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
- Сравнение турбины и компрессора
- Разница оборотов турбины и компрессора
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.
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.
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
— 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.
Чем отличается компрессор от турбины, и что лучше для автомобиля?
Повышение мощности автомобиля — тема актуальная. Производители решают задачу по-разному, но все избегают чрезмерного увеличения объема двигателя. Ведь это влияет на потребление топлива и стоимость пользования авто. Более перспективной стала установка на агрегат специальных узлов, принудительно нагнетающих топливно-воздушную смесь. В этой статье разберемся, в чем отличие турбины от компрессора в автомобиле, и что лучше.
Содержание
- Немного теории
- Подробнее о компрессоре
- Подробнее о турбине
- Выводы: что лучше турбина или компрессор?
Немного теории
Принцип действия и бензинового, и дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) один.
Они работают на смеси из двух компонентов — топлива и воздуха. Первый подается из топливного бака, а второй забирается из окружающей атмосферы.
Чем активнее она поступает внутрь движка, тем быстрее вращается механизм, активнее передвигается автомобиль. Состав топливовоздушной смеси строго регламентирован.
Компрессор и турбина выполняют одну задачу, но отличаются конструкцией. И перечнем преимуществ и недостатков.
Слишком обогащенная горючим приводит к неполному сгоранию и просадке производительности агрегата. Обедненная — к проблемам с запуском двигателя. Если количеством бензина или солярки управлять легко при помощи топливного насоса, с подачей воздуха возникают проблемы. Но только при отсутствии в машине турбины или компрессора. Они предназначены для нагнетания воздуха в двигатель в требуемом объеме, даже если авто стоит на месте.
Подробнее о компрессоре
Чтобы понять разницу между агрегатами, сначала рассмотрим особенности компрессора.
Машины оснащают тремя типами устройств для нагнетания воздуха — центробежным, роторным и винтовым.
Перечисленные варианты встречаются на относительно старых моделях автомобилей. Их ставят как производители, так и автосервисы, занимающиеся тюнингом. Конструктивно компрессор никак не вмешивается в блок ДВС, его устанавливают рядом с ним в подкапотном пространстве.
Разница заключается в способе сжатия воздуха и его подачи на впускной узел двигателя:
- Центробежный — крыльчатка, вращаемая со скоростью 50–60 тысяч оборотов в минуту. При запуске агрегата за счет центробежной силы воздух начинает перемещаться к краю лопастей и на очень высокой скорости продвигаться дальше. Повысить давление в системе позволяет диффузор из лопаток, расположенных вокруг крыльчатки. Они снижают скорость подачи воздуха, одновременно повышают давление. Такой тип компрессора распространен больше других модификаций.
- Роторный — нагнетают воздух во впускной коллектор за счет работы двух кулачковых валов.
Оборудование отличается большими габаритами, обычно устанавливается прямо над ДВС. - Винтовой — движение воздуха создается лопастями, приводимыми в движение при помощи двух роторов, похожих на набор червячных передач. Происходит сжатие с выпуском внутрь впускного коллектора. Отличается сложным устройством, из-за чего агрегаты дорогие.
Оборудование отличается большими габаритами, обычно устанавливается прямо над ДВС.Независимо от типа компрессора на автомобиле приводом служит ременная передача от коленвала. К преимуществам решения относят простоту сервисного обслуживания агрегата, длительный срок безремонтной эксплуатации. Интересна возможность установки компрессора на автомобиль, где он не был предусмотрен заводом-изготовителем (этим пользуются любители тюнинга). При работе нет расхода моторного масла.
Владельцы авто с компрессором отмечают высокую эффективность на низких оборотах. Благодаря такому свойству движок становится приемистым в условиях городских пробок, при смене ряда или обгоне на низкой скорости. Единственным недостатком считают меньшую мощность по сравнению с турбокомпрессором.
Подробнее о турбине
Принцип работы и устройство турбины кардинально отличается от компрессора. Такие агрегаты с завода «встраиваются» в двигатель внутреннего сгорания, используют моторное масло для смазки системы. Функционируют же они от выхлопных газов — с выпускного коллектора они поступают на горячее колесо турбины, энергия вращения передается на холодное, в результате чего начинается вращение механизма.
Переход на использование турбин обоснован их более высокой эффективностью по сравнению с компрессорами. Правда, существенный рост мощности двигателя наблюдается только при высоких оборотах.
Важно учитывать, что на эксплуатацию турбированной машины будет уходить больше средств из-за повышенного расхода моторного масла. Плюс понадобится регулярная профилактика, например, очистка лопастей от нагара, образуемого от выхлопных газов.
Если речь идет о самостоятельной установке, турбина отличается сложностью, требует настройки под конкретную топливовоздушную смесь. Срок безремонтной эксплуатации обычно не превышает 200 тыс. км. После требуется замена агрегата или его капитальный ремонт. Стоит упомянуть про неприятный эффект, называемый турболагом. После нажатия на педаль газа турбина срабатывает с небольшим запозданием.
Выводы: что лучше турбина или компрессор?
Выбор индивидуален. Можно отталкиваться от эффекта: повышение мощности на низких оборотах, если владелец ездит только в пределах города, или на высоких оборотах, когда часто приходится совершать поездки по трассе. Другие автолюбители отталкиваются от стоимости обслуживания — она выше на движках с турбиной. С другой стороны, если хочется купить конкретную модель авто, выбирать не приходится, придется пользоваться тем, что установил производитель.
The banner informs younger students of the Kid’s Page»> Эта страница предназначена для учащихся колледжа, старшей или средней школы.
Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице
доступны на
Детская страница. | |
Большинство современных пассажирских и военных самолетов оснащены газотурбинные двигатели, которые также называют реактивные двигатели. Существует несколько различных типов газотурбинных двигателей, но все газотурбинные двигатели имеют некоторые детали в общем. Все ГТД имеют силовую турбину
Описание изображений
Нижняя часть на рисунке показывает:
- компьютерные чертежи ТРД с расположением турбины относительно другого двигателя компоненты, справа
- турбинная секция отдельно с центральным валом, прикрепленным к
турбина слева.
На обоих рисунках турбина окрашена в пурпурный цвет. вал окрашен в синий цвет. Левый конец вала будет прикреплен к компрессор, который окрашен в голубой цвет на рисунке справа. Вот анимированная версия секции турбины:
вверху слева на рисунке показана реальная силовая турбина. Турбина, как и компрессор, состоит из нескольких рядов аэродинамические каскады. Некоторые из рядов, называемые роторами , соединены с центральным валом и вращаются на высокой скорости. Другие ряды, называемые статорами , фиксированы и не не вращать. Работа статоров состоит в том, чтобы не дать потоку закручиваться по спирали. вокруг оси, возвращая поток параллельно оси.
В зависимости от типа двигателя может
наличие в двигателе нескольких ступеней турбины. ТРДД
и турбовинтовые двигатели обычно используют
отдельная турбина и вал для питания вентилятора и коробки передач
соответственно. Такое расположение называется двухзолотниковым двигатель.
Для некоторых высокопроизводительных двигателей требуется дополнительная турбина и
вал присутствует для питания отдельных частей компрессора. Этот
компоновка производит три катушки 9двигатель 0020. Силовая турбина
показанный в верхнем левом углу рисунка, относится к двухконтурному ТРДД.
двигатель.
Детали конструкции
Есть несколько интересных деталей конструкции турбины.
этот слайд. Поскольку турбина извлекает энергию из потока,
давление
уменьшается
через турбину. Градиент давления помогает поддерживать
пограничный слой
приложенный поток
к поверхности лопаток турбины. Поскольку граница
слой с меньшей вероятностью отделится на лопатке турбины
чем на лопатке компрессора,
перепад давления на одной ступени турбины
может быть намного больше, чем повышение давления
через соответствующую ступень компрессора. Одна ступень турбины может
использоваться для привода нескольких ступеней компрессора. Из-за высокого изменения давления на турбине,
поток имеет тенденцию течь вокруг кончиков лопастей.
Кончики лопаток турбины часто соединяются тонкой
металлическая лента для предотвращения утечки потока,
как показано на картинке вверху слева.
Турбинные лопатки существуют в гораздо более враждебной среде, чем лопатки компрессора. Расположенные сразу за горелкой, лопасти испытать температуру потока более тысячи градусов по Фаренгейту. Лопасти турбины должны быть изготовлены из специального материалы, способные выдерживать нагрев, либо их необходимо активно охлаждать. В в правом верхнем углу рисунка мы показываем изображение одиночного, активно охлаждаемая лопатка турбины. Лезвие полое и охлаждает воздух, который стравливается из компрессора, прокачивается через лопасть и выходит через маленькие отверстия на поверхности, чтобы держать поверхность прохладной.
Деятельность:
Экскурсии с гидом
- Детали реактивного двигателя:
- Силовая турбина:
- Турбореактивные двигатели:
- Форсажные турбореактивные двигатели:
- Турбовентиляторы:
Навигация .
.
- Домашняя страница руководства для начинающих
Функции деталей компрессора газотурбинного двигателя
Типичный газотурбинный двигатель имеет компрессор для сжатия жидкости и повышения давления поступающего воздуха перед входом в камеру сгорания. Производительность компрессора оказывает значительное влияние на общую производительность двигателя. Компрессор является основным компонентом газотурбинного двигателя, наряду с системой сгорания и силовой турбиной.
В этой статье мы кратко рассмотрим функции деталей компрессора газотурбинного двигателя при выработке энергии.
Связь между турбиной и компрессором C Детали компрессора : Компрессор и турбина в основном находятся на одном валу. Компрессор приводит в движение и сжимает воздух. Затем топливо смешивается и проходит через газовую турбину под высоким давлением.
После всех процессов он вырабатывает энергию.
Секция компрессора двигателя должна обеспечивать достаточное количество сжатого воздуха для удовлетворения требований горения. Другая его цель — обеспечить отбор воздуха для многих систем.
Функция компрессора в газотурбинном двигателе:Основная задача компрессора двигателя заключается в подаче достаточного количества сжатого воздуха для удовлетворения требований горения. Он увеличивает давление воздуха, поступающего на вход, и подает его в секцию сгорания под нужным давлением.
Вал превращает лопатки компрессора в турбину. Он вращает всасывающий вентилятор спереди. Это вращение забирает энергию из высокоэнергетического потока, который приводит в движение вентилятор и компрессор. Газы, образующиеся в камере сгорания, проходят через турбину и раскручивают ее лопасти.
Роль компрессора в газовой турбине: Спрос на газовые электростанции растет ежедневно благодаря различным преимуществам.
Использование природного газа в качестве топлива растет, потому что другим топливом может быть синтетический газ. В газовой турбине горячий газ сгорания циркулирует через турбину. Он вращает вращающееся лезвие. Вращающиеся лопасти приводят в действие компрессор.
Как и в паровых электростанциях, рабочей жидкостью является смесь воды и пара; в газотурбинных электростанциях в качестве извлекаемой жидкости будет работать воздушная смесь. Он работает с турбиной с одной стороны и компрессором с другой в реактивном двигателе. Воздух поступает в компрессор, смешивается с топливом, сгорает и выгоняется из турбины.
Essential детали компрессора в Турбинные двигатели: Компрессор газотурбинного двигателя состоит из рабочего колеса, диффузора и коллектора компрессора. Двумя его основными компонентами являются рабочее колесо (ротор) и диффузор (статор). Функция крыльчатки состоит в том, чтобы собирать и ускорять поток воздуха наружу к диффузору.
Компрессор имеет два основных типа: осевой и центробежный. То, как воздух проходит через компрессор, является типичной разницей между обоими типами. Детали компрессора Функции работают по-разному в зависимости от типа компрессора.
Функции Детали компрессора в осевом потоке:В осевом компрессоре воздух сжимается, продолжая двигаться в своем первоначальном направлении. От входа до выхода воздух проходит по осевой траектории, а степень сжатия составляет приблизительно 1,25:1,9.0021
Осевой компрессор состоит из двух основных компонентов — ротора и статора. Ротор имеет лопасти, прикрепленные к шпинделю. Эти лопасти толкают воздух назад так же, как это делает пропеллер. Как правило, это небольшие аэродинамические поверхности. Ротор быстро вращается и воздействует на воздух на многих этапах. В результате создается высокоскоростной воздушный поток.
После прохождения воздуха через лопасти ротора он проходит через лопасти статора. Неподвижные лопасти статора действуют как диффузоры на каждом этапе. Они частично преобразуют высокоскоростной воздух в высокое давление. Каждый ротор является ступенью компрессора в этом процессе.
Каждая фаза компрессора еще больше сжимает воздух. Определить количество фаз можно по количеству воздуха и приросту общего давления. Степень сжатия становится выше, если количество ступеней увеличивается.
Функции в Детали компрессора Центробежный:В двигателе с центробежным потоком компрессор выполняет свою работу, поднимая поступающий воздух и ускоряя его наружу за счет центробежного действия. Он состоит из рабочего колеса, диффузора и коллектора компрессора. Его двумя основными компонентами являются рабочее колесо (ротор) и диффузор (статор).
Функция крыльчатки состоит в том, чтобы собирать и ускорять воздух, направляемый наружу к диффузору.
Это может быть как однократная, так и двукратная запись. Оба имеют встроенный поршневой двигатель, похожий на рабочее колесо нагнетателя.
Двойная крыльчатка аналогична двум крыльчаткам, расположенным спина к спине. Из-за высоких требований к воздуху для горения турбореактивных двигателей крыльчатки имеют большее значение, чем крыльчатки нагнетателя.
Основное различие между двумя типами крыльчаток заключается в размере и расположении воздуховодов. Типы с двойным входом имеют меньший диаметр, но обычно работают на более высоких скоростях вращения, чтобы обеспечить достаточный поток воздуха. Одновходовое рабочее колесо позволяет легко подводить воздуховод непосредственно к проушине рабочего колеса, в отличие от более сложного воздуховода, необходимого для доступа к заднему концу двухвходового типа.
Несмотря на то, что они немного более эффективны в приеме воздуха, рабочие колеса с одинарным входом должны быть более выступающими в диаметре, чтобы обеспечить такое же количество воздуха с двойным входом.
Это увеличивает общий диаметр двигателя.
Напорная камера является частью турбины для двухвходовой деталей компрессора и двигателей в наклонном положении. Эта камера необходима, потому что воздух должен поступать в двигатель под прямым углом к оси двигателя. Таким образом, чтобы создать положительный поток, воздух должен окружать компрессор двигателя с положительным давлением перед входом в компрессор.
Многие секции центробежных компрессоров также имеют дополнительные дверцы воздухозаборника как элемент напорной камеры. Эти двери подают воздух в моторный отсек во время наземных операций, когда потребности двигателя в воздухе превышают расход воздуха.
Когда двигатель не работает, двери закрываются под действием пружины. Во время процесса двери автоматически открываются всякий раз, когда давление в моторном отсеке падает ниже атмосферного. Во время взлета и полета давление воздуха в моторном отсеке помогает пружинам удерживать дверь закрытой.