так же позволяет бороться с проблемами связанными с задержкой в реакции. Хорошо уменьшена инерция в турбокомпрессорах с керамическими лопастями ротора, за счет того, что вес их меньше чем у стандартных аналогов.

Принцип работы турбокомпрессора (турбины) его конструкция и типы.

  Принцип работы любого турбокомпрессора основан на использовании энергии отработавших выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Поток выхлопных газов попадает на колесо турбины (закреплённую на валу), тем самым раскручивая её и одновременно с этим раскручивая колесо компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя.

 

   Так как при использовании наддува воздух в цилиндры подаётся принудительно (под давлением), а не только за счёт разрежения, создаваемого поршнем (это разрежение способно взять только определённое количество смеси воздуха с топливом), то в двигатель попадает большая смесь воздуха с топливом. Как следствие, при сгорании увеличивается объём сгораемого топлива с воздухом, образовавшийся газ занимает больший объём и соответственно возникает большая сила, давящая на поршень.

 

   Двигатели внутреннего сгорания снабженные турбокомпрессором более производительные, т.е. меньше удельный эффективный расход топлива (грамм на киловатт-час, г/(кВт•ч)), и выше литровая мощность (мощность, снимаемая с единицы объёма двигателя — кВт/л), что даёт возможность увеличить мощность небольшого мотора без увеличения оборотов двигателя.Вследствие увеличения массы воздуха, сжимаемой в цилиндрах, температура в конце такта сжатия заметно увеличивается и возникает вероятность детонации.

 

   Поэтому, конструкцией двигателей с турбокомпрессором предусмотрена пониженная степень сжатия, применяются высокооктановые марки топлива, а также в системе предусмотрен промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер)- радиатор для охлаждения воздуха. Уменьшение температуры воздуха требуется также и для того, чтобы плотность его не снижалась вследствие нагрева от сжатия после турбины, иначе эффективность всей системы значительно упадёт.

 

   Особенно эффективен турбонаддув у дизельных двигателей тяжёлых грузовиков. Он повышает мощность и крутящий момент при незначительном увеличении расхода топлива. Наиболее мощные (по отношению к мощности двигателя) турбокомпрессоры применяются на тепловозных двигателях. Например на дизеле Д 49 мощностью 4000 л.с. установлен турбокомпрессор мощностью 1100 л.с.Наибольшей (по абсолютной величине) мощностью обладают турбокомпрессоры судовых двигателей, которая достигает 7000 л.с. .Современные турбокомпрессоры можно разделить на два основных типа: 1- с изменяемой геометрией соплового аппарата ( VNT турбокомпрессоры) и 2- без геометрии. Все они в свою очередь могут быть моно, твинскролы (двойные турбины) и т.д.

Профилактика и рекомендации.

     При запуске двигателя необходимо дать ему поработать на холостом ходу не менее шестидесяти секунд и прибавлять газ постепенно. Это обеспечивает достаточную смазку движущихся элементов турбины и предохраняет их от преждевременного износа. Чтобы не создавалось низкое давление в двигателе и пропускание паров масла, не эксплуатируйте турбину на холостом ходу более тридцати минут.

​    Обязательно давайте остыть турбокомпрессору перед выключением зажигания, поскольку быстрое выключение создаст резкий перепад температур в системе. Такие переходы быстро изнашивают любой механизм.

    Что касается эксплуатации авто зимой, когда двигатель быстро остывает или после долгого перерыва в работе необходимо сначала провернуть двигатель, и только потом запускать его на холостых оборотах. Это позволит наладить быструю циркуляцию масла и быстро заполнить систему компрессора рабочей жидкостью.

    Рекомендуется регулярная диагностика двигателя, особенно если Вы не уверены в качестве дизельного топлива.

По каким признакам можно определить неисправность турбины?

 Профессионально это сделать может только опытный мастер, но есть поломки, сразу бросающиеся в глаза. Это повышенный расход масла, синий дым из выхлопной трубы, посторонние шумы в работе мотора. 

зачем нужна, принцип работы и советы по эксплуатации. Турбояма.

 

Турбина двигателя является частью системы турбонадува, которая предназначена для дополнительной подачи воздуха в цилиндры двигателя.  Для работы двигателя необходимо определенное количество топливно-воздушной смеси. Чем больше смеси сгорает в двигателе, тем выше его мощность.

В обычном двигателе без системы турбонадува воздух в цилиндры всасывает поршень. Проблема состоит в том, что объем воздуха, который поступает в цилиндр, ограничен размерами самого цилиндра. И чтобы протолкнуть туда больше воздуха, нужно подавать его под высоким давлением.

Вывод: система турбонадува создана для того, чтобы подавать воздух в цилиндр двигателя под давлением.

Интересный факт: если на двигатель установить систему турбонадува, то его мощность увеличится на 30%.

 

Конструкция турбины и принцип работы

 

Основной деталью системы турбонадува является компрессор. Это устройство сжимает воздух и подает его под давлением в цилиндры двигателя. Визуально компрессор представляет собой что-то наподобие вентилятора, который вращается и засасывает на себя воздух. Если снять крышку компрессора, то можно увидеть его крыльчатку. Крыльчатка работает как винт. Она как бы вкручивается в воздух и притягивает его на себя.

Как же заставить крыльчатку компрессора вращаться? Существует два типа привода, которые раскручивают крыльчатку:

• • Механический.  В таком случае компрессор вращается от двигателя через систему ремней.
• • Энергия выхлопных газов. Такое устройство по-научному называется турбокомпрессор (турбина).

Принцип работы турбокомпрессора основан на том, что выхлопные газы, которые выходят из цилиндра двигателя вращают, другую крыльчатку, которая называется турбина. Это крыльчатка находится на одном валу вместе с компрессором. Поэтому когда выхлопные газы закручивают нашу турбину, то вращается соответственно и компрессор, который нагнетает свежий воздух в цилиндры двигателя.

 

Турбояма: почему возникает и решение.

 

В конструкции турбокомпрессора есть один существенный недостаток. На низких оборотах двигателя энергия выхлопных газов слишком маленькая и не позволяет разогнать компрессорное колесо до необходимой частоты вращения.

К сведению: частота вращения колес достигает 150 тыс. оборотов в минуту и выше!

Есть такое понятие как турбояма. Она возникает, когда двигатель работает на низких оборотах и турбокомпрессор еще не работает. На практике это происходит следующим образом: вы стартуете с перекрестка и какое-то время машина, так скажем, тупит, а затем, когда обороты достигают нужного момента, включается турбокомпрессор и машина начинает резко ускоряться.

Первым решением для исключения турбоямы является использование двух турбокомпрессоров. Это решение называется Битурбо. Один турбокомпрессор работает на низких оборотах, второй – на высоких оборотах. Таким образом, когда вы разгоняетесь, работает одна из двух турбин.

Вторым способом борьбы с турбоямой является использование турбины и механического нагнетателя на низких оборотах. В таком случаем компрессор работает от механического привода, т. е. от двигателя. А на повышенных оборотах работает классический турбокомпрессор. Такое решение называется система двойного турбонадува и широко используется в двигателях TSI концерна Фольксваген.

Третьим способом, чтобы исключить турбояму является использование турбокомпрессоров, в которых можно изменять геометрию направляющего аппарата.

Советы по эксплуатации турбины

В конструкции турбокомпрессора есть подшипники, на которых вращается сам вал. Т.к. частота вращения этого вала достигает 200 тыс. оборотов в минуту, то здесь не используются классические шариковые подшипники, а используются гидромеханические (скольжения). Такие подшипники требуют подачи масла под определенным давлением. Поэтому к подшипникам турбокомпрессора подводится масло под давлением. Использование масла в подшипниках турбокомпрессора накладывает определенные обязательства:

• • Необходимо вовремя менять моторное масло и масляный фильтр.
• • Прогревать двигатель перед поездкой, для того чтобы масло разогрелось и поступало на подшипники уже разогретым, т.е. с определенной вязкостью.
• • В конце поездки необходимо дать остыть турбине, т.е не выключать двигатель 2-3 минуты. Особенно в зимнее время. После остановки автомобиля турбина еще некоторое время вращается, и если вы сразу выключите двигатель, то прекратиться подача масла в эти подшипники и будет происходить их повышенный износ.

 

Основной причинной неисправностей турбокомпрессоров является износ подшипников скольжения, а также уплотнений, которые препятствуют выбросу масла.

 

Быстрый подбор турбины у нас в каталоге.

 

 

Ресурс турбины дизельного двигателя

Турбокомпрессор бензинового или дизельного двигателя изначально имеет достаточно большой ресурс, который планово может даже превышать моторесурс силового агрегата до первого капитального ремонта. На практике турбина может выходить из строя гораздо быстрее, требуя регулярной проверки работоспособности.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве турбокомпрессора. Из этой статьи вы узнаете о том, как работает система турбонаддува двигателя внутреннего сгорания.

Средний срок службы турбины дизельного двигателя находится на отметке около 150-250 тыс. пройденных километров. Что качается бензиновых двигателей, турбина на таких моторах может прослужить немного дольше, однако на срок службы сильно влияют конструктивные особенности турбонагнетателя и индивидуальные условия эксплуатации.

Содержание статьи

Особенности турбин для бензиновых и дизельных ДВС

Современные турбодизели зачастую получают нагнетатели, которые конструктивно предусматривают возможность гибкого управления потоком отработавших газов. Решение называется турбиной с изменяемой геометрией. Такое устройство отличается довольно высокой начальной стоимостью на фоне аналогов. Также стоит добавить, что ремонтопригодность данных турбин достаточно низкая.

Бензиновые ДВС решений в виде турбин с изменяемой геометрией практически никогда не получают по причине того, что температура отработавших газов в агрегатах на бензине заметно выше сравнительно с выхлопом дизельного двигателя.

На бензиновые турбомоторы повсеместно ставятся турбины, геометрия которых фиксирована. Ремонту нагнетатели данного типа поддаются намного легче и способны прослужить достаточно долго после профессионального восстановления и последующего прохождения процесса балансировки.

Что касается восстановления турбин с изменяемой геометрией, которые повсеместно ставят на дизеля, то ситуация другая. Далеко не каждый сервис принимает турбины с такой конструкцией в работу. Также после ремонта нет никаких гарантий, что турбокомпрессор данного типа будет способен нагнетать должное количество воздуха в строгом соответствии с оборотами мотора.

Поломка турбины и последствия

Неисправности турбокомпрессора независимо от типа его конструкции требуют незамедлительного ремонта. Также необходимо устранить причины, которые могут приводить к поломке турбины. Это необходимо для того, чтобы после ремонта или установки нового нагнетателя устройство не вышло из строя повторно.

Рекомендуем также прочитать статью о ресурсе дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, какой плановый ресурс имеет мотор данного типа, а также о факторах, влияющих на моторесурс силового агрегата.

Чаще всего турбонагнетатели страдают по причине того, что сильно снижается эффективность смазки ротора турбокомпрессора. Дело в том, что к маслу для турбированных дизельных или бензиновых ДВС выдвигаются особые требования. Смазка турбомоторов работает в условиях повышенных нагрузок и высоких температур, а также выступает в качестве рабочей жидкости для охлаждения.

В процессе эксплуатации двигателя наблюдается снижение производительности маслонасоса по причине его износа, пропускная способность подводящих масляных магистралей для подачи смазки в турбину постепенно забивается отложениями. Также продукты износа деталей двигателя в виде механических частиц попадают в моторное масло и могут привести к повреждению ротора турбины.

Советы и рекомендации

Нарушения в работе компрессора приводят к нестабильной работе двигателя, потере мощности, увеличению расхода топлива, изменению состава отработавших газов и повышенному содержанию токсичных веществ в выхлопе. В дизельном двигателе с некорректно работающей турбиной может быстро выходить из строя сажевый фильтр.

1. Основной рекомендацией во время эксплуатации турбомотора является регулярная замена моторного масла и масляного фильтра строго по регламенту. Также необходимо поддерживать постоянную чистоту системы смазки. После ремонта турбины обязательно требуется тщательная промывка системы смазки двигателя. Дополнительно может потребоваться снятие картера для лучшей очистки. Не редки случаи, когда замене подлежит и маслоподводящая магистраль, по которой смазка подается к турбокомпрессору.
2. Не меньшего внимания требует и система подачи воздуха, так как от максимальной чистоты также зависит ресурс турбины дизельного или бензинового двигателя. Может потребоваться промывка или даже замена интеркулера, продувка всех магистралей. Поток воздуха обязательно должен проходить свободно, так как любое увеличение давления в выходной части турбокомпрессора приведет к утечкам моторного масла через уплотнения в области турбинного колеса. Высокое разрежение во впуске дополнительно приводит к тому, что выбросы масла увеличиваются.  Также обязательной и регулярной замене подлежит воздушный фильтр.

Ремонт турбины необходимо производить только в условиях профессионального сервиса. Также для восстановления необходимо использовать запчасти проверенных производителей, которые не могут стоить дешево.

После ремонта особое внимание уделяется настройке турбокомпрессора. Слишком малое или слишком большое количество подаваемого в двигатель воздуха негативно сказывается на ресурсе силового агрегата. На разных режимах работы мотору необходим оптимальный состав топливно-воздушной смеси для своевременного воспламенения и полноценного сгорания.

Читайте также

Как понять, что турбине автомобиля скоро придет конец — Российская газета

Турбированный двигатель имеет массу преимуществ: повышенная мощность, экономичность. Но главный его недостаток — недолгий срок службы турбины: около 10 лет или 150-170 тысяч километров.

На этом пробеге подержанные автомобили спешат выставить на вторичный рынок, поэтому при покупке есть шанс нарваться на проблемный вариант. Какие симптомы позволяют определить грядущие неисправности?

Первым делом стоит осмотреть выхлопную систему автомобиля и прислушаться к посторонним звукам из-под капота. В нормальном состоянии компрессор раскручивается до нескольких десятков тысяч оборотов и чуть слышно шипит. Если при добавлении газа начинает раздаваться свист, похожие на звуки сирены завывания и прочие странные звуки, то долго турбина не протянет.

В данном случае дело, скорее всего, в опорных подшипниках, где закоксовалось масло. Посторонние шумы могут возникать из-за трещин в корпусе, потери герметичности впуска или сломанных лопастей компрессора. Подобые проблемы игнорировать нельзя: частички металла при разрушении могут попадать в двигатель, в камерах сгорания появятся задиры, пишет aif.ru.

Еще один очевидный признак проблем с турбиной — это выхлоп сизого цвета. На холостом ходу такой дым исчезает, а на высоких оборотах двигателя нарастает. Возникает он из-за утечки масла через компрессор в цилиндры.

Если дым приобрел черный цвет, то скорее всего произошла утечка воздуха в интекулере или нагнетающих магистралях. Темный выхлоп может свидетельствовать об износе поршневых колец.

Третий симптом — масляные подтеки, выявляемые при осмотре системы турбонаддува. Они говорят о том, что узел потерял герметичность и его нужно менять.

Деформироваться технический узел может из-за превышения турбиной допустимых оборотов (так называемый «перекрут»). Причиной являются ложные показания датчика воздуха, из-за чего механизм регулировки давления срабатывает с задержкой. Перепады давления могут наблюдаться из-за засорения канала подачи воздуха. Валы турбины могут закоксоваться, сливной маслопровод — засоряться.

Любые из перечисленных признаков должны насторожить как потенциального покупателя, так и владельца автомобиля. Машину нужно отправить на диагностику, чтобы компьютер проанализировал ошибки и указал на возможные неисправности.

Турбина — Что такое Турбина?

Турбина — ротационный двигатель с непрерывным рабочим процессом и вращательным движением рабочего органа

Турбина — ротационный двигатель с непрерывным рабочим процессом и вращательным движением рабочего органа (ротора), преобразующий кинетическую энергию и/или внутреннюю энергию рабочего тела (пара, газа, воды) в механическую работу.
Струя рабочего тела воздействует на лопатки, закреплённые по окружности ротора, и приводит их в движение.
Применяется в качестве привода электрического генератора на тепловых, атомных и гидро электростанциях, как составная часть приводов на морском, наземном и воздушном транспорте, а также гидродинамической передачи, гидронасосах.

Состав турбины

Турбина состоит из 2-х основных частей.
Ротор с лопатками — подвижная часть турбины.
Статор с выравнивающим аппаратом — неподвижная часть.

Виды турбин

По направлению движения потока рабочего тела различают аксиальные паровые турбины, у которых поток рабочего тела движется вдоль оси турбины, и радиальные, направление потока рабочего тела в которых перпендикулярно оси вала турбины.

Центробежные турбины (турбокомпрессоры) также выделяют как отдельный тип турбин.

По числу контуров турбины подразделяют на 1-контурные, 2-контурные и 3-контурные.
Очень редко турбины могут иметь 4 или 5 контуров.

Многоконтурная турбина позволяет использовать большие тепловые перепады энтальпии, разместив большое число ступеней разного давления.

По числу валов различают 1-вальные, 2-вальные, реже 3-вальные, связанных общностью теплового процесса или общей зубчатой передачей (редуктором).

Расположение валов может быть как коаксиальным так и параллельным с независимым расположением осей валов.
В местах прохода вала сквозь стенки корпуса установлены концевые уплотнения для предупреждения утечек рабочего тела наружу и засасывания воздуха в корпус.
На переднем конце вала устанавливается предельный регулятор (регулятор безопасности), автоматически останавливающий (замедляющий) турбину при увеличении частоты вращения на 10-12 % сверх номинальной.

По типу рабочего тела турбины делятся на Газовые турбины, Паровые турбины и Гидротурбины.

Устройство турбины

Для того чтобы увидеть внутреннее устройство турбины, при ее изображении «вырезана» передняя верхняя четверть. Точно также показана лишь задняя часть кожуха 2. Турбина состоит из трех цилиндров (ЦВД, ЦСД и ЦНД), нижние половины корпусов которых обозначены соответственно 39, 24 и18. Каждый из цилиндров состоит из статора, главным элементом которого являются неподвижный корпус, и вращающегося ротора. Отдельные роторы цилиндров (ротор ЦВД 47, ротор ЦСД 5 и ротор ЦНД 11) жестко соединяются муфтами 31 и 21. К полумуфте 12 присоединяется полумуфта ротора электрогенератора (не показан), а к нему — ротор возбудителя. Цепочка из собранных отдельных роторов цилиндров, генератора и возбудителя называется валопроводом. Его длина при большом числе цилиндров (а самое большое их число в современных турбинах — 5) может достигать 80 м.

Валопровод вращается во вкладышах 42, 29, 23, 20 и т.д. опорных подшипников скольжения на тонкой масляной пленке и не касается металлической части вкладышей подшипников. Как правило, каждый из роторов размещают на двух опорных подшипниках. Иногда между роторами ЦВД и ЦСД устанавливают только один общий для них опорный подшипник (см. позицию 29 на рис. 6.1). Расширяющийся в турбине пар заставляет вращаться каждый из роторов, возникающие на них мощности складываются и достигают на полумуфте 12 максимального значения.

К каждому из роторов приложено осевое усилие. Они суммируются, и их результирующая осевая сила передается с гребня 30 на упорные сегменты, установленные в корпусе упорного подшипника.

Каждый из роторов помещают в корпус цилиндра (см., например, поз. 24). При больших давлениях (а в современных турбинах оно может дос­тигать 30 МПа  300 ат) корпус цилиндра (обычно ЦВД) выполняют двухстенным (из внутреннего 35 и внешнего 46 корпусов). Это уменьшает разность давлений на каждый из корпусов, позволяет сделать его стенки более тонкими, облегчает затяжку фланцевых соединений и позволяет турбине при необходимости быстро изменять свою мощность.

Все корпуса в обязательном порядке имеют горизонтальные разъемы 13, необходимые для установки роторов внутри цилиндров при монтаже, а также для легкого доступа внутрь цилиндров при ревизиях и ремонтах. При монтаже турбины все плоскости разъемов нижних половин корпусов устанавливают специальным образом (для простоты можно считать, что все плоскости разъема совмещают в одной горизонтальной плоскости). При последующем монтаже ось валопровода помещают в эту плоскость разъема, что обеспечивает центровку — ось валопровода будет точно совпадать с осью кольцевых расточек корпусов. Этим будут исключены задевания ротора о статор, которые могут привести к тяжелой аварии.

Пар внутри турбины имеет высокую температуру, а ротор вращается во вкладышах на масляной пленке, температура масла которой как по соображениям пожаробезопасности, так и необходимости иметь определенные смазочные свойства, не должна превышать 100 °С (а температура подаваемого и отводимого масла должна быть еще ниже). Поэтому вкладыши подшипников выносят из корпусов цилиндров и размещают их в специальных строениях — опорах (см. поз. 45, 28, 7 на рис. 6.1). Таким образом, вращающиеся концы каждого из роторов соответствующего цилиндра необходимо вывести из невращающегося статора, причем так, чтобы с одной стороны исключить какие-либо (даже малейшие) задевания ротора о статор, а с другой — не допустить значительную утечку пара из цилиндра в зазор между ротором и статором, так как это снижает мощность и экономичность турбины. Поэтому каждый из цилиндров снабжают концевыми уплотнениями (см. поз. 40, 32, 19) специальной конструкции.

Турбина устанавливается в главном корпусе ТЭС на верхней фундаментной плите 36 (см. рис. 2.6). В плите выполняются прямоугольные окна по числу цилиндров, в которых размещаются нижние части корпусов цилиндров, а также осуществляется вывод трубопроводов, питающих регенеративные подогреватели, паропроводы свежего и вторично перегретого пара, переходный патрубок к конденсатору.

После изготовления турбина проходит контрольную сборку и опробование на заводе-изготовителе. После этого ее разбирают на более-менее крупные блоки, доводят до хорошего товарного вида, консервируют, упаковывают в деревянные ящики и отправляют для монтажа на ТЭС.

Монтаж турбины

Монтаж турбины осуществляют в следующем порядке. Сначала устанавливают нижнюю половину ЦНД 18 опорным поясом 15, расположенным по периметру обоих выходных патрубков ЦНД. ЦНД имеет собственные вваренные в них опоры ротора. Затем на перемычке между окнами под ЦВД и ЦСД и слева от окна под ЦВД размещают нижние половины корпусов опор соответственно 28 и 41. После этого на опоры подвешивают нижние половины корпусов наружных цилиндров 39 и 24, в них помещают статорные элементы и осуществляют центровку всех цилиндров турбины.

В опоры ротора вставляются нижние половины опорных вкладышей 42, 29, 23, 20 и 16, и на них опускают отдельные роторы. Их строго прицентровывают друг к другу и соединяют с помощью муфт 31 и 21.

Затем в верхние половины корпусов помещают необходимые внутренние статорные элементы и турбину закрывают. Для этого в отверстия на горизонтальные разъемы корпусов ввинчивают шпильки и опускают верхние половины (крышки — см., например, поз. 46 на рис. 6.1), после чего с помощью шпилек и специальных приспособлений верхние и нижние половины корпусов плотно стягиваются по фланцевым разъемам.

Аналогичным образом закрываются опоры роторов. После изоляции турбины, ограждения кожухом и многочисленных проверок ее доводят для состояния, пригодного к несению нагрузки.

При работе турбины пар из котла (см. рис. 2.2) по одному или нескольким паропроводам (это зависит от мощности турбины) поступает сначала к главной паровой задвижке, затем к стопорному (одному или нескольким) и, наконец, к регулирующим клапанам (чаще всего — 4). От регулирующих клапанов (на рис. 6.1 не показаны) пар по перепускным трубам 1 (на рис. 6.1 их четыре: две из них присоединены к крышке 46 внешнего корпуса ЦВД, а две других подводят пар в нижние половины корпуса) подается в паровпускную камеру 33 внутреннего корпуса ЦВД. Из этой полости пар попадает в проточную часть турбины и, расширяясь, движется к выходной камере ЦВД 38. В этой камере в нижней половине корпуса ЦВД имеются два выходных патрубка 37. К ним приварены паропроводы, направляющие пар в котел для промежуточного перегрева.

Вторично перегретый пар по трубопроводам поступает через стопорный клапан (не показан на рис. 6.1) к регулирующим клапанам 4, а из них — в паровпускную полость ЦСД 26. Далее пар расширяется в проточной части ЦСД и поступает в его выходной патрубок 22, а из него — в две перепускные трубы 6 (иногда их называют ресиверными), которые подают пар в паровпускную камеру ЦНД 9. В отличие от однопоточных ЦВД и ЦСД, ЦНД почти всегда выполняют двухпоточными: попав в камеру 9, пар расходится на два одинаковых потока и, пройдя их, поступает в выходные патрубки ЦНД 14. Из них пар направляется вниз в конденсатор. Перед передней опорой 41 располагается блок регулирования и управления турбиной 44. Его механизм управления 43 позволяет пускать, нагружать, разгружать и останавливать турбину.

Турбина влияет на расход топлива в сторону уменьшения

Работа турбины двигателя в автомобиле?

Не всех автолюбителей устраивает мощность двигателя купленного транспортного средства. Но можно значительно улучшить технические и эксплуатационные характеристики автомобиля, если установить турбину с компрессором. Агрегат позволит использовать транспортное средство на полную мощность и при этом, значительно продлить срок службы основных рабочих механизмов. 

Как турбина влияет на двигатель автомобиля?

Основной принцип работы двигателя автомобиля заключается в выработке энергии из топлива, которое он сжигает. Работа турбины двигателя как раз и направлена на увеличение мощности двигателя и, следовательно, повышение проходимости автомобиля. Турбина способствует нагнетанию большего количества воздуха в рабочие механизмы, что позволяет двигателю сжигать больше топлива. 

Для многих автомобилистов не является секретом то, что основные технические и эксплуатационные характеристики автомобильного двигателя зависят от количества его оборотов. При этом, у рабочих механизмов с небольшим количеством оборотов более высокая тяга и наоборот. Турбокомпрессор позволяет значительно увеличить мощность двигателя, особенно на средних и высоких оборотах. 

Таким образом, турбокомпрессор способствует значительному увеличению нагрузки на поршневую группу. Впрочем, это не способствует увеличению скорости автомобиля, а позволяет лишь улучшить динамику разгона. Однако работа турбины двигателя также зависит от индивидуальных особенностей автомобиля. 

Из вышесказанного следует, что автомобиль с турбиной обладает значительными преимуществами перед транспортным средством без неё:

1. Турбина влияет на расход топлива. Транспортные средства с турбиной расходуют намного меньше топлива, чем машины без неё.
2. Турбина увеличивает мощность двигателя. Рабочие механизмы с установленной турбиной обладают лучшими показателями масса-мощность.
3. Турбина уменьшает шум при работе автомобиля. Двигатель с установленной турбиной работаем намного тише, чем аналогичный рабочий механизм без неё.
4. Турбина уменьшает загрязнение окружающей среды. Двигатель с турбиной способствует значительному уменьшению выброса вредных испарений в атмосферу.
5. Турбина оптимизирует другие важные показатели двигателя. У автомобиля с установленной турбиной на двигателе значительно улучшается крутящий момент, не переключаются передачи при передвижении в пробках и т. д. 

Типы газовых турбин

Чтобы самолет двигался по воздуху, мы должны использовать какую-то двигательную установку для создания тяги. Наиболее широко используемые формой силовой установки современного самолета является газовая газотурбинный двигатель. Турбинные двигатели бывают самых разных форм.

На этой странице показаны компьютерные чертежи четырех различных вариантов газовая турбина или реактивный двигатель. Хотя каждый из двигателей отличается, у них есть некоторые общие части. Каждый из в этих двигателях есть секция сгорания (красный), компрессор (голубой), турбина (пурпурный) и вход и сопло (серый).Компрессор, горелка и турбина называются основной двигателя, так как все газовые турбины имеют эти компоненты. Активная зона также обозначается как газогенератор так как на выходе из активной зоны идет горячий выхлопной газ. Газ пропущен через сопло для создания тяги турбореактивного двигателя, при этом он используется для привода турбины (зеленый) ТРДД и турбовинтовых двигателей. Поскольку компрессор и турбина связаны центральным валом и вращаются вместе, эта группа деталей назвал турбомашин .Работа турбореактивный дожигающий турбореактивный двигатель, турбовентилятор и турбовинтовые двигатели описаны на отдельные страницы.

Благодаря своей высокой выходной мощности и высокому тепловому КПД газотурбинные двигатели также используются в самых разных приложениях, не связанных с аэронавтикой. Подключение главный вал двигателя к электромагниту будет вырабатывать электроэнергию. Газовые турбины также может использоваться для питания кораблей, грузовиков и военных танков. В этих приложениях главный вал соединен с коробкой передач (очень похож на турбовинтовой), и получившаяся силовая установка называется турбовальный двигатель .В конце 1960-х гоночные автомобили с турбовальным двигателем соревновались в Indy 500.

Вы можете изучить конструкцию и работу различных турбин. движок с помощью интерактивного EngineSim Java-апплет. Вы можете выбрать тип двигателя и варьировать любой из параметров, которые влияют на тягу и расход топлива.

---

Действия:

---

Экскурсии с гидом

• Реактивные двигатели:

Навигация..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Что такое турбинный двигатель?

Турбинный двигатель — это специально разработанная машина, которую часто называют «газовой турбиной ». В некоторых случаях она обозначается как «турбина внутреннего сгорания ».

Этот тип двигателя часто классифицируется как «Двигатель внутреннего сгорания» из-за того, что сгорание с участием топлива агрегата происходит при смешивании с ним специального типа окислителя в тщательно спроектированной камере сгорания.Эта камера считается очень важной частью схемы, которая обеспечивает работу двигателя в целом.

Некоторые из наиболее важных деталей газотурбинного двигателя включают вращающийся компрессор, который течет вверх по потоку, турбину, которая течет вниз по потоку, и вышеупомянутую камеру сгорания. Как и большинство двигателей в современном мире, , , газотурбинный двигатель — это особый тип машинного агрегата, способный успешно преобразовывать энергию в механическое движение с целью обеспечения мощности и / или функциональности. к специальному устройству, например вертолетам, относительно небольшим силовым установкам, реактивным самолетам и танкам.

Чтобы запросить дополнительную информацию об Aviation & Marketing International , щелкните здесь!

Как работает турбинный двигатель?

В газотурбинном двигателе энергия создается и добавляется в поток газа, который присутствует внутри компонента двигателя, известного как «камера сгорания ». Именно в этой области тщательно перемешиваются компоненты воздуха и топлива. Когда эта смесь становится успешной, ее поджигают.

В камере сгорания слишком высокое давление.В результате топливо подвергается более высокому уровню сгорания, и общая температура деталей газотурбинного двигателя резко повышается.

Когда температура внутри двигателя повышается, смесь нагнетается в так называемую «секцию турбины ». Именно в этот момент газовый поток начинает двигаться в больших объемах и с исключительно высокой скоростью. Затем он перемещается к специально разработанной форсунке, которая выпускает жидкую смесь на лопасти, расположенные на двигателе.Затем эти специальные детали газотурбинного двигателя вращаются, и в результате подается питание на компрессор. В конце концов давление газа, выходящего из выхлопа, и общая температура газотурбинного двигателя снижаются.

Чем турбинные двигатели соотносятся со стандартными двигателями?

По сравнению со стандартным двигателем, который приводится в действие с помощью специально разработанных поршней, газотурбинный двигатель считается исключительно простым в эксплуатации, но более мощным по выходной энергии.Он считается более простым в том смысле, что из всех частей двигателя есть только одна основная часть, которая считается движущейся частью и расположена в секции, которая управляет преобразованием мощности устройства. С другой стороны, поршневые двигатели включают в себя множество отдельных движущихся частей и функций.

При оценке деталей газотурбинного двигателя вы заметите, что у него есть центральный компонент вала, который включает в себя специально разработанную турбину на конце, который выпускает выхлоп, и специально разработанный вентилятор, который отвечает за сжатие двигателя в конце, на который ссылаются механики. как « Впуск ».

Преимущества турбинного двигателя

По мнению механиков и специалистов по газотурбинным двигателям, этот конкретный двигатель имеет множество преимуществ. К ним относятся, помимо прочего, следующее:

• Эти двигатели разработаны для оптимальной работы при более низких давлениях во время работы.
• Детали двигателя считаются оптимальными для работы на высоких высотах. Вот почему многие типы самолетов используют эти двигатели.
• Двигатели могут работать на более высоких скоростях, чем стандартные двигатели с поршневым управлением.
• С этими двигателями связано намного меньше компонентов, что означает, что их легче обслуживать и ремонтировать.
• Детали двигателя, содержащиеся в этих типах двигателей, имеют более высокий процент успеха, когда дело доходит до внутренней смазки.
• Турбинные двигатели способны выдерживать большой вес, обеспечивая при этом высокую мощность транспортных средств и судов, на которых они используются.

КОГДА ВЫ ДУМАЕТЕ

TFE731
ДУМАЕТЕ AMI

В Aviation & Marketing International мы размещаем одну из самых больших разновидностей деталей для газотурбинных двигателей TFE731 . Имея на складе более 60 000 деталей, мы можем с гордостью сказать, что мы — универсальный магазин для всех ваших запасных частей TFE731, технического обслуживания и ремонта . Хотя шансы, что у нас не будет необходимых деталей, невелики, если случайно у нас не будет, мы полностью сможем передать на аутсорсинг и получить эту конкретную деталь двигателя TFE731 для вас, сэкономив ваше время и нервы.
ПОИСК ДЕТАЛЕЙ TFE731

Использование турбинного двигателя

Сегодня в транспортных средствах и судах используется множество газотурбинных двигателей. Ниже приведены некоторые примеры транспортных средств и / или судов с газотурбинным двигателем:

Турбинные двигатели считаются исключительно популярными среди производителей крупногабаритных автомобилей и / или судов. Эти двигатели популярны из-за их упрощенной конструкции и чрезмерного отношения мощности к весу.Детали газотурбинного двигателя помогают оптимизировать массовый расход воздуха в установке, увеличивают давление и / или сгорание в системе, работают для регулирования как внутренней, так и внешней температуры, связанной с двигателями, а затем помогают повысить общую эффективность, связанную с работой. двигателя.

В связи с этим двигатель считается оптимальным выбором для питания тяжелых судов и транспортных средств, требующих большого количества мощности.

Хотите купить газотурбинный двигатель TFE731? Проверьте наш инвентарь!

Газотурбинных машин: дурной ветер?

Подавляющее большинство автомобилей на наших дорогах оснащены поршневыми двигателями внутреннего сгорания.Однако газовая турбина не имеет поршней.

Вместо этого воздух сжимается и подается в камеру сгорания, в которую распыляется топливо. Затем воспламеняется топливно-воздушная смесь, и образующиеся газы используются для питания турбины. Вообще говоря, мощность, производимая этой турбиной, используется для запуска компрессора, который нагнетает воздух, подаваемый в камеру сгорания, а не также используется для движения. Затем выхлопные газы проходят через вторую турбину (известную как «свободная турбина»), прикрепленную к валу, тем самым создавая механическую мощность, используемую для движения.

Газотурбинные двигатели обычно легче и имеют лучшее соотношение мощности к массе, чем поршневые двигатели, а также могут использовать различные виды топлива. Поэтому неудивительно, что идея использования газовой турбины для привода автомобиля существует уже давно. На самом деле, очень давно: патент на первый газотурбинный двигатель, предназначенный для безлошадного экипажа, был выдан англичанину Джону Барберу в 1791 году.

Собственный эскиз Джона Барбера, представленный вместе с его заявкой на патент

К сожалению, двигатель Барбера был неспособен производить достаточную мощность, чтобы быть жизнеспособным, и прошло более века, прежде чем норвежский инженер Эгидус Эллинг построил первую газовую турбину, которая вырабатывала больше энергии, чем требовалось. для питания собственных компонентов.И пройдет еще почти 50 лет, прежде чем автомобиль с газотурбинным двигателем увидит свет.

В мае 1946 года статья в журнале Popular Science показала, что Роберт Кафка и Роберт Энгерштейн, инженеры из нью-йоркской компании Carney Associates, разработали компактный газотурбинный двигатель для использования в автомобилях. Хотя предложенный двигатель был заявлен как мощный (100 л.с.) и экономичный (40 миль на галлон), он так и не увидел свет.

Кафка и Энгерштейн, однако, не были единственными инженерами, рассматривавшими возможность использования газовых турбин в качестве двигателя.

Поскольку Соединенное Королевство благодаря новаторской работе Фрэнка Уиттла на раннем этапе добилось превосходства в разработке и использовании газовых турбин для двигателей самолетов, было, вероятно, естественным, что британская компания должна была первой производить Автомобиль с газотурбинным двигателем.

Этой компанией был Ровер.

Rover JET1 (предоставлено Эндрю Боуном)

Работая в партнерстве с Power Jets, компанией Фрэнка Уиттла, над реактивными двигателями в конце 1930-х — начале 1940-х годов, Rover имел хорошие возможности для адаптации технологии газовых турбин для использования на дорогах.В 1950 году компания представила JET 1, двухместный автомобиль с открытым верхом, основанный на сильно модифицированной платформе Rover P4. Электроэнергия обеспечивалась установленной сзади турбиной, которая приводила в движение задние колеса. Первоначально турбина JET 1 выдавала 100 л.с., что было достаточно для того, чтобы он мог разогнаться до 60 миль в час примерно за 14 секунд и разогнаться до максимальной скорости чуть менее 90 миль в час. Но если его производительность была приличной, то расход топлива в 6 миль на галлон был совсем другим.

Rover JET1 — кредит Oxyman

В ходе разработки JET 1 он получил как увеличение мощности (до 230 л.с.), так и более скользкий нос.Эти усовершенствования прошли испытания в 1952 году, когда он разогнался до 152 миль в час на пролетном километре в Джаббеке в Бельгии.

Создание прототипа — это одно, но разработка серийного газотурбинного автомобиля — более сложный вопрос. Тем не менее, Rover продолжал разрабатывать газотурбинные дорожные автомобили до 1960-х годов, но работа над газотурбинными автомобилями закончилась после того, как Rover был поглощен Leyland Motor Corporation в 1967 году, оставив привлекательный переднеприводный T4 на базе P6 1961 года в качестве ближайший к тому момент, когда компания подошла к выпуску жизнеспособного серийного автомобиля.

Credit Matthias v.d.Elbe

На другой стороне Атлантики General Motors была первым производителем, выпустившим автомобиль с газовой турбиной XP-21 (позже переименованный в Firebird 1). Впервые показанный в 1953 году, одноместный XP-21, который выглядел как реактивный истребитель на колесах, был первым из трех концептуальных автомобилей с газотурбинными двигателями, кульминацией которых стал Firebird III 1959 года (более поздний Firebird IV был не бегун). Однако серия Firebird была скорее демонстрацией как космического дизайна, так и новых технологий, таких как антиблокировочные тормоза, круиз-контроль, дисковые тормоза по кругу и титановой конструкции, а не серьезным исследованием использования в производстве газотурбинные двигатели.

Credit Karrmann

Chrysler, с другой стороны, очень серьезно относился к газотурбинным двигателям, начав проводить исследования по использованию таких двигателей в автомобилях еще до Второй мировой войны. Работа над проектом возобновилась после окончания войны, но только после этого. В 1954 году был представлен первый газотурбинный автомобиль компании. Основанный на седане Plymouth Belvedere, автомобиль (известный внутри как CR1) был оснащен двигателем мощностью 100 л.с., при этом он был примерно на 200 фунтов легче, чем сопоставимый шестицилиндровый двигатель Plymouth.

Credit Greg Gjerdingen

Два года спустя седан Plymouth с газовой турбиной отправился в путешествие из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, расстояние немногим более 3000 миль. Произошло несколько технических сбоев, но «Плимут» прибыл в Лос-Анджелес через четыре дня после отъезда. Несмотря на то, что поездка во многих отношениях была успешной, она высветила одну из главных проблем газотурбинных двигателей — их жажду. Работает как на неэтилированном бензине, так и на дизельном топливе (Chrysler утверждает, что может работать на чем угодно, от арахисового масла до Chanel No.5), Плимут составлял в среднем 13 миль на галлон за поездку.

Но экономия топлива была не единственной проблемой газотурбинных двигателей: выхлопные газы выделяли много тепла, двигателю не хватало гибкости, плохая реакция дроссельной заслонки и отсутствие торможения двигателем. Более того, хотя выбросы газотурбинных двигателей в целом были низкими, они выделяли много оксида азота.

Chrysler, как и Rover, упорно трудился, чтобы преодолеть эти проблемы, и в 1962 году они объявили, что небольшое количество автомобилей с газотурбинными двигателями будет доступно общественности для реальных испытаний и оценки.И они сдержали свое слово: в период с 1964 по 1966 год пятьдесят автомобилей Chrysler Turbine в стиле Ghia были сданы в аренду на три месяца представителям общественности. В целом, более 200 человек проехали более 1 миллиона миль на турбинных машинах до того, как проект завершился в 1966 году. Большая часть турбинных машин тогда была раздавлена.

Кредит F.D. Ричардс

Хотя Chrysler продолжал работать над дорожными газотурбинными двигателями до конца 1970-х годов, проект Turbine Car остается наиболее близким к созданию серийных автомобилей с газотурбинными двигателями среди всех производителей.

Несмотря на то, что автомобили с газовыми турбинами не идеально подходят для автоспорта, особенно из-за того, что дорожные трассы останавливаются и запускаются, они участвовали в гонках в Ле-Мане, Индианаполисе и даже (ненадолго) в Формуле 1.

Кредит Дэвид Меррет

Rover снова лидирует. В партнерстве с BRM они создали спортивный гонщик, который дважды выступал в Ле-Мане.

Основанный на шасси BRM Formula One (которое управлялось — и разбилось — Ричи Гинтером на Гран-при Монако 1962 года), Rover-BRM имел установленную посередине газовую турбину мощностью 150 л.с.

Rover был допущен к участию в гонке «24 часа Ле-Мана» 1963 года в качестве экспериментального автомобиля, и водители Ричи Гинтер и Грэм Хилл (действующий чемпион мира Формулы-1) довели его до восьмого места, если бы правила позволяли. это должно быть засекречено.

Довольный Rover вошел в машину для участия в гонке 1964 года, но авария за пределами трассы привела к тому, что он не смог принять участие. Однако Rover вернулся к Sarthe в 1965 году, когда автомобиль — больше не классифицируемый как экспериментальный и теперь оснащенный новым кузовом купе (автор — Уильям Таунс) и керамическими роторными регенераторами тепла (которые значительно повысили эффективность двигателя за счет маленькая мощность) — финишировал на десятом месте, несмотря на то, что турбина была повреждена на ранних этапах гонки.

Ле-Ман 1965 года был последней гонкой Rover-BRM, но не последним газотурбинным автомобилем, участвовавшим в гонках Sarthe, поскольку в 1968 году в бой вступил новый претендент: Howmet TX. Разработанный и построенный в США, TX использовал газотурбинный двигатель Continental, который первоначально был разработан для использования в военных вертолетах. Имея в своем распоряжении 350 л.с., TX был лучше оборудован для того, чтобы бросить вызов гоночным почестям, чем Rover-BRM с меньшим двигателем.

Кредит 359

TX дебютировал на 24-часовой гонке Daytona, где занял впечатляющее седьмое место.Он занял третье место в гонке, но застрявший перепускной клапан привел к аварии в конце гонки. В Себринге все пошло лучше, третье место в квалификации, но снова не удалось финишировать.

Кредит 359

Затем TX совершил свою первую поездку в Европу, где участвовал как в гонке BOAC 500 в Брэндс-Хэтче, так и в часовой гонке в Оултон-парке. Выйдя из обоих событий, TX вернулся в Штаты и участвовал в чемпионате SCCA, где не только впервые финишировал в гонке, но и одержал полную победу на двух этапах.Он также хорошо показал себя на 6-часовой гонке в Уоткинс-Глен, заняв третье место и выиграв в своем классе. Однако набег на Ле-Ман оказался менее успешным, так как относительная нехватка мощности машины поставила в невыгодное положение на трехмильной прямой Mulsanne. Ни один из двух TX не закончил гонку, но даже в этом случае она хорошо себя показала в течение сезона.

Credit Supermac 1961

К сожалению, 1968 год стал единственным сезоном для TX, и он больше никогда не участвовал в гонках за этот период, хотя и установил ряд мировых рекордов скорости для автомобилей с газотурбинными двигателями.

За год до того, как Howmet TX вышел на треки, Парнелли Джонс стал первым человеком, участвовавшим в гонках на автомобиле с газовой турбиной в Индианаполисе 500. Автомобиль, которым управлял Джонс, был STP Paxton, машина любопытного вида (в которой двигатель сидел рядом с водителем), разработанный Кеном Уоллисом и Энди Гранателли, генеральным директором STP моторных масел. Paxton, возможно, выглядел немного странно, но он был быстрым: квалифицировавшись шестым, Джонс лидировал в гонке на протяжении 171 круга и был в пределах трех кругов от комфортной победы, когда отказал подшипник трансмиссии.

Для участия в гонке 1968 года подразделение STP Гранателли объединило усилия с Lotus, чтобы провести кампанию по разработке нового Lotus 56, разработанного Морисом Филиппом. Несмотря на то, что клиновидный полноприводный 56 с задним расположением двигателя был, как и Paxton, привлекательный автомобиль. И что еще более важно, это было быстро.

Хотя новые правила гонки снизили мощность машин с газотурбинными двигателями, 56-е Джо Леонарда и Грэма Хилла заняли две верхние позиции в квалификации. Они также хорошо выступили в гонке, и Леонард, похоже, одержал победу, пока, как и у Джонса в прошлом году, из-за механической неисправности он сошел с дистанции, оставив до пробега менее десяти кругов.

После того, как дальнейшие изменения правил фактически положили конец карьере газовой турбины в гонках Indycar, Lotus переработала тип 56 в автомобиль Формулы-1, 56B.

По правде говоря, 56B не очень подходили для Формулы-1. Помимо лишнего веса полноприводной системы, его жажда означала, что ему приходилось тратить больше топлива, чем его конкуренты с поршневыми двигателями. А это, вкупе с плохой гибкостью газовой турбины и плохой реакцией на дроссель, означало, что она была неконкурентоспособной. Несмотря на это, Lotus вошел в число 56B в трех Гран-при чемпионатов мира в 1971 году.Он никогда не квалифицировался выше 18 ^-го и финишировал только один раз, когда Эмерсон Фиттипальди поднял его на 8 ^-е -е место в Монце.

Модель 56B, по крайней мере, завершила свою карьеру на относительно высокой ноте, когда Фиттипальди вывел ее на второе место в гонке Формулы 5000 в Хоккенхайме в Германии.

И это, что касается гонщиков высшего уровня с газотурбинными двигателями, было примерно таким.

Но если использование газотурбинных двигателей в автомобилях не отвечает чаяниям его сторонников, его не следует рассматривать как неудачу, поскольку оно может получить второе пришествие, хотя и в уменьшенном виде.

По мере того как автомобильная промышленность ищет способы сделать автомобили более экономичными, электромобили станут все более распространенным явлением на наших дорогах. Но с учетом того, что срок службы батареи все еще остается проблемой, соединение электродвигателя с компактным двигателем внутреннего сгорания с увеличенным запасом хода имеет смысл.

И именно в качестве расширителя запаса хода газотурбинный двигатель, плавный и легкий, а теперь обладающий значительно улучшенной топливной экономичностью, может, наконец, найти свое место под солнцем.

Кредит Karrmann

Несмотря на неоднократные попытки, автомобили с турбонаддувом просто так и не взлетели

Breadcrumb Trail Links

1. Новости

Несколько автопроизводителей и гонщиков попробовали эту концепцию с реактивным двигателем с неутешительными результатами

Автор статьи:

Driving The Experiment 1962 Концепт-кар Chrysler с турбиной проводил время в автосалоне Gardner Motors, где инженеры запускали его каждый час.

Содержание статьи

Термин «мобильность будущего» используется в автомобильной промышленности, как курица в воке. Это не ново. В 1950-х годах небольшая, но растущая фракция внутри отрасли считала, что мобильность уйдет в будущее с приглушенным свистом реактивного двигателя; несколько автомобильных компаний пытались создать выгодное экономическое обоснование для серийного производства автомобилей с турбинным двигателем. Ни одному из них это не удалось, но их коллективные усилия и неудачи составляют интересную главу в истории альтернативных силовых агрегатов.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Chrysler представляет турбины для широкой публики

Chrysler Turbine

Самым известным автомобилем с турбинным двигателем, вероятно, является тот автомобиль, который Chrysler начал производить в 1963 году. Его удачно названный Turbine стал плодом проекта, начатого в 1963 году. всерьез в 1945 году, когда американская фирма приступила к разработке турбовинтового авиационного двигателя для ВМС США.По пути он многому научился и, естественно, начал изучать возможность установки турбины в автомобиль.

Испытания начались в 1950-х годах, первоначально на стендах. Инженеры Chrysler столкнулись с многочисленными неудачами. Турбина имела поразительно медленное время отклика дроссельной заслонки, она сжигала огромное количество топлива и стоила очень дорого в производстве. У этого также было несколько преимуществ. Примечательно, что он был меньше, легче и надежнее сопоставимого поршневого двигателя. Он меньше загрязнял окружающую среду, генерировал меньше вибраций, не требовал охлаждающей жидкости, и его было легче запускать в более холодном климате, чем печально известные бензиновые двигатели той эпохи.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Chrysler начал испытания своего первого автомобиля с турбинным двигателем, прототипа на базе Плимута, в 1954 году. Два года спустя еще один экспериментальный Плимут с турбинным двигателем покинул здание Крайслер в Нью-Йорке и поехал через Америку в Лос-Анджелес. Мэрия Анхелеса. Во время четырехдневной поездки турбина работала нормально и не требовала ремонта. Он сжигал неэтилированный бензин и иногда дизельное топливо.

Вдохновленный успехом поездки и, несомненно, воодушевленный публикациями в прессе, компания Chrysler попросила своих инженеров продолжить разработку технологии с прицелом на то, чтобы однажды продать общественности автомобиль с турбинным двигателем. Они провели дополнительные испытания, совершили больше поездок и даже установили турбину на пикап Dodge. Выставочные мероприятия, организованные в Соединенных Штатах, взволновали публику тем, что в то время было мобильностью будущего. Крайслер был готов перейти на следующую передачу.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Компания объявила о планах построить 50 автомобилей с газотурбинным двигателем и передать их в руки реальных клиентов. Великолепная Turbine, разработанная собственными силами компании, выглядела как ответ Chrysler на Ford Thunderbird. Он был окрашен в бронзовый цвет Turbine Bronze и отличался несколькими акцентами в форме плавников, которые намекали на высокотехнологичную трансмиссию под капотом.Внутри дизайнеры устроили потрясающую демонстрацию стиля и роскоши. Это было не очень быстро; Chrysler вспоминает, что турбина мощностью 130 лошадиных сил обеспечивала примерно такие же характеристики, как двигатель V8. Однако в этом не было необходимости. Это было личное роскошное купе.

Начиная с 1963 года компания Chrysler вручную отбирала клиентов, которым посчастливилось испытать автомобиль в реальных условиях. В период с 1963 по 1966 год ровно 203 водителя в 133 городах 48 континентальных штатов жили с Turbine в течение трех месяцев.Машину они получали бесплатно, и Chrysler обычно оплачивал такие расходы, как обслуживание и страхование. Взамен они должны были купить топливо и вести подробный журнал вождения.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

В конце программы Chrysler подарил несколько экземпляров Turbine музеям, сохранил пару для своей собственной коллекции и уничтожил оставшуюся часть производственного цикла, состоящего из 50 экземпляров.Компания продолжала развивать эту технологию — она ​​даже опустила турбину в резервуар — но так и не довела ее до серийного производства. По данным сайта энтузиастов AllPar, он попытался и почти преуспел.

В 1979 году компания Chrysler закончила разработку New Yorker с турбинным двигателем, которую планировала выпустить в 1981 году. Это не было испытательной или пилотной программой; это была настоящая сделка. Фирма предполагала, что покупатели автомобилей могут легко приобрести их в ближайшем дилерском центре, который, по данным Американского агентства по охране окружающей среды (EPA), возвращает около 22 миль за галлон.Следующим шагом было выяснение инструментов.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

В том же году Chrysler оказалась по пояс в финансовых вопросах. Он получил ссуды от американского правительства, чтобы остаться на плаву. Одним из условий было то, что он должен был остановить свою турбинную программу, которая, как многие утверждали, была не чем иным, как вихрем высасывания денег, который никогда не принесет прибыли.

Ровер идет в гонку

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Компания Rover, базирующаяся в Англии, начала применять технологию турбин для легковых автомобилей после Второй мировой войны. Он назвал один из своих первых функциональных прототипов Jet 1. Построенный в 1949 году, он представлял собой двухместный кабриолет с дизайном, сочетающим сдержанное величие Rover со стилем родстера, который выглядел бы как дома в фешенебельном районе Лос-Анджелеса.Три воздухозаборника по обе стороны от автомобиля сигнализировали о наличии большой турбины за пассажирским салоном.

Rover внес несколько изменений в Jet 1 в 1952 году и отправил автомобиль в Бельгию для испытаний, где он достиг ошеломляющей максимальной скорости 240 км / ч. Несколько проблем (в том числе высокая стоимость производства и ужасающая экономия топлива) помешали Jet 1 сделать переход от прототипа к серийному автомобилю. В последующие годы Rover спроектировал и построил другие прототипы с турбинным двигателем, но ни один из них не был сделан для общественного потребления.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Усилия, приложенные фирмой для того, чтобы сделать реактивные двигатели пригодными для эксплуатации на дорогах, достигли пика в первой половине 1960-х годов. Rover объединил усилия с British Racing Motors (BRM) для создания автомобиля с турбинным двигателем для гонки 24 часов Ле-Мана 1963 года. Во время первого заезда официальные лица гонки сочли автомобиль экспериментальным гонщиком, поэтому они позволили ему участвовать в Ле-Мане без официальных соревнований.Если бы он соревновался, он официально занял бы восьмое место.

Изменения обещали сделать автомобиль более конкурентоспособным в 1964 году. Rover заметно повысил эффективность турбины. Команда решила не участвовать в гонке того года, потому что не успела проверить двигатель, и машина была повреждена во время транспортировки. Вместо этого он смотрел в сторонке.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Rover вернулся в Ле-Ман в 1965 году с удвоенной силой. На этот раз официальные лица гонки позволили автомобилю с турбинным двигателем побороться за место на подиуме. Они выбросили его в двухлитровый класс, где он соревновался с успешными машинами, такими как Porsche 904, Alfa Romeo Giulia TZ2 и, как ни странно, MG B с жесткой крышей. Грэм Хилл и Джеки Стюарт по очереди вели Rover-BRM и заняли десятое место.

Он больше никогда не участвовал в гонках, и Rover отказался от газотурбинных двигателей, чтобы сосредоточиться на продвижении своей линейки к вершине за счет более роскошных автомобилей и суперкара с двигателем V8, бросающего вызов Ferrari.Однако сотрудничество фирмы с Jaguar под зонтиком недавно созданной British Leyland положило конец большинству этих проектов. Руководители удерживали Rover, чтобы не создавать внутренней конкуренции для Jaguar.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Недолговечный турбинный период Volkswagen

1972 год Volkswagen Turbine

В 1964 году Volkswagen незаметно вступил в ряды турбин.Вскоре после этого он подписал соглашение с находящейся в Мичигане компанией Williams Research Corporation (WRC), которое дало ей доступ к технологии «под ключ» и многочисленным патентам, связанным с турбинами. Официальные лица в Вольфсбурге попросили WRC спроектировать три экспериментальные турбины, которые Volkswagen мог бы установить вместо установленного сзади четырехцилиндрового двигателя и прикрутить болтами к существующей автоматической коробке передач.

В 1972 году Volkswagen объявил о постройке прототипа на базе автобуса с эркером, работающего от одной из турбин WRC. Это была новость.В технических характеристиках указаны мощность 75 лошадиных сил и максимальная скорость 120 км / ч. Турбина переключалась через автоматическую коробку передач, хотя преобразование потребовало снятия гидротрансформатора. Немецкая фирма также построила тестовые мулы на базе Squareback.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Popular Mechanics испытывал GT-70 в 1974 году. В публикации сообщалось, что время разгона от нуля до 100 км / ч составило примерно 15 секунд, что было приемлемо для автобуса с эркером.В нем указывалось, что двигатель был одним из самых чистых из существующих автомобильных двигателей, но отмечалось, что экономия топлива требует улучшения. «Когда турбина станет конкурентоспособной по стоимости с поршневым двигателем, Volkswagen будет производить автомобили с турбинным двигателем», — резюмируется статья. Однако время так и не пришло.

Автомобили с турбинным двигателем на Индианаполисе 500 и F1

Реклама

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

В середине 1960-х годов британский инженер Кен Уоллис серьезно задумался о создании гоночного автомобиля с турбинным двигателем для Indianapolis 500.Он безуспешно пытался продать проект Дэну Герни и Кэрроллу Шелби; ни один из них не проявил интереса к отказу от обычного поршневого двигателя. Наконец, он нашел родственную душу, когда передал идею Энди Гранателли, главе компании по производству моторных масел STP.

Гранателли поручил Пакстону, инженерному подразделению STP, превратить планы Уоллиса в управляемую машину. Пакстон решил использовать турбину Pratt & Whitney, ту же установку, которая с тех пор используется в тысячах небольших турбовинтовых самолетов, производимых такими компаниями, как De Havilland и Beechcraft.Краткое описание конструкции включало размещение турбины мощностью 550 лошадиных сил прямо между осями, слева от водителя, и передачу ее мощности на четыре колеса. В общем, Turbocar не был похож ни на что, что когда-либо участвовало в гонках Indianapolis 500. Пакстон производил почти все компоненты на собственном предприятии, опасаясь, что другая компания украдет его дизайн. Только турбина и колеса пришли из-за пределов компании.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Проект стартовал в 1966 году, но производственные проблемы не позволили Turbocar участвовать в гонке того года. В следующем году он дебютировал в соревнованиях с Парнелли Джонсом за рулем. Он рано вышел в лидеры и оставался там большую часть гонки. Похоже, Turbocar станет первой моделью с турбинным двигателем, выигравшей Indy 500, что, безусловно, стало поворотным моментом для технологии. Удача была не на стороне Джонса; он вернулся в боксы с оставшимся всего тремя кругами после того, как отказал подшипник трансмиссии.

Турбокар почти выиграл; это было так близко, что STP мог попробовать это на вкус. Автомобильный клуб США (USAC) обратил на это внимание. Он уменьшил площадь воздухозаборника турбины с 23,9 до 15,9 квадратных дюймов, что привело к значительному снижению выходной мощности. Это был еще один удар по технологии, которая все еще страдала от задержки отклика дроссельной заслонки и проблем с экономией топлива.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Спокойно, STP продвигается вперед.В то время как Пакстон самостоятельно разработал оригинальный Turbocar, он объединился с Lotus, чтобы построить клиновидный автомобиль, на котором он участвовал в 1968 году. В нем использовалась турбина Pratt & Whitney, установленная позади, а не рядом с водителем. В гонке 1968 года участвовали три машины. Их водили Грэм Хилл, Джо Леонард и Арт Поллард. Леонард установил рекорд скорости 171,5 миль в час во время квалификационной сессии. Казалось, что он может выиграть гонку, но он сошел с дистанции из-за проблем с топливным насосом. Хилл разбился, в то время как механические проблемы также вывели Полларда из гонки.

Lotus 56 едва не столкнулся с жесткой конкуренцией. В 1966 году Шелби не понравилась идея встроить реактивный двигатель в одноместный гоночный автомобиль. Почти успех Джонса, должно быть, изменил его мнение, потому что он объединился с Уоллисом, чтобы выступить на территорию турбин в 1968 году. Однако все пошло не так, как планировалось.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Ограничение забора воздуха USAC застало команду Shelby врасплох, усложнив сложный процесс разработки.Прискорбным решением Уоллиса было просто обмануть. Главный инженер Фил Ремингтон подал в отставку, когда узнал об этом, вынудив Шелби прекратить программу и вернуться к автомобилям с поршневым двигателем. Команда протестировала два построенных прототипа, но никогда не участвовала в гонках.

В то время как изменения в Lotus 56 могли сделать его успешным в 1969 году, USAC ввел больше правил, которые сделали управление автомобилем с турбинным двигателем практически невозможным. Позже, к большому раздражению Гранателли, полный привод был запрещен. Однако Lotus не сказала своего последнего слова.Если бы он не мог гонять турбины в Америке, он бы просто собрался и попробовал пересечь пруд.

Периодические записи указывают на то, что Колин Чепмен имел в виду Формулу-1 с самого начала, когда проектировал 56. Он внес необходимые изменения в машину и участвовал в ней в сезоне 1971 года. Слишком тяжелый 56B произвел впечатление только тем, что показал степень своих неудач. Он хорошо работал на мокрой трассе — предположительно из-за своего значительного веса и системы полного привода, — но в сухую погоду он отставал.Эмерсон Фиттипальди достиг лучшего результата 56B в Формуле-1, когда финишировал в Гран-при Италии восьмым. Не впечатленная, Lotus решила провести глубокую шестерку автомобиля и его турбины.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь на рассылку Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Нажимая на кнопку подписки, вы даете согласие на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc. откажитесь от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки внизу наших писем.Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже в пути. Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях.На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными. Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновление в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, комментарии. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

Турбина — Energy Education

Рис. 1. Турбины могут быть довольно большими, паровая турбина наверху масштабируется вместе с человеком. ^[1]

Турбина — это устройство, которое использует кинетическую энергию некоторой жидкости, такой как вода, пар, воздух или газообразные продукты сгорания, и превращает ее во вращательное движение самого устройства. ^[2] Турбины обычно используются в производстве электроэнергии, двигателях и силовых установках. Турбины — это машины (в частности, турбомашины), потому что турбины передают и модифицируют энергию. Простая турбина состоит из ряда лопаток — в настоящее время сталь является одним из наиболее распространенных используемых материалов — и позволяет жидкости попадать в турбину, толкая лопатки.Эти лопасти вращаются во время протекания жидкости, улавливая часть энергии в виде вращательного движения. Жидкость, протекающая через турбину, теряет кинетическую энергию и покидает турбину с меньшей энергией, чем вначале. ^[2]

Турбины используются во многих различных областях, и каждый тип турбины имеет немного отличающуюся конструкцию для правильного выполнения своей работы. Турбины используются в ветроэнергетике, гидроэнергетике, в тепловых двигателях и для движения. Турбины чрезвычайно важны из-за того, что почти все электричество производится путем преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию через генератор. ^[2]

Тепловые двигатели

основная статья

В тепловых двигателях используются турбины (а также поршни), поскольку они могут эффективно извлекать энергию из жидкостей. Кроме того, турбины требуют довольно небольшого обслуживания.

Газовые турбины часто используются в тепловых двигателях, поскольку они являются одними из самых гибких типов турбин. Одно из конкретных применений этих газовых турбин — в реактивных двигателях. ^[2] В этих газовых турбинах сжатый воздух нагревается и смешивается с некоторым количеством топлива.Когда эта смесь воспламеняется, она быстро расширяется. Расширяющийся воздух проталкивается в турбину, заставляя ее вращаться. Поскольку они используют сжатый воздух, большие высоты не влияют на эффективность турбин, что делает их идеальными для использования в самолетах. ^[3] . Схема газовой турбины показана на рисунке 2 ниже.

Рисунок 2. Схема газотурбинного двигателя. ^[4]

Эти турбины используются не только в самолетах, но и для выработки электроэнергии на электростанциях, работающих на природном газе.Дымовые газы в этом случае возникают в результате сгорания природного газа. ^[3]

Производство электроэнергии

Гидроэлектроэнергия

основная статья и | 3D модель

Рис. 3. Схема гидроэлектрической турбины. ^[5]

На гидроэлектростанциях вода удерживается за плотиной и сбрасывается через напорный водовод. Вода, обладающая кинетической и потенциальной энергией, может падать на турбину, которая вращает вал, соединенный с генератором, таким образом вырабатывая электричество.Эти турбины необходимы в области гидроэнергетики — процесса получения энергии из воды.

Конструкция гидроэлектрических турбин аналогична для различных типов гидроэлектростанций (дополнительную информацию см. В русловых гидроэлектростанциях и водохранилищах). К вращающемуся валу или пластине прикреплен ряд лопастей. Затем вода проходит через турбину над лопастями, заставляя внутренний вал вращаться. Затем это вращательное движение передается генератору, в котором вырабатывается электричество.Существует множество различных типов турбин, которые лучше всего использовать в разных ситуациях. Каждый тип турбины создан для обеспечения максимальной мощности в той ситуации, в которой он используется (примеры различных типов гидроэнергетических турбин включают турбины Фрэнсиса, турбины Каплана и турбины Пелтона). Есть много факторов, которые необходимо изучить, чтобы определить, какую турбину следует использовать. Эти факторы включают гидравлический напор, сброс гидроэлектростанции и стоимость. ^[6]

На этих объектах обычно используются два типа турбин, выбор которых зависит от характеристик гидроэлектростанции.Это реактивные и импульсные турбины. Для получения дополнительной информации о том, как работают эти турбины, и более подробной информации о других турбинах щелкните здесь.

Рисунок 4. Схема ветряной турбины. ^[7]

Ветер

основная статья и 3D модель

Ветровые турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора.Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными. Эти турбины состоят из трех основных компонентов. Первым из них являются лопасти несущего винта, которые имеют форму крыльев самолета и предназначены для улавливания воздуха, заставляя лопасти вращаться. Второй компонент — гондола, набор шестерен и генератор, преобразующий вращение лопасти в электрическую энергию. Наконец, башня — это большая подставка, на которой установлены лопасти и гондола. ^[8]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons.(2 сентября 2015 г.). Turbine Philippsburg [Online]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Turbine_Philippsburg-1.jpg
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2 2,3} Энергетический словарь под редакцией Катлера Дж. Кливленда и Кристофера Г. Морриса, Elsevier, 2014. ProQuest Ebook Central, https: //ebookcentral-proquest-com.ezproxy .lib.ucalgary.ca / lib / ucalgary-ebooks / detail.action? docID = 1821967.
3. ↑ ^{3,0 3.1} Energy.gov. (2 сентября 2015 г.). Как работают газовые турбины [Online]. Доступно: http://energy.gov/fe/how-gas-turbine-power-plants-work
4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
5. ↑ Wikimedia Commons. (2 сентября 2015 г.). Водяная турбина [Онлайн]. Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Water_turbine.svg.
6. ↑ BrightHub Engineering. (2 сентября 2015 г.). Что такое гидравлические турбины? [Интернет]. Доступно: http://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/26551-hydraulic-turbines-definition-and-basics/
7. ↑ Wikimedia Commons. Схема ветряной турбины [Online]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wind_turbine_diagram.svg
8. ↑ Энергетический центр Висконсина. (2 сентября 2015 г.). Детали турбины [Онлайн]. Доступно: http://www.ecw.org/windpower/web/cat2a.html

Газотурбинные двигатели

— обзор

VI Турбовинтовые и турбовентиляторные самолеты

Турбовинтовые и турбовентиляторные двигатели являются газотурбинными двигателями, как и турбореактивный двигатель, и предназначены для минимизации недостатков и использования преимуществ, присущих поршневым и турбореактивным двигателям.Основное различие между этими тремя двигателями заключается в том, как они создают тягу. В турбореактивном двигателе это достигается за счет расширения горячих газов через сопло, в турбовинтовом двигателе используется пропеллер, а в турбореактивном двигателе используется многолопастной вентилятор, во многом связанный с пропеллером. Основным элементом газотурбинного двигателя является газогенератор, состоящий из компрессора (ов), горелок и турбин, приводящих в действие компрессор. Смесь воздуха и топлива, которая проходит через газогенератор, является основным потоком.Газогенератор и первичный поток являются общими для всех трех двигателей и служат базой для сравнительной оценки.

В турбореактивном двигателе выхлопные газы из газогенератора расширяются через сопло, и единственным выходом является тяга. Это однопоточный двигатель, отличительными характеристиками которого являются легкий вес, небольшая площадь лобовой части, тяговая эффективность, увеличивающаяся с увеличением воздушной скорости, высокий удельный расход топлива (самый высокий из трех) и малая тяга на низких скоростях.

В турбовинтовом двигателе есть два потока: первичный поток, который развивает реактивную тягу, и вторичный (гораздо больший) поток через винт, который создает тяговое усилие.Турбовинтовой двигатель является в первую очередь производителем энергии и описывается так же, как и поршневой винт. Турбовинтовой двигатель является в первую очередь заменой поршневого винта, поскольку он способен развивать более высокие воздушные скорости и больший диапазон для данного веса самолета из-за гораздо меньшего веса двигателя и меньшего веса C _D0 . Хотя он тяжелее ТРД или ТРДД из-за пропеллера и коробки передач, он примерно в четыре раза легче поршневого двигателя той же мощности. Кроме того, хотя лобовая часть несколько больше, чем у турбореактивного двигателя, она меньше, чем у поршневого винта, и когда двигатель работает, C _D0 имеет порядок площади турбореактивного двигателя, что означает более высокие E _м , чем поршневой винт.Наличие реактивной тяги, которая хотя и относительно мала, но по существу постоянна, имеет тенденцию сглаживать кривые тяги на более высоких скоростях и уменьшать скорость снижения эффективности движителя. Турбовинтовой двигатель имеет низкий удельный расход топлива, порядка, но несколько выше, чем у поршневого винта. Еще одно важное преимущество перед поршневой опорой — это гораздо более низкие затраты на техническое обслуживание. Хотя его первоначальная стоимость выше, это более простой двигатель с большей надежностью, особенно с учетом недавних улучшений в коробке передач.

Турбореактивный двухконтурный двигатель — это многопоточный двигатель, во многих отношениях похожий на турбовинтовой, за исключением того, что дополнительные турбины напрямую приводят в действие вентилятор, который напоминает компрессор с осевым потоком. Несмотря на то, что при очень высоких коэффициентах двухконтурности турбовентиляторный двигатель может производить больше мощности, чем тягу, и работать больше как турбовинтовой, чем трубореактивный, его принято описывать как турбореактивный двигатель.

Турбореактивный двухконтурный двигатель сочетает в себе хорошую тягу и высокую тягу на более низких скоростях движения поршень-винт с постоянной тягой и повышением тягового качества на более высоких скоростях движения турбореактивного двигателя.Поскольку сложность и вес редуктора и системы регулятора воздушного винта турбовинтового двигателя устранены, турбовентилятор стал еще проще и легче. Кроме того, воздушный поток, проходящий через канальный вентилятор, не сильно зависит от скорости полета, так что снижение пропульсивной эффективности на высоких скоростях не так значительно, как снижение, связанное с эффективностью пропеллера турбовинтового двигателя. Следовательно, ТРДД может использоваться на воздушных скоростях до низких сверхзвуковых скоростей включительно.Хотя лобовая часть больше, чем у турбореактивного двигателя, ТРДД значительно короче, и общее сопротивление не обязательно больше. Удельный расход топлива намного меньше, чем у турбореактивного двигателя, и, хотя он больше, чем у турбовинтового, он приближается к сопоставимым значениям. Турбореактивный двигатель также тише, чем турбореактивный, и намного тише, чем турбовинтовой, что является преимуществом в наши дни, когда все больше внимания уделяется шумовому загрязнению.

Поскольку и турбовинтовой, и двухконтурный двухконтурные двигатели являются многопоточными двигателями, эквивалентный удельный расход топлива представляет собой комбинацию значений hpsfc и tsfc и, таким образом, будет варьироваться в зависимости от скорости полета.Любое значение, указанное в литературе, относится к конкретной воздушной скорости, которая не всегда указывается. Разница в удельном расходе топлива в зависимости от скорости полета у турбовентиляторного двигателя больше, чем у турбовинтового.

Поскольку турбовинтовые двигатели и турбовентиляторные двигатели представляют собой разные комбинации поршневой винт и турбореактивный двигатель, их характеристики должны находиться где-то между характеристиками поршневого винта и чисто турбореактивного двигателя. Сравнивая турбовинтовые, двухконтурные и турбореактивные двигатели сопоставимой мощности (сопоставимые газогенераторы), можно сделать вывод, что турбовинтовой двигатель обеспечивает наибольшую тягу на более низких скоростях полета, включая самолет, стоящий неподвижно в начале разбега.Однако тяга будет уменьшаться с самой высокой скоростью из трех по мере увеличения воздушной скорости и при взлете, вероятно, будет меньше, чем у двух других. Турбореактивный двухконтурный двигатель будет производить меньшую тягу, чем турбовинтовой, на более низких скоростях, но большую, чем турбореактивный, что не только улучшает взлетные характеристики и характеристики на ранней стадии набора высоты, но также обеспечивает более высокую взлетную массу, чем турбореактивный двигатель. Тяга уменьшается с увеличением воздушной скорости, но медленнее, чем у турбовинтового двигателя, из-за различий между вентилятором и гребным винтом и из-за большей составляющей реактивной тяги.По мере увеличения степени двухконтурности характеристики турбовинтового двигателя приближаются к характеристикам турбовинтового двигателя на более низких скоростях, но сохраняются некоторые характеристики турбореактивного двигателя на более высоких скоростях. Турбореактивный двигатель имеет самую низкую начальную тягу из трех, но тяга по существу остается постоянной в зависимости от скорости полета.

Что касается других характеристик характеристик, турбовинтовой двигатель настолько похож на поршневой винт, что разумным приближением является простое использование уравнений поршень-винт без изменений.Однако турбовентилятор не обязательно так прост или прямолинеен. Если коэффициент двухконтурности низкий, уравнения турбореактивного двигателя можно использовать без изменений. По мере увеличения степени двухконтурности и соотношения мощности к тяге турбовентиляторный двигатель приобретает все больше характеристик турбовинтового и поршневого двигателя, особенно на более низких скоростях полета. По-прежнему можно использовать уравнения турбореактивного двигателя с осознанием того, что фактические значения для низких скоростей могут несколько отличаться. На более высоких скоростях турбовентилятор будет работать больше как турбореактивный, но с меньшим удельным расходом топлива.

Из-за своей превосходной топливной экономичности турбовентиляторный двигатель быстро заменил турбореактивный двигатель для дозвуковых самолетов, а турбовинтовой двигатель заменил поршневой двигатель во многих приложениях (например, в пригородных самолетах) из-за его меньшего веса и более высокой скорости полета. Однако в последние годы меньший региональный самолет (RJ) с 30–100 креслами быстро заменяет турбовинтовой в качестве фидерного и ближнего коммерческого самолета (см. Рис. 8). Хотя топливная эффективность RJ ниже, чем у турбовинтового, RJ имеет преимущества более высоких крейсерских высот (выше турбулентности и погодных условий), более короткого времени полета, меньшего шума и, возможно, более высокого признания публики из-за его более современного внешнего вида.

РИСУНОК 8. Canadair Regional Jet, CRJ 200. Транспортное средство вместимостью 50 пассажиров, скорость 0,81 Маха с двумя турбовентиляторными двигателями тягой 8700 фунтов, полная масса 53 000 фунтов, площадь крыла 520 футов ² (Вт / ю) = 102 фунт / фут ² ) и дальность действия 2300 миль. [Любезно предоставлено Bombardier Aerospace.]

Газотурбинные двигатели — PetroWiki

Размеры газовых турбин варьируются от микротурбин мощностью <50 л.с. (37,3 кВт) до больших промышленных турбин мощностью> 250 000 л.с. (190 кВт). На этой странице рассказывается о газотурбинном двигателе, различиях между типами турбин и элементах, которые следует учитывать при их использовании в качестве первичного двигателя.

Процесс

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

• Адиабатическое сжатие
• Нагрев постоянного давления
• Адиабатическое расширение

Газовая турбина состоит из следующих компонентов:

• Воздушный компрессор
• Камера сгорания
• Силовая турбина, вырабатывающая мощность для привода воздушного компрессора и выходного вала

• Фиг.1 — Упрощенная схема газовой турбины простого цикла.

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

Воздух поступает на вход компрессора в условиях окружающей среды (точка 1), сжимается (точка 2) и проходит через систему сгорания, где он смешивается с топливом и «сжигается» до максимальной температуры цикла (точка 3). Нагретый воздух расширяется через секцию турбины газогенератора (между точками 3 и 5), где энергия рабочего тела извлекается для выработки энергии для привода компрессора, и расширяется через силовую турбину для привода нагрузки (точка 7). .Затем воздух выбрасывается в атмосферу. Система запуска используется, чтобы довести воздушный компрессор до скорости, достаточной для подачи воздуха для сгорания с топливом, впрыскиваемым в камеру сгорания. Цикл сгорания турбины с непрерывным горением в сочетании с непрерывным вращением ротора турбины позволяет работать практически без вибраций, а также с меньшим количеством движущихся частей и точек износа по сравнению с другими первичными двигателями.

Конструктивное рассмотрение и эксплуатация

Максимальная температура цикла, TRIT

Выходная мощность газовой турбины может быть увеличена путем увеличения максимальной температуры цикла.Максимальная температура цикла обозначается TRIT, что означает температуру на входе в ротор турбины. API 616 определяет номинальную температуру горения как рассчитанную поставщиком температуру на входе в турбину (TIT) непосредственно перед ротором первой ступени турбины для непрерывной работы при номинальной выходной мощности. TRIT рассчитывается непосредственно перед ротором первой ступени турбины и включает расчетные эффекты охлаждающего воздуха и падения температуры на лопатках статора первой ступени.

Воздушный поток

Выходная мощность газовой турбины также может быть увеличена за счет увеличения массового расхода воздуха, проходящего через газовую турбину.Геометрия газовой турбины, в частности компрессора, и скорость компрессора определяют основной массовый расход воздуха. Увеличение расхода требует увеличения скорости, которая ограничена максимальной скоростью непрерывного хода любой конкретной конструкции. При заданной скорости увеличение плотности входящего воздуха увеличивает массовый расход воздуха. Плотность поступающего воздуха увеличивается прямо пропорционально атмосферному давлению и обратно пропорционально температуре окружающей среды.

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

• Срок службы компонентов
• Стоимость
• Техническая возможность

Ограничение скорости

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

• Диски
• Лезвия
• Крепление лезвия к диску

Материалы компонентов имеют пределы напряжений, которые прямо пропорциональны их пределам скорости, и их нельзя превышать.Таким образом, максимальная непрерывная скорость вращающегося элемента зависит от:

• Геометрия ротора
• Свойства материала компонента
• Расчетные факторы безопасности

Это наивысшая допустимая скорость для непрерывной работы.

Температурные ограничения

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

Рейтинг

Номинальный балл может быть установлен для определения производительности газовой турбины для определенных условий окружающей среды, потерь в воздуховоде, топлива и т. Д.

Международная организация по стандартизации определяет свои стандартные условия как:

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

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

Рейтинг сайта

Рейтинг площадки — это заявление об основных характеристиках газовой турбины в конкретных условиях площадки, включая:

• Температура окружающей среды
• Высота
• Потери давления в воздуховоде
• Контроль выбросов
• Состав топлива
• Коробка отбора мощности вспомогательная
• Компрессор вытяжной
• Уровень выходной мощности

Например, повышение температуры окружающей среды снижает выходную мощность со скоростью, зависящей от конструкции газовой турбины.

Температура воздуха на входе

Рис. 3 связывает следующее с температурой воздуха на входе при оптимальной частоте вращения силовой турбины для примера газовой турбины:

• Выходная мощность
• Расход топлива
• Температура выхлопных газов
• Поток выхлопных газов

• Рис. 3 — Выходная мощность в зависимости от температуры воздуха на входе в компрессор.

Повышение КПД турбины

Простой цикл

Большая часть механической энергии, извлекаемой из газового потока турбиной, требуется для приведения в действие воздушного компрессора, а оставшаяся часть используется для привода механической нагрузки.Энергия газового потока, не извлеченная турбиной, выбрасывается в атмосферу в виде тепла.

Рекуперативный цикл

В рекуперативном цикле, также называемом регенеративным циклом, воздух на выходе из компрессора предварительно нагревается в теплообменнике или рекуператоре, источником тепла которого является выхлоп газовой турбины. Энергия, передаваемая из выхлопных газов, снижает количество энергии, которое должно быть добавлено топливом. На рис. 4 экономия топлива представлена ​​заштрихованной областью под 2–2 ′.В стационарных рекуператорах используются три основных конструкции:

• Пластинчатое ребро
• Кожух и трубка
• Первичная поверхность

• Рис. 4 — Рекуперативный цикл.

Комбинированный цикл

Добавление цикла парового дна к циклу Брайтона использует тепло выхлопных газов для производства дополнительной мощности, которую можно использовать в общей нагрузке, как показано на рис. 5 , или для отдельной нагрузки.Заштрихованная область представляет собой дополнительный ввод энергии.

Система впуска воздуха

Фильтрация входящего воздуха. Качество воздуха, поступающего в газовую турбину, является очень важным аспектом при проектировании. Эффективность турбины со временем будет снижаться из-за отложений, накапливающихся на внутреннем пути потока турбины и вращающихся лопастях. Это скопление приводит к увеличению технического обслуживания и расходу топлива. Выбор и поддержание надлежащей системы фильтрации входящего воздуха для конкретных условий объекта повлияет на скорость снижения эффективности с течением времени.

Падение давления

Очень важно свести к минимуму падение давления воздуха, проходящего через: Впускной канал Впускной воздушный фильтр Впускной глушитель (см. Подавление шума ниже)

Потеря давления атмосферного воздуха, поступающего в турбину, сильно влияет на производительность газовой турбины.

Шумоподавление

Шум, производимый газовой турбиной, в основном находится в высокочастотных диапазонах, которые не передаются в отличие от низкочастотных шумов, производимых низкоскоростными первичными двигателями, такими как поршневые двигатели.Большая часть высокочастотного шума, производимого турбиной, генерируется во впускном отверстии для воздуха, и меньшая его часть исходит от выхлопных газов. Источники шума и метод ослабления следующие:

Воздухозаборник

Глушитель на входе должен быть специально разработан с учетом профиля шума газовой турбины и требований площадки. Этот глушитель устанавливается на воздухозаборнике между воздушным фильтром и входом в воздушный компрессор турбины.

Выхлоп

Глушитель выхлопных газов должен быть специально разработан с учетом профиля шума газовой турбины и требований площадки.Высота выхлопной трубы вместе с глушителем является важным фактором. Выпуск горячих выхлопных газов на максимально возможную высоту снижает измеримый шум на уровне земли, а также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении вероятности рециркуляции горячих выхлопных газов обратно в воздухозаборник. Потеря давления (противодавление) на выхлопе турбины сильно влияет на производительность газовой турбины.

Кожух / коробка передач / ведомое оборудование

Шумопоглощающий кожух (и) может быть установлен непосредственно над оборудованием, например над ограждением для пешеходов на салазках или над зданием, содержащим оборудование, изолированным в соответствии с требованиями, или обоими способами.

Масляный радиатор

Наиболее распространенным методом охлаждения масла является использование воздухообменника / охладителя с вентилятором. Они создают шум вентилятора, которым можно управлять с помощью скорости вращения кончика вентилятора. Использование кожухотрубных охладителей воды может снизить уровень шума при наличии охлаждающей среды.

Типы газовых турбин

Конструкции турбин

можно различить по:

• Режим работы
• Типы камер сгорания
• Конфигурация вала
• Степень упаковки

Виды нагрузки

Турбинные двигатели авиационные

Авиационные газотурбинные или реактивные двигатели имеют сложную конструкцию и имеют малый вес специально для двигателей самолетов.Эти конструкции требуют максимальной мощности или тяги при минимальном весе и максимальной топливной эффективности. Турбины самолетов имеют подшипники качения и имеют высокие температуры горения, требующие экзотической металлургии. Они могут работать на ограниченном количестве видов топлива. Когда реактивный двигатель используется в промышленности, он должен быть соединен с независимой силовой турбиной для выработки мощности на валу.

Тяжелые промышленные газотурбинные двигатели

Основные конструктивные параметры тяжелых промышленных газотурбинных двигателей произошли от промышленных паровых турбин, которые имеют более низкие скорости, тяжелые роторы и большие корпуса, чем реактивные двигатели, для обеспечения более длительного срока службы.Эти газовые турбины способны сжигать самый широкий спектр жидкого или газового топлива.

Газотурбинные двигатели легкой промышленности

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

Типы камер сгорания

Камера сгорания радиальная или кольцевая

Эта камера сгорания окружает вращающиеся части газовой турбины и является неотъемлемой частью корпуса двигателя ( Рис.6 ). Эта конструкция используется в авиационных турбинах и легких промышленных газовых турбинах.

• Рис. 6 — Типовой разрез газовой турбины.

Камера сгорания

Это одно- или многотопливная система сгорания, отделенная от вращающейся турбины в виде баков внешнего сгорания ( Рис. 7 ). Конструкции, в которых используется этот тип камеры сгорания, могут сжигать более широкий спектр видов топлива.

• Рис. 7 — Типовая газовая турбина с камерой сгорания (в разрезе).

Конфигурация вала

Один вал

Газовая турбина может иметь одновальную или двухвальную конструкцию. Одновальная конструкция состоит из одного вала, соединяющего воздушный компрессор, турбину газогенератора и силовую турбину как один вращающийся элемент ( Рис. 1 ). Эта конструкция лучше всего подходит для приложений с постоянной скоростью, таких как привод электрогенераторов с постоянной частотой.

Два вала

Двухвальная конструкция имеет воздушный компрессор и газогенератор на одном валу, а силовую турбину — на втором независимом валу.Эта конструкция обеспечивает гибкость скорости, необходимую для более эффективного охвата более широкой карты характеристик приводимого оборудования. Это позволяет производителю газа работать со скоростью, необходимой для развития мощности, необходимой для приводимого в действие оборудования, такого как центробежные компрессоры или насосы. На рис. 6 показан вид типичной двухвальной газовой турбины в разрезе. Основные компоненты включают компрессор, систему сгорания, турбину газогенератора и силовую турбину. Эта конструкция включает двухступенчатую турбину генератора газа и двухступенчатую силовую турбину.

Степень упаковки

Нормой для большинства газовых турбин, используемых в промышленности, является встраивание газовой турбины в базовую раму / салазки со всеми компонентами, необходимыми для основного рабочего агрегата. Сюда входят такие системы, как:

• Пусковая система
• Топливная система
• Система смазки
• Панель местного управления
• В некоторых случаях коробка передач и приводное оборудование

Дополнительные операционные системы, как правило, представляют собой отдельные предварительно спроектированные комплектные системы, которые могут быть предоставлены и настроены производителем турбины.В эту категорию входят такие системы, как:

• Фильтрация / глушитель на впуске воздуха
• Маслоохладители
• Системы дистанционного управления
• Корпуса со звукоизоляцией
• Глушители выхлопных газов

Выхлопные газы

Ухудшение атмосферы газообразными загрязнителями — важная экологическая проблема. Газовая турбина по конструкции с основным циклом обеспечивает более чистое сгорание и производит более низкий уровень загрязняющих веществ по сравнению с другими первичными двигателями, что является большим преимуществом.Обычно регулируемые загрязняющие вещества газовой турбины:

• Оксиды азота
• Окись углерода
• Углеводороды несгоревшие
• Твердые частицы
• Диоксид серы

Решение некоторых, но не всех, этих проблем загрязнения лежит в камере сгорания газовой турбины. Ниже следует краткое обсуждение.

Оксиды азота (NO

_x )

Регулируются только два из семи оксидов азота: NO и NO2, вместе именуемые NO _x .Почти все проблемы с выбросами, связанные с первичными двигателями, связаны с производством NO _x и контролем NO _x . Газовая турбина относительно чиста по сравнению с другими первичными двигателями. Например, газовые турбины, работающие на природном газе, обычно производят от 4 до 12 раз меньше NOx на единицу мощности, чем поршневые двигатели. Однако NOx является основным фактором при разрешении газотурбинных установок.

Окись углерода (CO)

CO также находится на очень низком уровне в выхлопных газах турбин из-за избытка воздуха в процессе сгорания.Поэтому обычно это не проблема. Однако в некоторых областях, где уровень CO в окружающей среде чрезвычайно высок или когда для контроля NO _x в газовой турбине используется закачка воды, CO может быть фактором при получении разрешений.

Несгоревшие углеводороды (UHC)

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

Твердые частицы

Не были усовершенствованы методы измерения твердых частиц, дающие достоверные результаты по выхлопам газовых турбин. Это редко является фактором при получении разрешений на газовые турбины, когда в газовой турбине сжигается чистое топливо.

Диоксид серы (SO

₂ )

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

Контроль выбросов

Необходимость соответствовать или превосходить нормы выбросов, установленные федеральными, государственными и местными кодексами, потребовала от производителей промышленных газовых турбин разработать турбины с более чистым сгоранием.Системы сухого выброса были разработаны с форсунками с предварительным смешиванием бедного топлива, специальной технологией сжигания и средствами управления для снижения выбросов NOx и CO за счет создания более низких максимальных температур пламени и более полного окисления углеводородного топлива. Все производители промышленных газовых турбин имеют сухие продукты с низким уровнем выбросов. Производительность зависит от конкретного продукта из-за различий в конструкции камеры сгорания.

Эти системы сжигания обедненной смеси снижают образование NOx и CO до очень низких уровней, что делает ненужным использование дорогостоящих каталитических преобразователей, требующих больших затрат на обслуживание, для удаления NOx и CO после их образования.В областях с очень высокими эксплуатационными характеристиками может возникнуть необходимость в некоторых газовых турбинах использовать селективные каталитические нейтрализаторы для дальнейшего снижения уровня NOx и CO. В качестве топлива для газовой турбины выбирается чистый сухой природный газ, который производит самые чистые выхлопные газы.

Тепло выхлопных газов

Газовые турбины имеют большую часть тепловых потерь из цикла, выходящего на выхлоп. Это тепло можно рекуперировать и использовать для увеличения общего теплового КПД сжигаемого топлива. Наиболее распространенный метод использования тепла выхлопных газов — производство пара.

Список литературы

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

Интересные статьи в OnePetro

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

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на веб-сайтах, отличных от PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Первичные двигатели

Поршневые двигатели

PEH: Prime_Movers

.