АВТО БЛОГ YAMAHA-VOLGA.RU

Турбина или компрессор что лучше: ✔Чем турбина отличается от турбокомпрессора?

3 октября, 2018 by admin

Тюнинг двигателя: турбина или компрессор, что лучше установить?

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

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

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

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

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

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

В чем основное отличие турбины от компрессора?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Турбокомпрессор или механический нагнетатель?

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

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

Содержание статьи

Механический нагнетатель и турбокомпрессор

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

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

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

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

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

Компрессор VS турбина

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

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

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

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

Что получается в итоге

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

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

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

Читайте также

турбина или компрессор? — АВТОгид

В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространенные варианты — это установка компрессора или турбины. Что лучше выбрать для автомобиля: компрессор или турбину? Попробуем разобраться в этой статье: преимущества и недостатки этих агрегатов. 

Компрессор

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

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

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

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

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

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

Чтобы настроить компрессор, не нужно больших усилий или каких-либо профессиональных знаний, все настраивается топливными жиклерами. У приводных нагнетателей (компрессор) давление не зависит от оборотов, и поэтому автомобиль очень четко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Еще они очень просты в своей конструкции.

Турбина 

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

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

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

Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь.

Каковы недостатки?

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

— турбина — это стационарное устройство и требует полной привязки к двигателю;

— на малых оборотах она не дает большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;

— переход с малых оборотов до высоких называется «турбо-ямой», чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект «турбо-ямы».

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

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

Разница в цене

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

Материал подготовил Т. Баятов

Поделиться ссылкой:

Плюсы и минусы турбины и компрессора

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

Принцип работы компрессора

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

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

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

Плюсы и минусы компрессора

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

Принцип работы турбины

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

Плюсы и минусы турбины

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

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

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

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

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

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

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

Принцип работы компрессора

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

Нагнетатель

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

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

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

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

Видео: устройство и принцип работы винтового компрессора.

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

Принцип работы турбины

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

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

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

Недостатки компрессора и турбины

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

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

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

Что же лучше — компрессор или турбина

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

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

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

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

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

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

Видео: как работает турбина и компрессор.

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

Чем отличается турбина от механического компрессора

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

Сфера применения и особенности эксплуатации турбины и компрессора

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

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

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

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

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

Сравнение турбины и компрессора

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Разница оборотов турбины и компрессора

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

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

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

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

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

всё о компрессорах и турбинах

1 сентября 2016

Человек – существо неугомонное. После того, как появился первый автомобиль, желание ездить быстрей и быстрей не дает покоя ни конструкторам, ни автогонщикам, ни почтенным отцам многодетных семейств. Еще чуть больше скорости, чуть выше мощность, быстрей разгон – так по крупицам изобретались, тестировались и внедрялись в жизнь различные улучшения двигателей.

Как увеличить мощность двигателя? Чтобы получить больше силы на выходе, нужно дать больше энергии на входе, а значит, сжечь в двигателе больше топлива. Поскольку законы физики обойти еще никому не удалось, самым простым способом будет увеличение объема двигателя. Чем больше топлива сгорает в цилиндре, тем больше энергии высвобождается. Но этот путь вскоре завел в тупик: увеличивать объем нужно вместе с весом самого двигателя, и с определенного момента такой прирост теряет смысл: мотор становится настолько тяжелым и сложным, что вместо повышения эффективности системы ее показатели, наоборот, снижаются. Но до этого человеческий гений породил таких монстров, как 16-цилиндровые двигатели, разработанные для гоночных автомобилей.

BRM V16: 16-цилиндровый двигатель с компрессором,
угол между цилиндрами 135 градусов, объем 1,5 л,
мощность 475 л.с. при 11500 об/мин
(пиковая мощность 500-600 л.с.),
занявший 5-е место на Гран-при в Британии в 1951 г.

Если увеличивать объем двигателя можно только до определенного предела, то второй вариант – просто подать больше топлива в цилиндр. Но тут появляется другая проблема: одновременно необходимо подать и больше воздуха, чтобы сохранить оптимальное (стехиометрическое) соотношение – 14 объемных частей воздуха на 1 часть топлива, необходимое для полного сгорания. Конструкторы пришли к выводу, что при неизменном объеме цилиндра больше воздуха к топливу можно подать только с помощью искусственного наддува. Так появилась идея компрессоров и турбин, позволяющих увеличить мощность двигателя без изменения его кубатуры. Как правило, компрессорами называют устройства, работающие от коленвала двигателя, а турбинами – приводимые в движение потоком выхлопных газов. Но в обоих случаях назначение их одинаково: подача дополнительного воздуха в камеру сгорания для увеличения мощности двигателя.

Приводные компрессоры

Роторный компрессор, Roots, Рутс

Первый вариант конструкции, который и сейчас можно встретить на некоторых автомобилях. Два встречно вращающихся ротора (двух- трех- или четырехлопастных) подают воздух во впускной коллектор, нагнетая в нем давление, а из коллектора воздух под напором поступает в цилиндры двигателя.

Винтовой компрессор, Lysholm, Лисхольм

Принцип действия несколько отличается от роторного: в корпусе расположены два встречно вращающихся винта сложной формы, которые захватывают воздух в канавки и транспортируют его к выпуску с одновременным сжатием. Производительность винтового компрессора намного выше, чем роторного, и он не создает турбулентности воздушного потока на высоких оборотах.

Такая конструкция требует высокой точности изготовления и качественных материалов, поэтому всегда стоила намного выше, чем роторная. Можно сказать, что винтовой компрессор относится к устройствам класса «люкс».

И роторный, и винтовой компрессоры работают без присутствия масла (за исключением подшипников валов). Корпус и сами вращающиеся детали разделены между собой микрозазорами, и по этой же причине не нуждаются в остаточном охлаждении после остановки двигателя.

Синхронизация вращения валов выполнена с помощью шестеренчатой передачи от ведущего вала (соединенного ременным шкивом с коленвалом двигателя) к ведомому, позволяющей добиться высокой точности работы компрессора, без трения и перегрева.

Центробежный компрессор

В его конструкции используется только один вал, на котором закреплена крыльчатка. При вращении крыльчатка захватывает воздух из центра и отбрасывает его по периметру, откуда он поступает в напорный патрубок. Такая конструкция позволяет сделать компрессор негабаритным, легким, при этом не теряя в производительности.

Все приводные нагнетатели (компрессоры) объединены общими достоинствами: простота монтажа, эффективность при различной скорости оборотов, отсутствие перегрева и турболага (турбоямы) – типичной проблемы турбин.

А основной общий недостаток – привод от двигателя, в результате чего немного теряется мощность и увеличивается нагрузка на него. Но, несмотря на это, установка компрессора себя оправдывает: в среднем нагнетатель дает прирост 46% к мощности двигателя.

Турбонагнетатель (турбокомпрессор, турбина)

Несмотря на разнообразие конструкций приводных компрессоров, признание автолюбителей завоевали турбины – нагнетатели с турбо-приводом.

Турбина приводится в действие не от коленвала, а от потока выхлопных газов. Такая конструкция полностью устраняет нагрузку на двигатель и не требует дополнительных мощностей для работы.

Выхлопные газы, проходя в полость турбины, приводят в движение ротор, закрепленный на одном валу с крыльчаткой. А крыльчатка, в свою очередь, во время вращения накачивает воздух в систему впуска по тому же принципу, что и центробежный компрессор.

Особенностью турбины является зависимость скорости вращения не от оборотов двигателя напрямую, а от силы потока отработанных газов. С этим связано явление турбоямы или турболага – задержки реакции турбины (а следовательно, и набора мощности двигателем) при нажатии на педаль акселератора. Внешне это выглядит как секундная «задумчивость» мотора, которая затем сменяется резким скачком мощности. Конструкторы борются с турболагом различными методами, от чип-тюнинга (изменение параметров работы двигателя) до установки электромотора или баллона со сжатым воздухом для мгновенной подачи его в двигатель, пока турбина не раскрутится.

Монтаж турбины, в отличие от компрессора, связан с определенными сложностями. В связи с высокой нагрузкой (скорость вращения может достигать 300 тысяч оборотов в минуту в отличие от компрессоров, скорость которых максимум 20 тысяч оборотов в минуту) турбина требует постоянной смазки, так что ее включают в масляную магистраль и подводят моторное масло под давлением. С этим связана необходимость устанавливать турбины только в специализированном автосервисе.

Турбина с изменяемой геометрией, VNT

Одной из проблем турбокомпрессоров является слишком высокая скорость вращения на больших оборотах двигателя и недостаточная продуктивность на малых оборотах. Чтобы улучшить характеристики устройства, вокруг основного ротора устанавливаются дополнительные лопасти, изменяющие свое положение в ответ на команду регулирующего устройства. Поворот, увеличивающий площадь ротора, помогает сохранить высокие обороты при низком давлении выхлопных газов, а уменьшение площади ротора помогает турбине не превышать предельных оборотов, когда мотор работает на полной мощности. Это называют VNT (Variable Nozzle Turbine) или VGT-турбиной (Variable Geometry Turbocharger).

Турбина с изменяемой геометрией.
1. Ускорение вращения за счет «эффекта сопла»: на сужающемся участке напор воздушного потока возрастает.
2. Замедление вращения благодаря повороту лопастей, расширяющих канал для воздушного потока.

Существуют и другие модификации таких турбин: с выдвижными лопастями, с другим способом их крепления и т.д., но принцип действия от этого не меняется.

Управление такой турбиной осуществляется от вакуумного регулятора, электромотора или благодаря инерционному повороту самих лопастей.

Комбинированные системы

В разное время автоконструкторы экспериментировали с различными способами улучшения характеристик двигателя. Так появилась система двойного турбонаддува Twin Turbo или комбинированная система. Эти инженерные изыскания были направлены на устранение характерных недостатков разных видов компрессоров.

Двойной турбонаддув

По сути, это две турбины, установленные на двигатель по параллельной, последовательной или ступенчатой схеме. Изначально такая система предназначалась для устранения турболага, но она также помогает повысить мощность, оптимизировать режим работы двигателя и даже снизить расход топлива.

Параллельная система

Состоит из двух турбин с одинаковыми характеристиками, подключенных параллельно друг другу. Может устанавливаться на мощные V-образные двигатели, по одной турбине на каждый ряд цилиндров. Каждая из турбин подключается к отдельному ответвлению выпускного коллектора. Преимущество этой системы в том, что можно установить маленькие турбины, которые намного легче набирают скорость вращения, и таким образом уменьшить эффект турболага.

Последовательная система

Вверху: работа одной турбины на малых оборотах двигателя.
Внизу: Работа двух турбин для максимальной мощности.

Состоит из двух турбин, одна из которых работает постоянно, а вторая включается по необходимости (поток отработанных газов направляется на вторую турбину при открытии клапана на выпускном коллекторе). Воздух от обеих турбин поступает в общий впускной коллектор двигателя.

Двухступенчатая система

1. Две турбины работают последовательно (низкие обороты).
2. Турбины работают параллельно (средние обороты).
3. Работает только большая турбина (высокие обороты).

Достаточно сложная, но эффективная система, состоящая из двух последовательно подключенных турбин разного размера, соединенных перепускными патрубками и клапанами. На малых оборотах двигателя работает только меньшая турбина, поскольку она легче и имеет меньшую инерцию. При включении средних оборотов подключается большая, и обе турбины работают последовательно: большая подает поток воздуха на малую, от которой он поступает во впускной коллектор. При этом скорость большой турбины постепенно увеличивается, и на максимальных оборотах малая турбина отключается, чтобы не задерживать поток воздуха к мотору. Вся система регулируется датчиками и электромагнитными клапанами, открывающими или закрывающими отдельные участки системы выхлопа. С точки зрения производительности двигателя, двухступенчатая система дает максимальный эффект.

Комбинированный наддув, TSI

Попытки преодолеть эффект турбоямы привели к созданию концерном Volkswagen системы комбинированного наддува TSI (Turbo Stratified Injection), в которой сочетается приводной нагнетатель и турбина. Система подключена ступенчато: на низких оборотах двигателя работает только компрессор, дающий в таком режиме максимальный эффект. На средних оборотах компрессор и турбина работают вместе, а на максимальных оборотах компрессор отключается, и работает одна турбина. Такой способ наддува полностью устраняет эффект турбоямы, но оказался слишком дорогостоящим как в производстве, так и в обслуживании, и с 2011 года двигатели с комбинированным наддувом уже не производят.

Технические характеристики: что важно знать о турбине?

Один из важнейших технических показателей турбины это степень компрессии: способность повышать давление во впускном коллекторе и соответственно в цилиндрах двигателя. Знать этот параметр необходимо тем, кто хочет тюнинговать свой автомобиль и проводит расчеты для турбины.

Степень компрессии имеет две крайности: чем она выше, тем больше мощности можно получить от мотора (больше сжимается топливно-воздушная смесь в цилиндре и сильней отдача от ее сгорания). Но при превышении максимально допустимой силы сжатия появляется эффект детонации: смесь сгорает не тогда, когда нужно, а тогда, когда ее сжатие приводит к самовозгаранию. По этой причине на турбированных двигателях используют высокооктановый бензин.

То есть, максимальная компрессия показывает максимально возможное количество топлива (и соответственно воздуха), которое можно подать в цилиндр без вреда для двигателя.
Второй показатель турбины – рабочий диапазон вращения ротора. Это показатель скорости вращения от минимально полезной до максимально безопасной для устройства, превышение которой ведет к перегреву и преждевременному износу.

Также нелишним будет учесть показатели термоустойчивости турбины. Обычно производители указывают максимальную температуру отработанных газов на входе в турбину и максимальную температуру масла на входе. Чем мощней двигатель, тем выше будут эти температуры и тем тщательней нужно выбирать компрессор.

Поскольку турбина подключается к масляной магистрали, производители указывают оптимальные и минимальные показатели давления масла на входе.

Производительность компрессора определяется объемом воздуха, пропускаемым за один оборот ротора. Чем больше турбина, тем выше этот показатель, но и выше инерционность, так что в большинстве случаев специалисты рекомендуют выбирать компрессоры средней производительности.

Сколько служит турбина и отчего выходит из строя

Многие автомобилисты называют турбину расходным материалом: срок службы ее не слишком радует любителей уличных гонок. При идеальных условиях (передвижение по городу, регулярное ТО) турбина прослужит примерно 150 тыс. км. Но ведь турбины ставят не затем, чтобы чинно ездить 50 км/ч, так что при экстремальном использовании ресурс можно смело делить на 2, и то при грамотном обслуживании своей машины.

Безжалостная статистика утверждает: только 5% турбин выходят из строя, «померев своей смертью», то есть выработав заложенный в них ресурс полностью. В абсолютном большинстве случаев поломки случаются по причине недосмотра или небрежности хозяина автомобиля.

Два самых страшных врага турбины – посторонние предметы и масляное голодание (и вообще проблемы с маслом).

Учитывая огромную скорость вращения, даже безобидная на первый взгляд пыль может за короткое время сточить лопасти, забиться в подшипники и вывести турбину из строя. Поэтому турбированные двигатели намного чувствительней к качеству воздушного фильтра, чем обычные атмосферные. Добавить сюда дополнительную нагрузку на фильтр (воздух проходит через него с достаточно сильным напором) и становится понятно, почему многие, тюнингуя свой автомобиль, ставят фильтры нулевого сопротивления.

Но, каким бы качественным ни был фильтр, он может пострадать от попавшей в воздухозаборник влаги и испортиться (бумага после высыхания уже не выполняет свои функции). После поездки под хорошим сильным дождем лучше осмотреть фильтр сразу, и в случае необходимости заменить. Дешевле выйдет.

Повреждение турбины посторонними предметами

Посторонние предметы могут попасть не только на крыльчатку турбины, но и на ротор. Чаще всего это частицы кокса из выпускного коллектора, а иногда и детали двигателя (обломки клапанов, свечей зажигания и т.д.) Если мотор посыпался, турбина умирает практически сразу.

Проблемы со смазкой турбины встречаются даже чаще, чем поломки из-за посторонних предметов. Одна из самых распространенных причин проблемы – использование нерегламентированного масла (большей вязкости, другого качества и т.д.) В турбированных двигателях требования к маслу на порядок жестче, чем в атмосферных! От «неправильного» масла турбина выходит из строя раньше, чем двигатель.

Тут же нужно напомнить об интервале замены масла и масляного фильтра. Со временем в масле, и особенно в фильтре, накапливаются продукты сгорания, твердые частицы разного размера. Фильтр забивается и не пропускает достаточное количество масла, после чего в нем срабатывает перепускной клапан и масло проходит напрямую, без очистки. Если двигатель еще немного поработает в таком режиме, то турбина выйдет из строя сразу: твердые частицы сработают как абразив, а более мелкие забьют каналы для подачи масла к подшипникам турбины. При разборке компрессоров, пострадавших от масляного голодания, на металле часто можно видеть не только истертости, но и цвета побежалости – свидетельство критического перегрева.

Вал турбины со следами перегрева

Одним словом, система с наддувом намного чувствительней к работе всех смежных узлов, чем простая атмосферная. Это относится не только к зажиганию, подаче топлива и т.д., но и к состоянию катализатора и сажевого фильтра. Неисправный катализатор приводит к образованию сажи и кокса в выпускной системе, повышению нагрузки на турбину, а от нештатных нагрузок она выходит из строя.

Трещина в корпусе

Покупать ли автомобиль с турбодвигателем?

Несмотря на преимущества турбированных моторов, производители продолжают выпускать атмосферные двигатели, а покупатели зачастую выбирают именно их. Мотор без наддува привлекает большей надежностью, меньшими требованиями, меньшими затратами на обслуживание и ремонт. Так что для спокойной «семейной» езды подойдет и хороший «атмосферник», который, кстати, может быть намного эффективней, чем двигатель с неправильно подобранной или криво установленной турбиной.

Но ведь машина может больше! Установка компрессора позволяет раскрыться потенциалу двигателя, к тому же, как уже говорилось выше, турбонаддув помогает экономить топливо за счет оптимизации процесса работы. Так что любители быстрой езды выбирают турбо.

Нет однозначного ответа, что выбрать: атмосферный двигатель, приводной компрессор или турбину. Все они имеют свои плюсы и минусы, и нужно определиться, что подойдет именно под ваши нужды и желания.

404 WOODWEB ERROR

Хранение энергии ветра с использованием сжатого воздуха

Воздушные компрессоры используются в широком диапазоне промышленных применений, включая очистку, накачку шин, наполнение резервуаров, HVAC и пескоструйную очистку.Сжатый воздух можно даже использовать в качестве источника энергии для оборудования. Сжатый воздух, часто называемый «четвертым источником энергии», является основным компонентом практически любого помещения, где выполняются промышленные или механические работы.

Для доставки сжатого воздуха, когда, где и как он требуется, в разнообразном наборе приложений, для которых он используется, существует множество типов воздушных компрессоров. Эти типы включают одноступенчатые, двухступенчатые, воздушные компрессоры с ременным приводом и монтируемые на резервуаре. Для такого мощного устройства воздушные компрессоры работают по относительно простым принципам: воздух нагнетается в камеру, где объем пространства механически уменьшается, сжимая воздух, который затем можно хранить до тех пор, пока он не понадобится.

Во многих удаленных или «автономных» местах пользователи воздушных компрессоров разработали способы использования энергии ветра для использования и повышения давления воздуха. Фактически, воздушный компрессор с приводом от ветра может генерировать достаточно воздуха для работы оборудования и выполнения задач, связанных со сжатым воздухом, которые в противном случае потребовали бы электроэнергии или газа.

Прочтите, чтобы узнать больше о ветровом воздушном компрессоре и о том, как он работает.

Что такое ветроэнергетический компрессор?

Воздушный компрессор с приводом от ветра подключается к ветряной турбине или ветряной мельнице, которая, когда она вращается, активирует подключенную ступицу, которая затем приводит в действие вал насоса компрессора.Воздушный компрессор ветряной турбины удовлетворяет потребность в мощности, которая в противном случае обеспечивалась бы электричеством или генератором. После этого компрессор работает в обычном режиме. Пользователи ветряных воздушных компрессоров часто перепрофилируют пропан или имеют резервуары низкого давления для хранения сжатого воздуха, который затем можно использовать по мере необходимости, охлаждать и доставлять через шланг или другое приспособление. При достаточном запасе воздуха воздух от ветрового воздушного компрессора может обеспечить работу небольшого предприятия или магазина в течение дня.

Применение ветряных воздушных компрессоров во многом такое же, как и у стандартных воздушных компрессоров.Хотя, в зависимости от условий хранения и ветра, он может лучше подходить для легких и средних нагрузок. Ветровые воздушные компрессоры могут помочь при пескоструйной очистке, надувании и наполнении, а также для обеспечения электроэнергией инструментов. Эти типы компрессоров особенно хорошо подходят для приложений в удаленных районах, где электричество может быть недоступно.

Некоторые ветряные воздушные компрессоры использовались даже в сочетании с турбинами. Сжатый воздух может помочь лучше контролировать направление ветра и вращение лопастей.Такое использование имеет значение для производства турбин и может позволить получить более легкие лопасти. В свою очередь, это требует меньшего веса и мощности других компонентов, включая редуктор, вал и турбинную башню.

Воздушные компрессоры от Kaishan Compressor USA, LLC

В Kaishan мы поддерживаем обширную и разнообразную линейку воздушных компрессоров для тяжелых условий эксплуатации, чтобы обеспечить бесперебойную и эффективную работу промышленных предприятий. Предлагая одноступенчатые, двухступенчатые, ременные, монтируемые на резервуаре и другие варианты, мы можем удовлетворить любые ваши требования.Наши компрессоры различаются по размеру и мощности, чтобы соответствовать вашему бюджету и рабочим характеристикам, что лучше обеспечивает эффективную подачу сжатого воздуха.

Для получения дополнительной информации о наших продуктах свяжитесь с Kaishan сегодня.

High Pressure Ratio — обзор

14.7 Степень сжатия

Степень сжатия (CR) — это отношение абсолютного давления нагнетания к абсолютному давлению всасывания. Математически это можно представить как:

(14.31) CR = p2p1

По определению степень сжатия всегда больше единицы.Если имеется «n» ступеней сжатия и степень сжатия одинакова на каждой ступени, то степень сжатия на ступень определяется уравнением:

(14.32) CRstage = (p2p1) 1n

Если степень сжатия не равна равны на каждом этапе, тогда уравнение. (14.31) следует применять к каждому этапу.

Термин степень сжатия может применяться к одноступенчатому и многоступенчатому сжатию. Применительно к одиночному компрессору или одноступенчатому сжатию он определяется как ступень или единичная степень сжатия; применительно к многоступенчатому компрессору он определяется как общая степень сжатия.Степень сжатия типовых компрессоров газопровода довольно низкая (обычно ниже 2). Низкие отношения давления могут быть охвачены одной ступенью сжатия для поршневого компрессора и одним корпусом (с 1 или 2 рабочими колесами) в центробежном компрессоре.

Хотя степень сжатия является ценным показателем для поршневых компрессоров, степень сжатия, которую может достичь данный центробежный компрессор, зависит в первую очередь от состава газа и температуры газа. Центробежный компрессор лучше характеризуется своей способностью достигать определенного напора (и определенного напора на ступень).Для природного газа (с удельным весом в диапазоне 0,58–0,70) одна центробежная ступень может обеспечить перепад давлений 1,4. Та же самая ступень даст коэффициент давления около 1,6, если он будет сжимать воздух. Степень давления на ступень обычно ниже, чем вышеупомянутые значения для многоступенчатых машин. Многоступенчатый центробежный компрессор (т. Е. Машина с несколькими ступенями) может достигать с природным газом перепада давлений примерно 4–5, что соответствует примерно 70 000–90 000 фут-фунт / фунт напора.Повышение температуры в результате такого количества напора обычно является ограничивающим фактором.

Для поршневых компрессоров степень сжатия на компрессор обычно ограничивается механическими соображениями (нагрузка на шток) и температурными ограничениями. Поршневые компрессоры могут достигать соотношения давлений в цилиндрах 3–6. Фактическое соотношение фланца к фланцу будет ниже (из-за потерь в клапанах и баллонах). Для более легких газов (например, природного газа) температурный предел часто ограничивает степень сжатия раньше, чем это делают механические ограничения.Центробежные компрессоры также ограничены механическими соображениями (роторная динамика, максимальная скорость) и температурными пределами. Когда возникает какое-либо ограничение, возникает необходимость в последовательном использовании нескольких ступеней сжатия и промежуточного охлаждения. Более того, многоступенчатое сжатие может потребоваться с чисто оптимизационной точки зрения. Например, с увеличением степени сжатия эффективность сжатия снижается, а проблемы с механическими нагрузками и температурой становятся более серьезными. Для справки, если предположить, что природный газ имеет температуру всасывания 100 ° F, степень сжатия 3, в зависимости от эффективности компрессора, приведет к температуре нагнетания около 275 ° F.

Для степеней давления выше 3 может быть выгодно установить промежуточные охладители между компрессорами. Промежуточные охладители обычно используются между ступенями для снижения требований к мощности, а также для снижения температуры газа, которая может стать нежелательно высокой ⁶ . Теоретически минимальная требуемая мощность достигается при идеальном промежуточном охлаждении и отсутствии потерь давления между ступенями за счет обеспечения одинаковой степени сжатия на всех ступенях. Однако промежуточные охладители неизменно вызывают потери давления (обычно от 5 до 15 фунтов на квадратный дюйм), что является функцией конструкции охладителя.Из соображений предварительного проектирования можно использовать значение 10 фунтов на квадратный дюйм (охладители, особенно охладители газ-воздух для более низкого падения давления, как правило, становятся дорогими).

Обратите внимание, что реальный компрессор с бесконечным количеством ступеней сжатия и промежуточными охладителями будет приближаться к изотермическим условиям (где потребляемая мощность цикла сжатия — это абсолютная минимальная мощность, необходимая для сжатия газа), если газ был охлажден до начальной температуры в интеркулеры.

Межступенчатое охлаждение обычно достигается с помощью воздухоохладителей.Температура газа на выходе зависит от температуры окружающего воздуха. Температура на выходе из промежуточного охладителя определяется охлаждающей средой. Если используется окружающий воздух, температура на выходе из охладителя и, следовательно, температура всасывания на второй ступени будет примерно на 20–30 ° F выше температуры окружающей среды по сухому термометру. Водоохладители могут достигать температуры на выходе примерно на 20 ° F выше температуры подачи воды, но требуют постоянной подачи охлаждающей воды. Градирни могут обеспечивать температуру подаваемой воды около температуры по влажному термометру плюс 25 ° F.

Для приложений, в которых температура на выходе компрессора выше некоторого предела температуры оборудования, расположенного ниже по потоку (типичный пример — покрытия труб, которые ограничивают температуру газа примерно до 125–140 ° F) или должны быть ограничены по другим причинам (например, чтобы не нарушить или повредить вечную мерзлоту), необходимо установить дополнительный охладитель.

Если мы проследим процесс сжатия на диаграмме Мольера (рис. 14.5), процесс сжатия всегда будет двигаться в сторону от двухфазного купола газа.Однако, если газ охлаждается после сжатия, газ может попасть в двухфазную область, и могут образоваться жидкости. Важно, чтобы жидкости удалялись (например, с помощью сепаратора или коалесцера) до того, как газ будет подан в следующий компрессор, расположенный ниже по потоку.

Компрессоры с турбинным двигателем | Aviation Pros

Однажды механик сказал своему другу, не связанному с авиацией, что у газотурбинного двигателя есть четыре стадии работы — всасывание, сжатие, удар и удар. В этом простом объяснении за сжатие отвечает секция компрессора.Он обеспечивает необходимый объем высокотемпературного воздуха под высоким давлением в секции сгорания, чтобы удовлетворить потребности двигателя в сгорании. Он также обеспечивает отвод воздуха для различных систем самолета. В этой статье, основанной на AC65-12A, будет кратко рассмотрена основная конструкция и работа типовых секций компрессора газотурбинного двигателя.

Типы компрессоров

Есть два основных типа компрессоров — осевые и центробежные. Разница между ними заключается в том, как воздух проходит через компрессор.

Осевой поток

В компрессоре с осевым потоком воздух сжимается, сохраняя первоначальное направление потока. От входа до выхода воздух проходит по осевому пути и сжимается в соотношении примерно 1,25: 1.

Осевой компрессор имеет два основных элемента — ротор и статор. Ротор имеет лопасти, закрепленные на шпинделе. Эти лопасти толкают воздух назад так же, как пропеллер. По сути, это небольшие крыловидные профили.Ротор вращается с высокой скоростью и прогоняет воздух через ряд ступеней. Создается воздушный поток с высокой скоростью.

После того, как воздух нагнетается лопастями ротора, он проходит через лопатки статора. Лопатки статора закреплены и действуют как диффузоры на каждой ступени. Они частично преобразуют воздух с высокой скоростью в воздух под высоким давлением. Каждая пара ротор / статор представляет собой ступень компрессора.

Каждая последующая ступень компрессора еще больше сжимает воздух. Количество ступеней определяется требуемым количеством воздуха и общим повышением давления.Чем больше количество ступеней, тем выше степень сжатия.

Центробежный поток

В двигателе с центробежным потоком компрессор выполняет свою работу, собирая поступающий воздух и ускоряя его наружу за счет центробежного действия. Он в основном состоит из рабочего колеса (ротора), диффузора (статора) и коллектора компрессора. Двумя основными элементами являются крыльчатка и диффузор.

Функция крыльчатки заключается в подборе и ускорении потока воздуха наружу к диффузору.Это может быть как однократная, так и двукратная запись. Оба аналогичны по конструкции крыльчатке нагнетателя поршневого двигателя. Двойное рабочее колесо аналогично двум рабочим колесам, расположенным вплотную друг к другу. Однако из-за гораздо более высоких требований к воздуху для горения в турбореактивных двигателях рабочие колеса больше, чем рабочие колеса нагнетателя.

Основными различиями между двумя типами рабочих колес являются размер и расположение каналов. Типы с двойным входом имеют меньший диаметр, но обычно работают с более высокой скоростью вращения, чтобы обеспечить достаточный воздушный поток.Рабочее колесо с одинарным входом позволяет удобно подавать воздуховоды непосредственно к проушине рабочего колеса (лопатки индуктора) в отличие от более сложных воздуховодов, необходимых для доступа к задней стороне крыльчатки с двойным входом. Хотя они немного более эффективны в приеме, рабочие колеса с одним входом должны быть большого диаметра, чтобы доставлять такое же количество воздуха, как и у крыльчаток с двойным входом. Конечно, это увеличивает общий диаметр двигателя.

Водоотводящая камера включена в воздуховод для двигателей с двойным входом компрессора.Эта камера необходима, потому что воздух должен входить в двигатель почти под прямым углом к ​​оси двигателя. Следовательно, для создания положительного потока воздух должен окружать компрессор двигателя под положительным давлением перед входом в компрессор.

Некоторые секции центробежного компрессора также включают в себя дверцы для впуска вспомогательного воздуха (заслонки для продувки) как часть водоотводящей камеры. Эти двери обеспечивают подачу воздуха в моторный отсек во время наземной эксплуатации, когда потребность двигателя в воздухе превышает поток воздуха через впускные каналы.Когда двигатель не работает, дверцы удерживаются закрытыми с помощью пружины. Во время работы двери автоматически открываются, когда давление в моторном отсеке падает ниже атмосферного. Во время взлета и полета давление набегающего воздуха в моторном отсеке помогает пружинам удерживать двери закрытыми.

Диффузор секции центробежного компрессора представляет собой кольцевую камеру, снабженную множеством лопаток, которые образуют серию расходящихся каналов в коллекторе. Лопатки диффузора направляют поток воздуха от крыльчатки к коллектору под углом, предназначенным для удержания максимального количества энергии, обеспечиваемой крыльчаткой.Они также подают воздух в коллектор со скоростью и давлением, подходящими для использования в камерах сгорания.

Коллектор компрессора направляет воздушный поток из диффузора, который является неотъемлемой частью коллектора, в камеры сгорания. Коллектор имеет по одному выпускному отверстию для каждой камеры, так что воздух распределяется равномерно. Выходное колено компрессора прикреплено болтами к каждому из выходных отверстий. Эти отверстия для выпуска воздуха имеют форму каналов и известны под разными названиями, например, каналы для выпуска воздуха, выпускные колена или входные каналы для камеры сгорания.Эти воздуховоды выполняют очень важную часть процесса диффузии — они изменяют радиальное направление воздушного потока на осевое, где процесс диффузии завершается после поворота. Чтобы помочь локтям эффективно выполнять эту функцию, внутри локтей иногда устанавливают поворотные лопатки (каскадные лопатки). Эти лопатки уменьшают потери давления воздуха за счет гладкой поворотной поверхности.

Каждому типу компрессора присущи преимущества и недостатки.Зная это, некоторые современные производители двигателей используют преимущества каждого типа, используя их комбинацию в своей компрессорной секции. Вот некоторые из преимуществ и недостатков каждого типа компрессора.

Центробежный компрессор

Преимущества: Легкий вес. Повышение высокого давления на ступень. Простота изготовления (при этом низкая стоимость). Малый вес.

Недостатки: Большая передняя поверхность для заданного воздушного потока. Использование более двух ступеней нецелесообразно из-за потерь в очереди между ступенями.

Осевой компрессор

Преимущества: способность обрабатывать большие объемы воздушного потока и высокий коэффициент давления. Небольшая передняя поверхность для заданного воздушного потока. Прямоточный поток, обеспечивающий высокую эффективность гидроцилиндра.

Недостатки: Более подвержен повреждениям посторонними предметами. Дорого в производстве. Очень тяжелый по сравнению с центробежным компрессором с такой же степенью сжатия.

Удаление воздуха

Сжатый высокотемпературный воздух, производимый компрессорной секцией, можно отводить и использовать для различных функций.Отводимый воздух можно отбирать из любой из ступеней давления компрессорной секции. Расположение отверстия для отвода воздуха зависит от давления или температуры, необходимых для конкретной работы. Отверстия для стравливания воздуха представляют собой небольшие отверстия в корпусе компрессора на соответствующей ступени компрессора. Таким образом, различные степени давления или температуры достигаются путем включения соответствующей ступени. Часто воздух удаляется из последней ступени, так как именно здесь давление и температура самые высокие.

Некоторые области применения для стравливания воздуха включают:

• Герметизация, обогрев и охлаждение кабины
• Противообледенительная
• Пневматический пуск двигателей
• Вспомогательные приводы
• Управляюще-усилительные следящие устройства
• Мощность для работающих инструментов

Иногда необходимо охладить отбираемый из двигателя воздух, как в случае наддува кабины. В этих случаях для охлаждения воздуха используется какой-либо холодильный агрегат или теплообменник.

Компрессоры двигателя обеспечивают сжатие, необходимое для поддержки систем сгорания газотурбинного двигателя и стравливания воздуха. Какой компрессор сжимает воздух в вашем двигателе?

Различные типы загрязнения компрессора газовой турбины

К сожалению, загрязнение компрессора неизбежно. Однако решение, как с этим бороться, зависит от вас, и это помогает понять, что его вызывает в первую очередь.

Что такое засорение компрессора?

Термин «засорение компрессора» описывает накопление нежелательных материалов, которые делают поверхность лопаток компрессора шероховатой.Это происходит со временем и, если его игнорировать, может вызвать огромные проблемы, включая дорогостоящие внеплановые отключения.

Почему это важно?

Хотя это может быть постепенный процесс, загрязнение компрессора может иметь большое влияние на его аэродинамическую форму. В свою очередь, это уменьшает воздушный поток, что снижает эффективность; вы можете заметить падение давления на выходе компрессора и повышение температуры. Однако действительно важная часть заключается в том, что неэффективная система более дорогая в эксплуатации, поскольку требует большего количества топлива.

Следовательно, крайне важно минимизировать загрязнение компрессора, насколько это возможно, а также иметь график регулярной очистки для удаления любых неизбежных отложений.

Какие бывают типы загрязнения компрессора?

Загрязнение может быть вызвано попаданием различных загрязнений в компрессорную систему. Полностью предотвратить это крайне сложно, и это может быть объяснено рядом причин:

Углеводороды

Этот общий термин описывает отложения жидкостей и масел на лопастях.В результате образуется маслянистая пленка, которая, в свою очередь, притягивает частицы. Эти частицы могут попадать в систему через выхлоп сгоревшего топлива, утечки масла или даже воздух низкого качества, загрязненный промышленным дымом или даже выхлопными газами автомобилей. Наихудшим видом считается углеводородное загрязнение.

Соль

Воздух неизбежно попадает в компрессор. Когда этот воздух нагревается, влага испаряется, оставляя на лезвиях отложения ранее растворенной соли.При повышении температуры эти отложения налипают на лезвия, что делает их грубыми и трудными для очистки.

Наряду с этой шероховатостью соль может разъедать металл лезвия и вызывать ржавчину, что, в свою очередь, может стать большой проблемой. Соль представляет собой особую проблему с точки зрения загрязнения компрессоров на море и в прибрежных районах.

Чистящие средства

Обязательно промойте компрессор, чтобы удалить загрязнения, но некоторые чистящие средства содержат химические вещества, которые могут привести к загрязнению, если их не промыть должным образом! Это одна из причин, по которой так важно выбрать специально разработанный продукт и использовать его по назначению.

Другое

Помимо углеводородов, соли и чистящих средств, есть множество других вещей, которые могут вызвать загрязнение. Если пыль и песок попадут в систему, они сами по себе могут разрушить компоненты и вызвать загрязнение при смешивании с любым видом масла. Кроме того, в воздухе всегда будут присутствовать некоторые загрязнители, такие как сельскохозяйственные химикаты, промышленный газ, выхлопные газы, споры растений и даже насекомые.

Что можно сделать с загрязнением компрессора?

Хотя некоторое загрязнение технологического компрессора неизбежно, хорошая новость заключается в том, что его можно удалить, чтобы поддерживать работоспособность системы.Чрезвычайно важно проводить регулярную промывку турбины с помощью специально разработанного продукта, такого как Fyrewash.

Стирка в автономном и оперативном режиме

Автономная промывка включает отключение системы для проведения тщательной ручной очистки. Это требует времени, а это, в свою очередь, влияет на производительность.

Несмотря на важность выполнения промывки в автономном режиме, промывка в режиме реального времени является, в первую очередь, эффективным способом уменьшения накопления загрязняющих веществ. Установив систему очистки Rochem on line, эффективная очистка выполняется в нормальном режиме работы и занимает всего несколько минут.

При промывке в автономном и оперативном режиме удаляются загрязнения, чтобы поддерживать работоспособность, эффективность и продуктивность системы.

Узнайте, как уменьшить загрязнение технологического компрессора и повысить его эффективность. Свяжитесь с командой Rochem, чтобы организовать посещение объекта.

Отзыв: мойка компрессора газовой турбины

Промывка компрессора, как в оперативном, так и в автономном режиме, жизненно важна для поддержания производительности газовой турбины. Но какое чистящее средство лучше и как часто его нужно делать? Мехерван Бойс, Boyce Consulting Group, и Франсиско Гонсалес, Cheniere LNG O&M Services, рассматривают методы и представляют результаты недавних полевых испытаний.Оказывается, обычная деминерализованная вода работает не хуже мыльных растворов.

В связи с тем, что в компрессорах газовых турбин используются все более высокие коэффициенты давления, очистка лопаток компрессора путем промывки водой в потоке становится все более важным эксплуатационным требованием. На многих заводах эта операционная процедура принесла буквально сотни тысяч долларов в чистую прибыль предприятия.

Обычно в газовых турбинах используется компрессор осевого типа с регулируемыми лопатками на ранних стадиях.В случае компрессора, показанного на Рисунке 1, IGV, за которым следуют следующие три ряда, имеет регулируемые лопатки.

Однако промывка водой в режиме онлайн не является полным ответом, поскольку после каждой стирки полная мощность не восстанавливается, поэтому наступает время, когда устройство необходимо очистить в автономном режиме, как показано на Рисунке 2.

Эффект загрязнения компрессора также очень важен с точки зрения общей производительности газовой турбины, поскольку компрессор использует почти 60% работы, производимой газовой турбиной.Загрязнение компрессора снижает эффективность компрессора и приводит к снижению общей эффективности. Чем выше степень сжатия, тем сильнее загрязнение компрессора влияет на тепловой КПД, как показано на Рисунке 3.

Первоначальная защита газовой турбины — это хорошая система фильтрации воздуха, которую необходимо использовать до того, как воздух попадет в турбину. Однако часть соли, содержащейся в воздухе, всегда проходит через фильтр. Метод, рекомендуемый для определения того, имеют ли загрязняющие вещества значительную солевую основу, состоит в том, чтобы промыть турбину мылом и собрать воду из всех имеющихся дренажных отверстий.Затем можно проанализировать растворенные в воде соли.

Оптимальное время для выполнения автономной очистки необходимо определить с учетом потери дохода из-за упущенной продажи электроэнергии, затрат на рабочую силу для автономной очистки и дополнительных доходов от повышения производительности.

Два подхода к очистке компрессора: абразивная очистка и очистка растворителем. Использование абразивной очистки уменьшилось из-за проблем с эрозией, и теперь в основном используется жидкая промывка.Новые компрессоры высокого давления очень восприимчивы к загрязнению лопастей, что не только может привести к снижению производительности, но также может вызвать помпаж компрессора. Эффективность промывки зависит от конкретного участка из-за различных условий окружающей среды на каждом предприятии. Существует множество отличных техник и систем для мытья водой. Операторы часто должны определять лучший подход для своих газовых турбин. Сюда входит рассмотрение того, какие растворители следует использовать, если таковые имеются, и частоты стирки.Это сложная технико-экономическая проблема, которая также зависит от службы, в которой находятся газовые турбины, и от окружающей среды завода.

Автономная стирка водой (с моющими средствами или без них) очищает за счет воздействия воды и удаления водорастворимых солей. Важно, чтобы используемая вода была деминерализованной. Соотношение моющее средство / вода также является другим важным параметром. Мытье водой с использованием водно-мыльной смеси — эффективный метод очистки. Эта очистка наиболее эффективна, если проводится в несколько этапов, которые включают нанесение мыльного раствора с последующими несколькими циклами полоскания.Каждый цикл ополаскивания включает ускорение машины примерно до 20% -50% от начальной скорости, после чего машине дают возможность остановиться по инерции. Затем следует период замачивания, в течение которого мыльный водный раствор может растворять соль.

Оперативная промывка широко используется как средство борьбы с загрязнением, в первую очередь не позволяя ему развиваться. Промывка может выполняться с использованием воды, растворителей на водной основе и растворителей или поверхностно-активных веществ на нефтяной основе.Растворители действуют путем растворения загрязняющих веществ, в то время как поверхностно-активные вещества действуют путем химической реакции с загрязняющими веществами. Растворители на водной основе эффективны против соли, но плохо против масляных отложений. Растворители на нефтяной основе плохо удаляют солевые отложения. При использовании растворителей существует вероятность повторного осаждения загрязняющих веществ на более поздних ступенях компрессора.

Как уже отмечалось, даже при хорошей фильтрации соль может скапливаться в компрессорной секции.

В процессе сбора как соли, так и других загрязняющих веществ быстро достигается состояние равновесия, после чего происходит повторное попадание в организм крупных частиц.Это повторное попадание внутрь должно быть предотвращено путем удаления соли из компрессора до насыщения. Скорость насыщения сильно зависит от качества фильтра. Как правило, соли могут безопасно проходить через турбину, когда температура газа и металла ниже 1000 ° F. Агрессивные атаки произойдут, если температура будет намного выше. Во время очистки фактическая мгновенная скорость прохождения соли очень высока вместе с сильно увеличенным размером частиц.

Некоторое ухудшение характеристик газовой турбины можно устранить путем очистки двигателя, в то время как ухудшение характеристик из-за внутреннего износа компонентов двигателя (рис. 4) можно устранить только путем проведения заводского осмотра и капитального ремонта двигателя.

Основными факторами, определяющими ухудшение характеристик газовой турбины, которое можно устранить с помощью очистки, являются количество загрязняющих веществ, попадающих в турбину (через впускные воздушные фильтры и воздуховоды, воду из испарительных охладителей и из топлива), а также частота, а также надежность двигателя. мытье водой. Иногда необычные условия на площадке могут ускорить деградацию газовой турбины. Необычные загрязнители, переносимые по воздуху из технологического тумана, дыма (например, от сжигания сахарного тростника), масла, выбросов химических веществ и пыльных бурь, например, были задокументированы как причины ускоренной деградации двигателя.

Поэтому необходимо провести программу испытаний для конкретного объекта, чтобы оптимизировать эффективность программы промывки турбины водой. По мере ухудшения характеристик газовой турбины обычно проявляются следующие условия: медленный разгон двигателя; склонность компрессора к помпажу; пониженная выходная мощность; потеря давления нагнетания компрессора двигателя; повышение температуры нагнетания компрессора двигателя; и снижение давления нагнетания компрессора.

Варианты стирки

Существует три основных типа систем промывки компрессора газовой турбины: система промывки в реальном времени; автономная система промывки кривошипа; и ручная ручная система мойки кривошипа.

По большей части, онлайн-системы промывки предназначены в качестве дополнения к автономным системам промывки кривошипа, а не в качестве замены. В общем, чрезвычайно важно реализовать программу промывки кривошипа турбины, чтобы восстановить большую часть возмещаемого ухудшения рабочих характеристик.

Иногда, когда промывка кривошипа турбины откладывается из-за рабочих ограничений, может возникнуть необходимость в ручной очистке лопаток турбинного компрессора для удаления больших скоплений грязи на лопатках.

Испытания показали, что дополнительные пять точек эффективности были восстановлены в турбине Mars, когда была проведена промывка водой в автономном режиме.

Оперативная промывка применяется при стабильных рабочих параметрах турбины. Систему можно использовать, не нарушая работу агрегата, и не имеет значения, работает ли турбина с частичной или полной нагрузкой. Оперативная мойка должна быть регулярной и плановой функцией технического обслуживания.

Оперативная промывка обычно включает в себя впрыскивание распыленной чистящей жидкости, что позволяет избежать любых проблем, которые могут быть связаны с методами абразивной очистки, которые могут привести к эрозии лезвий и повреждению покрытий компонентов.

Для промывки кривошипа в автономном режиме турбина запускается вручную стартером двигателя с отключенными топливом и системой зажигания. Как уже отмечалось, этот тип стирки более эффективен для устранения ухудшения рабочих характеристик. Перед выполнением промывки кривошипа в автономном режиме большая часть трубопровода низкого дренажа вместе с воспламенителем, горелкой, системами запального газа и т. Д. Снимается во избежание образования карманов с жидкостью в трубопроводе запальника турбинного топлива. Производители рекомендуют различные моющие жидкости на основе воды и растворителей, а технические специалисты испробовали множество различных комбинаций относительно широко доступных бытовых чистящих средств.

Предпочтительным методом для выполнения промывки кривошипа является использование ручной моющей трубки. Необходимо снять несколько смотровых люков воздухозаборника турбины, чтобы получить доступ к впускному отверстию компрессора. Затем ручная трубка вращается вокруг входного экрана турбины для равномерного распыления воздуха на входе компрессора.

Ручная очистка лопаток компрессора — еще один метод восстановления производительности компрессора двигателя. Это очень трудоемко, но помогает восстановить дополнительный уровень производительности.Не все компрессоры газовых турбин можно проверить в полевых условиях, и необходимо тщательно оценить затраты и выгоды, прежде чем применять этот метод. В настоящее время мы выполняем этот тип очистки на турбине Solar Mars 15000 SoLoNox, которая должна непрерывно работать от 11 до 12 месяцев без остановок, сводя к минимуму потери мощности. В результате ожидаемое повышение политропного КПД компрессора двигателя составляет примерно от 0,5 до 1,0 балла КПД. В двигателе, который должен проработать 11 месяцев без промывки кривошипа, эта дополнительная эффективность обеспечивает существенное увеличение экономии топлива и передаваемой мощности.

Качество воды для промывки как в режиме онлайн, так и в автономном режиме должно строго контролироваться, чтобы исключить попадание примесей. В таблице ниже приведены типичные характеристики качества воды, необходимой для успешной мойки водой:

Проверка качества воды критически важна перед выполнением обычной промывки водой в режиме онлайн. Общей проблемой источников деминерализованной воды является случайное попадание жидкости в слои катализатора.Для промывки турбинной водой рекомендуется установка для полировки деминерализованной водой, чтобы обеспечить хорошее качество воды.

Эффективность промывки водой в режиме онлайн значительно повышается, если уделять внимание проверке качества воды. Детальный анализ воды при каждой промывке водой требует времени и затрат, но в качестве альтернативы можно использовать ручной измеритель для измерения проводимости, общего содержания растворенных твердых веществ и pH. Показания счетчика должны указывать на проводимость воды <0.5 мкм, общее количество растворенных твердых веществ <1,0 ppmw и pH от 7 до 9.

Самые популярные растворители на водной основе для промывки компрессоров в оперативном и автономном режиме имеют низкое содержание металлов и производятся на основе высокоактивных природных масел и поверхностно-активных веществ. Агенты на водной основе безвредны для окружающей среды и не содержат растворителей, способных растворять и удалять отложения в двигателе, которые накапливаются со временем. Известно, что другие промышленные чистящие средства, такие как Mr Clean, хорошо работают в сочетании с реагентами на водной основе и средствами на основе растворителей.Большинство производителей турбин предлагают пользователям утвержденный список мыла, которое можно использовать с их турбинами.

Многие различные типы растворителей на основе растворителей также используются для промывки турбин в оперативном и автономном режиме. Большинство растворителей получают из углеводородных базовых компонентов и содержат очень мало металла. Считается, что большинство из этих растворителей не совсем безвредны для окружающей среды, но при соблюдении соответствующих процедур эти агенты можно использовать безопасным образом. Эти растворители преимущественно используются во время промывки кривошипа в автономном режиме.

Наиболее распространенным средством для мытья воды является деминерализованная вода. Системы деминерализованной воды очень эффективны, если система фильтрации эффективно отфильтровывает большинство взвешенных в воздухе частиц и маслянистых веществ.

Тесты

Чтобы определить оптимальные процедуры промывки компрессора, было проведено исследование трех турбин на предприятии, в котором задействовано 36 газовых турбин различного назначения, 28 — для механических приводов и восемь — для выработки электроэнергии.Объект был выбран потому, что все турбины были одинаковыми, от одного производителя, Solar, и, находясь на одном участке, условия атмосферного загрязнения и загрязнения воздуха были одинаковыми для каждого блока.

Тесты были направлены на определение наиболее эффективных растворителей и оптимальной частоты промывок.

Турбины используются в режиме комбинированного цикла горячего масла с рекуперацией энергии отходящего тепла. Большинство газовых турбин имеют мощность 4000 л.с., а самая большая из них — это установка Mars мощностью 15000 л.с., приводящая в движение осевой компрессор технологического газа.Тридцать три из тридцати шести газовых турбин были оборудованы возможностью промывки водой в оперативном режиме.

Турбины, использованные для всех тестов на промывку водой, были турбинами Solar T4702S Centaur. Все турбины имеют одинаковую конфигурацию, и все турбины имеют примерно одинаковое количество часов работы.

Турбины оснащены фильтрами предварительной очистки воздуха на входе и фильтрами предварительной очистки производства Donaldson. Фильтры сконфигурированы с цилиндрическим / коническим фильтрующим материалом из синтетического материала.Система фильтрации представляет собой систему фильтрации по принципу «напор и затяжка». Эффективность фильтрации составляет 99,5% для частиц размером 1-3 мкм. Среднее падение давления на фильтрах составляет 2,4 дюйма вод. Ст.

Двигатели Centaur, соединенные с коробкой передач редуктора и генератором, способны производить 3 МВт. Выхлоп турбины направляется в блок рекуперации тепла, который нагревает горячую масляную среду, которая используется в технологических целях. Типичная температура выхлопных газов составляет около 950 ° F перед змеевиками с горячим маслом и 200 ° F после змеевиков.

Все газовые турбины оснащены системой промывки водой в режиме онлайн, см. Рис. 5. Система промывки в режиме онлайн состоит из промывочного кольца, расположенного за пределами впускного коллектора воздуха турбины, с несколькими гибкими выводами, соединенными с восемью форсунками распылительного типа которые направлены на входные направляющие лопатки, как показано на Рисунке 6.

На рис. 7 показан вид изнутри впускной воздушной камеры турбины, показывающий автономное кольцо для промывки водой и сопла для промывки водой в режиме онлайн. Промывочные форсунки рассчитаны на выпуск 0.24 галлона промывочной жидкости при 100 фунтах на квадратный дюйм. Промывочная жидкость хранится в сборном баке из нержавеющей стали на 26 галлонов. Бак оборудован напорным патрубком, используемым для повышения давления в баке с целью нагнетания промывочной жидкости в промывочное кольцо через трубопровод из нержавеющей стали. Система портативна и перемещается от турбины к турбине.

Турбины также оснащены промывочным кольцом кривошипа с форсунками, которые не распыляют воду.

Четыре испытания были проведены на трех идентичных газотурбинных генераторных установках, установленных рядом друг с другом, как показано на Рисунке 8.

Первый тест: деминерализованная вода с мылом от разных поставщиков

На рис. 9 показаны результаты промывки только водой и мыла с использованием мыла от двух разных поставщиков один раз в неделю на трех идентичных соседних газовых турбинах. На этом участке промывка кривошипа была проведена 19 июля. 23 июля качество воды не контролировалось, и турбины были ошибочно промыты некондиционной водой. Было отмечено большое падение производительности компрессора, что свидетельствует о загрязнении компрессора загрязняющими веществами в воде.Затем турбины были снова промыты водой, соответствующей спецификациям, приведенным в таблице на стр. 39, и водно-мыльным раствором с использованием мыла от двух разных поставщиков. 25 июля рабочие характеристики турбины улучшились на всех трех блоках. Как видно, стирка только водой была ничем не хуже мыльных растворов.

Второй тест: деминерализованная вода, мыло на водной основе и мыло на основе растворителя

Целью этого испытания было определить, какое мыло лучше, мыло на основе растворителя или мыло на водной основе.Деминерализованная вода использовалась в качестве третьего агента. На Рисунке 10 обратите внимание на вертикальный зазор между водой и мыльным раствором, полученный в результате более ранней части теста. Со временем вертикальный разрыв между мылом и водой сократился почти до нуля. Это говорит о том, что растворители были более эффективными в течение первой недели, но через некоторое время эффективность растворителей снизилась до такой степени, что они были не более эффективными, чем обычная деминерализованная вода.

Испытание третье: различные растворители на водной основе

Целью этого испытания было определить, есть ли какие-либо различия между мылами на водной основе, поставляемыми разными поставщиками.

Мыла на водной основе считаются более экологически безопасными, чем варианты на основе растворителей, но каждый поставщик заявляет, что их мыло на водной основе имеет другой химический состав и другую «философию» с точки зрения того, как мыло очищает лопатки компрессора.

В ходе испытаний мыло использовалось два раза в неделю с ополаскиванием деминерализованной водой.

На рис. 11 показаны результаты этих испытаний и показано, что все мыла работали одинаково.

Тест четвертый: разные частоты промывки деминерализованной водой и растворителями на водной основе

Целью этого испытания было определение оптимальной частоты для выполнения тестов на промывку водой в режиме онлайн.Испытания включали ежедневную промывку деминерализованной водой на одной газовой турбине и промывку деминерализованной водой два раза в неделю на второй газовой турбине. Третью газовую турбину промывали ежедневно деминерализованной водой, смешанной с растворителем на водной основе.

Рисунок 12 показывает результаты и показывает, что с течением времени промывка деминерализованной водой два раза в неделю оказывается наиболее эффективной.

Анализ затрат

Средний расход топлива для типичной турбины Centaur составляет около 36 MMBtu / h. Нередко можно встретить пользователей, которые выполняют промывку кривошипа на основе потери мощности, а не общей потери тепловой эффективности или потери эффективности компрессора, которая редко измеряется.Потери мощности в газовой турбине простого цикла вызываются многими факторами, такими как увеличение падения давления в системе фильтрации воздуха, засорение компрессора, изменения теплотворной способности топлива, засорение камеры сгорания, засорение расширителя турбины и увеличение противодавления турбины. Таким образом, 10% -ная потеря выходной мощности, что соответствует 10% -ной потере теплового КПД, может иметь как часть своих потерь потеря КПД компрессора на 6-8%, что приводит к потере 3% -4% общего теплового КПД. .

В турбине Centaur экономия топлива на 3% в течение одного года стоит 29 171 доллар только для одной турбины, исходя из стоимости природного газа 5 долларов за миллион БТЕ.Для парка из 30 турбин это составляет 875 124 долларов в год.

При планировании эффективной программы промывки водой необходимо учитывать потери топлива, необходимые материалы и рабочую силу, а также производственные потери. Как правило, вода в режиме онлайн, рассматриваемая здесь, может быть выполнена одним человеком за час. Поскольку каждое применение турбины отличается, пользователь должен сравнить затраты, связанные с потерей производительности, с экономией топлива, связанной с автономной программой промывки водой.

Вода не менее эффективна, чем мыло

То, что составляет наилучшую комбинацию водяной промывки в режиме онлайн и промывки кривошипа, зависит от местоположения. Контролируя производительность и выполняя несколько тестов на промывку водой, любой объект может определить лучшую комбинацию промывки водой. Результаты описанных выше испытаний показали, что в большинстве рабочих условий промывка деминерализованной водой, проводимая дважды в неделю, так же эффективна, как и использование водно-мыльных смесей. Еще несколько замечаний, касающихся очистки компрессора:

• Хорошая фильтрация воздуха — ключ к продлению срока службы и предотвращению загрязнения компрессора.
• Используемая вода должна быть деминерализованной. Использование недеминерализованной воды может повредить турбину.
• В испытаниях использовалась деминерализованная вода, а также мыльные растворы.
• После всех промывок водой с растворителем следует ополаскивание водой.
• После многочисленных промывок водой производительность компрессора ухудшится, и потребуется промывка кривошипа в автономном режиме.
• Промывка в автономном режиме должна выполняться всякий раз, когда производительность компрессора снижается на 3–4%.
• Неосмотрительно допускать накопление загрязняющих веществ до начала режима промывки водой, поскольку загрязняющие вещества будут смываться вниз по потоку, вызывая закупорку на последних стадиях.
Для резервуаров, форсунок и коллекторов следует использовать низкоуглеродистую нержавеющую сталь
• , чтобы уменьшить проблемы с коррозией.
• Распылительные форсунки следует размещать там, где происходит адекватное запотевание воды, сводя к минимуму возмущение потока ниже по потоку.

В чем разница между турбинными двигателями?

Газовая турбина — одна из наиболее широко используемых форм силовых установок для современных авиационных двигателей. Ядро двигателя, определяемое как компрессор, горелка и турбина, также известно как газогенератор, поскольку на выходе получается горячий выхлопной газ. Компрессор и турбина определяются как турбомашины, в которых энергия добавляется или извлекается из непрерывного потока за счет динамического и аэродинамического действия вращающихся лопастей.

Общие детали турбинного двигателя

Впуск

Впускное отверстие двигателя нагнетает «свободный поток воздуха» в двигатель. Воздухозаборник предназначен для замедления скорости поступающего воздуха и преобразования его кинетической энергии в статическое давление.

• Дозвуковые воздухозаборники: Дозвуковые самолеты не превышают скорость звука. Повышение давления можно максимизировать, используя либо более длинный диффузор, либо больший угол расхождения диффузора (соотношение площадей диффузора).

Схема потока для дозвукового входа разделена на внешний (внешний / входной) и внутренний сегменты. Внешнее ускорение происходит при работе на низкой скорости с большой тягой (т. Е. В условиях взлета), что увеличивает скорость на входе и снижает давление на входе. Следовательно, зона входа спроектирована так, чтобы минимизировать внешнее ускорение во время взлета, так что внешнее замедление происходит в крейсерских условиях.На типичном дозвуковом входе поверхность входа представляет собой непрерывную гладкую кривую, имеющую некоторую толщину изнутри наружу. Впускная губа или выступ, самая верхняя часть впускного отверстия, относительно толстая.

• Сверхзвуковые воздухозаборники: Сверхзвуковые самолеты по-прежнему должны замедлять поток до дозвуковых скоростей до того, как воздух достигнет компрессора. Когда воздушный поток достигает торца двигателя, он имеет число Маха от 0,4 до 0,7. Диффузия потока от сверхзвукового к дозвуковому потоку, также известная как возврат плунжера, связана с ударами.Обычный воздухозаборник — это простейший сверхзвуковой диффузор. Амортизаторы с узкой входной кромкой используются для одиночного нормального скачка (90 ° перпендикулярно потоку) при значениях Маха менее 1,6.

Наклонные впускные патрубки амортизаторов обеспечивают более высокий общий возврат давления. Сверхзвуковое торможение потока достигается серией косых скачков (под определенным углом к ​​потоку), за которыми следует слабый прямой скачок. В косом ударе сверхзвуковой поток превращается в себя; по мере увеличения числа косых скачков уплотнения ударные потери уменьшаются, особенно при высоких числах Маха.

Осесимметричный вход внешнего сжатия представляет собой диффузор конической формы, создающий конический удар. Из-за того, что обтекание конуса по своей природе является трехмерным, поле потока между скачком уплотнения и конусом больше не является однородным. Эффект приводит к более слабой ударной волне, чем для клина того же угла.

Компрессор

Компрессоры используются для повышения давления воздуха перед его поступлением в камеру сгорания.

• Центробежные компрессоры: Эти компрессоры использовались в первых реактивных двигателях и до сих пор используются в турбореактивных и турбовальных двигателях.Они поворачивают воздушный поток перпендикулярно оси вращения. Вращающееся рабочее колесо перемещает воздух, который собирается в улитке или улитке. Между крыльчаткой и улиткой может быть диффузор.

• Осевые компрессоры: Вместо перпендикулярного потока в осевых компрессорах воздух проходит параллельно оси вращения. Компрессор состоит из нескольких рядов роторов и статоров; которые представляют собой серию воздушной фольги. Роторы соединены с центральным валом и вращаются с высокой скоростью, сообщая жидкости угловой момент.Статоры закреплены, которые соединяются с внешним кожухом, увеличивают давление, не позволяя потоку закручиваться по спирали вокруг оси, возвращая его к параллельной оси (действуя как диффузоры). Длина лопаток и площадь кольцевого зазора уменьшаются по всей длине компрессора, уменьшая проходное сечение. Это компенсирует увеличение плотности жидкости при ее сжатии.

Горелка

Горелка или камера сгорания расположена между компрессором и турбиной, как кольцевое пространство.Здесь топливо смешивается с воздухом под высоким давлением и сжигается, чтобы создать высокотемпературный выхлопной газ, который вращает силовую турбину и создает тягу. Некоторые из желаемых свойств горелок заключаются в достижении полного сгорания с минимальными выбросами выхлопных газов, низкой общей потере давления, низкой потере тепла через стены и эффективном охлаждении. Однако многие из этих свойств конкурируют друг с другом; следовательно, оптимальная конструкция горелки — это один из компромиссов.

• Канально-кольцевые камеры сгорания: Состоящие из ряда цилиндрических горелок, расположенных вокруг общего кольцевого пространства, камеры сгорания с кольцевым каналом работают независимо друг от друга.На входе в каждую камеру установлен диффузор, который может снижать скорость от типичного выхода компрессора (100-150 м / с) до средней скорости объемного потока (20-30 м / с) в зоне горения. Он подает воздух в зону горения в виде стабильного и однородного поля потока. Это более старый метод конструкции горелки.

• Кольцевые камеры сгорания: Более современная конструкция — кольцевые камеры сгорания. Это одиночная горелка с кольцевым поперечным сечением, которая подает газ на турбину.Сама зона горения занимает кольцевое пространство. Улучшенная зона горения обеспечивает однородность, простоту конструкции, уменьшенную линейную площадь поверхности и меньшую длину системы.

Турбина

Турбина похожа на компрессор тем, что состоит из нескольких рядов роторов и статоров. Ступень турбины начинается с ряда неподвижных лопаток, называемых направляющей лопаткой сопла, за которым следует ряд вращающихся лопаток. Турбина преобразует тепловую энергию в кинетическую энергию за счет расширения через сопла, а затем в механическую энергию вращения во вращающемся роторе.

В потоке турбины преобладают благоприятные градиенты давления. Изменения давления могут быть довольно значительными, а пограничные слои в турбине менее подвержены срыву по сравнению с компрессором. Охлаждение турбин — серьезная проблема; таким образом, они предназначены для работы в высокотемпературных и агрессивных средах.

Сопло

Функция сопла заключается в преобразовании тепловой энергии в кинетическую энергию для получения высокой скорости выхлопа.Тяга сопла, или полная тяга, складывается из импульса и давления. Максимальная общая тяга — это когда форсунка полностью расширена или давление окружающей среды равно давлению выхлопных газов.

• Дозвуковое сопло: Для ускорения дозвукового потока поперечное сечение канала должно уменьшаться в направлении потока. Когда воздуховод заканчивается с наименьшим поперечным сечением, в результате получается сужающееся сопло. Давление на выходе из сопла ниже атмосферного.В результате поток ускоряется или расширяется до атмосферного или местного давления на выходе. Чем выше летит самолет, тем больше увеличивается скорость в соответствии с более низким атмосферным давлением. Предел достигается, когда струя выходит со звуковой скоростью и сопло считается забитым. Как только условие засорения реализуется, массовый расход сопла достигает максимума, и условия остаются неизменными независимо от снижения давления окружающей среды. Следовательно, сужающееся сопло никогда не может создать сверхзвуковой поток.

• Сверхзвуковое сопло: Для высоких скоростей выхлопа, необходимых для сверхзвукового полета, используется сходящееся-расширяющееся (CD) сопло для создания сверхзвуковой скорости выхлопа. Конструкция сопла CD состоит из сужающегося канала, за которым следует расходящийся канал. Увеличение площади поперечного сечения сопла ЦД ускоряет сверхзвуковой поток. Сверхзвуковое сопло или сопло CD требует большой разницы давлений для ускорения газа до сверхзвуковой скорости в горловине и дальнейшего создания сверхзвукового потока в расширяющейся части CD.Значительный перепад давления может быть создан за счет снижения противодавления или давления на выходе из окружающей среды ниже по потоку.

Регулируемые сопла позволяют сверхзвуковому летательному аппарату адаптироваться к изменяющимся условиям давления окружающей среды и настройкам мощности двигателя для сверхзвукового полета. Насадки с адаптацией к высоте могут изменять форму угла наклона кромки сопла для достижения оптимальной производительности.

Проблема возникает, когда сопло слишком или недостаточно расширено. В условиях недостаточного расширения давление падает поперек волн расширения, и выхлопной шлейф расширяется за выходное отверстие сопла, снижая эффективность на больших высотах.Для чрезмерно расширенных сопел давление возрастает через наклонные ударные волны и смесь суб / сверхзвукового потока. Выхлопной шлейф зажимается высоким давлением окружающего воздуха, что снижает его эффективность на малых высотах. Чрезмерное расширение может привести к образованию областей со сложной волновой структурой в шлейфе, которые создают бело-желтое люминесцентное свечение, поскольку низкое давление выхлопных газов пытается соответствовать высокому окружающему давлению.

Турбореактивный двигатель

Турбореактивный двигатель — самый простой тип газовой турбины.Большое количество окружающего воздуха втягивается во впускное отверстие двигателя за счет компрессора. В задней части воздухозаборника воздух поступает в компрессор. Давление увеличивается по мере прохождения воздухом рядов лопастей. На выходе из компрессорной секции давление воздуха выше, чем в набегающем потоке. В секции горелки топливо смешивается с воздухом и воспламеняется. Горячий выхлоп происходит в основном из окружающего воздуха и проходит через турбину, когда выходит из горелки. Турбина извлекает энергию из горячего воздушного потока, заставляя лопасти вращаться в потоке.В реактивном двигателе энергия, извлекаемая турбиной, вращает компрессор, связывая его и турбину с центральным валом. Остальная часть горячего выхлопа используется для создания тяги за счет увеличения его скорости через сопло. Поскольку скорость на выходе больше, чем скорость набегающего потока, создается тяга. В поток добавляется очень мало топлива, поэтому массовый расход на выходе почти равен массовому расходу набегающего потока.

Турбовинтовой двигатель

Двумя основными частями турбовинтовой силовой установки являются основной двигатель и воздушный винт. Основной двигатель очень похож на турбореактивный, за исключением того, как он обрабатывает энергию выхлопных газов. Вместо того, чтобы расширять горячий выхлоп через сопло для создания тяги, турбовинтовой двигатель использует большую часть энергии выхлопа для вращения турбины. Дополнительная ступень турбины может быть соединена с приводным валом, который, в свою очередь, соединен с коробкой передач. Пропеллер соединяется с коробкой передач, которая производит большую часть тяги.

Тяга, создаваемая скоростью выхлопа, мала, потому что большая часть энергии выхлопа сердечника используется для вращения приводного вала. Турбовинтовые (и турбовентиляторные) двигатели обычно имеют двухконтактный двигатель, в котором отдельная турбина и вал приводят в действие вентилятор и коробку передач соответственно. Турбовинтовые самолеты используются только для низкоскоростных самолетов, таких как грузовые. По мере увеличения скорости самолета пропеллеры становятся менее эффективными.

Турбореактивный двухконтурный двигатель

Современные авиалинии используют турбовентиляторные двигатели для движения своих самолетов по воздуху.Это связано с их высокой тягой и топливной экономичностью. Турбореактивный двухконтурный двигатель — это самая современная разновидность базовой газовой турбины. В турбовентиляторном двигателе два вентилятора окружают основной двигатель. Один вентилятор находится в передней части основного двигателя, а другой — в задней части. Вентилятор и турбина вентилятора соединены с дополнительным валом вентилятора. Вал вентилятора проходит через стержневой вал в двухзолотном двигателе. Для повышения эффективности некоторые двигатели имеют дополнительные золотники.

Турбореактивный двухконтурный двигатель работает за счет захвата входящего воздуха на входе.Часть воздуха проходит через вентилятор в основной компрессор, а затем в горелку. Отвод тепла проходит через сердечник, турбины вентилятора и выходит из сопла. Этот процесс повторяет процесс турбореактивного двигателя. Остальной входящий воздух перенаправляется вокруг двигателя после прохождения вентилятора. Воздух, проходящий через вентилятор, имеет немного более высокую скорость, чем набегающий поток.

Отношение воздуха, перенаправляемого вокруг двигателя, к воздуху, проходящему через сердечник, известно как коэффициент перепуска.Турбореактивные двигатели с малой степенью двухконтурности более экономичны, чем базовый турбореактивный двигатель. Турбореактивный двигатель создает большую тягу для почти равного количества топлива, используемого активной зоной, потому что расход топлива немного изменяется при добавлении вентилятора. В результате турбовентилятор отличается высокой топливной экономичностью.

Воздух, проходящий через сердечник, а также воздух, проходящий вокруг двигателя, составляют тягу. Вследствие того, что входное отверстие закрывает передний вентилятор и имеет множество лопастей, он может эффективно работать на более высоких скоростях, чем простой пропеллер.

Турбореактивный двигатель дожигания

используются в сверхзвуковых самолетах, таких как Concorde, и выключаются после достижения крейсерской скорости. Многие современные истребители используют турбовентиляторные двигатели с малой степенью двухконтурности, оснащенные форсажными камерами для эффективных крейсерских условий и создания высокой тяги для воздушных боев, а на турбореактивных самолетах — для полета на сверхзвуковых скоростях, преодолевая резкое увеличение лобового сопротивления, близкое к скорости звука. Форсажная камера впрыскивает топливо непосредственно в горячий выхлоп.Сопло базового турбореактивного двигателя удлиняется и после сопла устанавливается кольцо пламегасителей. Дополнительное топливо впрыскивается через обручи в поток горячего выхлопа. Горящее топливо создает дополнительную тягу, но с неэффективной скоростью.

Сжигание топлива предлагает простой механический способ увеличения тяги, но с неэффективной скоростью. Расчет тяги такой же, как у обычного турбореактивного двигателя, за исключением того, что значение тяги на выходе — это тяга на выходе из форсажной камеры.

Уравнения тяги:

F _{Turbojet или форсажный турбореактивный} = á¹ _e ∠™ V _e — á¹ _FS ∠™