Паровая турбина: устройство, принцип работы и рекомендации по изготовлению

Турбонаддув на ВАЗ своими руками

Сегодня турбонаддув на ВАЗ – это экзотика. Но преимущества в плане мощности турбо моторов над «атмосферными» способствуют появлению машин, которые оснащены турбинами. Фактически турбонаддув на ваз своими руками — это получение максимального количества лошадей. При одном и том-же объеме турбированный двигатель может иметь мощность в 2 раза большую при том-же расходе топлива. Сегодня в моду вошли турбодвигатели с небольшим литражом.Специфика подобных моторов такова, что если большинство усовершенствований ничего не дают на атмосферниках, то на турбинных моторах полученные результаты потрясают. У многих есть мнение, что с прямотоком двигателю легче «дышать» и крутится. Но это недоказанные мнения. Если атмосферный двигатель придает больше звука, чем прямоток, то на турбо элементарным впуском и выпуском легко добиться высоких результатов.Рассмотрим турбонаддув на ваз своими руками в плане модернизации, вариант установки турбины с низким давлением и двигателем с распределенным впрыском. Коленвал, шатуны и блок щилиндров можно применять стандартные. Клапаны и распредвал — тоже. Возможна разница в головке цилиндров и поршнях т.к. установка турбины потребует снижения уровня сжатия. А добиться такого результата можно или специальными поршнями, или увеличением камеры сгорания. Поршни можно оставить и родные, а ограничиться только головкой.Впрыску необходим увеличенный ресивер и нестандартная программа управления. Стоит отметить что турбонаддув на ваз своими руками также потребует изменений смазки.Отличается и выпуск – между приемной трубой и выпускным коллектором теперь расположена турбина. Резонатор и глушитель желательно использовать стандартные, но для получения большой мощности можно установить и прямоточный выпуск.Установка турбины низкого давления – на ваше усмотрение и по вашим возможностям. В случае с автомобилем ВАЗ турбонаддув на ваз своими руками монтируют на привод правого колеса между приемной трубой и выпускным коллектором. К компрессору подается два воздушных патрубка. Первый соединен с ресивером, а второй с воздушным фильтром.Таким образом, наиболее дефицитная и дорогая деталь это турбина. Для сравнения можно привести турбину с характеристиками заводской машины и турбированной. Последний автомобиль оснащается стандартным выпуском, поэтому он не настроен на получение большой мощности. Автомобиль с турбированным двигателем позволяет получать максимум мощности.

Установка турбонаддува на ВАЗ своими руками

В связи с этим, существует непреодолимое желание поднять мощность отечественных автомобилей именно с использованием турбонагнетателя. Больше скажем, это вполне возможно, только рентабельность и целесообразность этой затеи под большим сомнением. Обратимся к цифрам, чтобы не быть голословными.


Нам ведь не нужен двигатель, который будет работать только на высоких оборотах? Мы же хотим получать удовольствие и от вождения не только на гоночном треке на своей шестерке или ВАЗ 2107? Тогда придется в корне переделывать весь двигатель. И вот почему. Турбированные двигатели Subaru WRC или Mitsubishi Evolution начинают работать уже с 2000 оборотов в минуту, то есть их объем таков, что необходимое давление турбины должно обеспечить нормальное сгорание 10-12 кг воздуха в минуту для того, чтобы на выходе получить 210-240 сил. Полуторалитровый мотор ВАЗ, любой конструкции, будь то 2103 или 21093, потребует сумасшедшего давления в камере сгорания, чтобы выдать высокий крутящий момент хотя бы на средних оборотах.

«Сумасшедшее давление», значит примерно 2 бара. Это при условии адекватной подачи топлива, которое обеспечило бы сгорание 12 кг воздуха в минуту. Естественно, что полуторалитровый мотор, тем более с хиленькими ВАЗовскими комплектующими, на такое не способен, а значит, прирост в крутящем моменте будет на уровне 3-7%. На лошадиных силах это скажется примерно в том же диапазоне. Следовательно, турбонаддув на ВАЗ поставить можно. Но толку от этого не будет никакого, или же нужно полностью менять все характеристики двигателя, начиная от степени сжатия, заканчивая объемом двигателя и конструкцией ГРМ и питания.

Установка наддува

Итак, если вы решили установить турбонаддув своими руками, проводить процедуру нужно в следующем порядке:

Начнем с того, что купленный комплект нагнетателя следует тщательно осмотреть на предмет вмятин, трещин и других дефектов Кроме того, нужно уделить внимание отверстию для подачи масла – внутри не должно быть грязи, пыли и прочих посторонних предметов. После этого можно приступить к заправке турбины маслом

Очень важно ответственно подойти к выбору масла, ведь от этого в значительной степени зависят эксплуатационные характеристики наддува

Масло в отверстие заливается до самого верха, можно прокачать его ручным насосом, для наилучшего распределения внутри турбины Если в процессе услышите шипение – не стоит пугаться, это нормальное явление. Мероприятие повторяется несколько раз. Поле этого все масло нужно вылить из устройства. Монтируя турбину на двигатель нужно расположить ее таким образом, чтобы масло могло свободно сливаться через маслоподающее отверстие. Чтобы турбину было удобнее устанавливать лучше демонтировать теплоэкран, выпускной коллектор, а также генератор. Потом необходимо слить всю охлаждающую жидкость из системы. Сливаем все масло

Очень важно ответственно подойти к выбору масла, ведь от этого в значительной степени зависят эксплуатационные характеристики наддува. Масло в отверстие заливается до самого верха, можно прокачать его ручным насосом, для наилучшего распределения внутри турбины Если в процессе услышите шипение – не стоит пугаться, это нормальное явление

Мероприятие повторяется несколько раз. Поле этого все масло нужно вылить из устройства. Монтируя турбину на двигатель нужно расположить ее таким образом, чтобы масло могло свободно сливаться через маслоподающее отверстие. Чтобы турбину было удобнее устанавливать лучше демонтировать теплоэкран, выпускной коллектор, а также генератор. Потом необходимо слить всю охлаждающую жидкость из системы. Сливаем все масло

В блоке мотора высверливается отверстие, в которое на герметик устанавливается фитинг. После этого удаляем датчик температуры масла. Устанавливаем адаптер, через который масло будет подаваться в турбину. Далее возвращается на место теплозащитный экран, монтируется турбина и впускной коллектор. Фитинг и турбина соединяются шлангом, монтируется перепускной клапан. На завершающем этапе устанавливаем интеркуллер и впускной пайпинг

Потом необходимо слить всю охлаждающую жидкость из системы. Сливаем все масло. В блоке мотора высверливается отверстие, в которое на герметик устанавливается фитинг. После этого удаляем датчик температуры масла. Устанавливаем адаптер, через который масло будет подаваться в турбину. Далее возвращается на место теплозащитный экран, монтируется турбина и впускной коллектор. Фитинг и турбина соединяются шлангом, монтируется перепускной клапан. На завершающем этапе устанавливаем интеркуллер и впускной пайпинг.

8-клапанный мотор ВАЗ с установленным турбонаддувом

Когда процесс монтажа закончен можно переходить к тестированию системы на работоспособность. Снимаем с цилиндров высоковольтные провода и прокручиваем мотор стартером. Если при этом давление масла в норме (гаснет лампа-индикатор на приборной панели), значит система работает нормально и можно запускать мотор. Первый раз двигателю нужно дать поработать минут 15 на холостых.

Тест системы на работоспособность.

Для тестирования системы снимите с цилиндров провода под напряжением, и прокрутите двигатель стартером. Если давление масла осталось в пределах нормы, запускайте мотор. Пусть двигатель минут 15 поработает на холостых. Мотор с установленным турбокомпрессором должен пройти обкатку в 1,5 – 2 тысячи километров.

Постарайтесь в этот период не перегружать наддув и мотор. Чтобы агрегат эксплуатировался долгое время без поломок, следите за состоянием фильтров, систем подачи масла и воздуха. Не спешите глушить мотор, пусть пару минут поработает на холостых. Так охладится турбонаддув.

Следуя такой схеме установки турбокомпрессора, вы добавите динамики в работе автомобиля. В итоге ощутите драйв и скорость.

Турбонаддув – одно из самых остроумных и рациональных изобретений в истории человечества, поскольку основано на утилизации отходов – отработавших газов. Многие владельцы автомобилей ВАЗ не знают имени Альфреда Бюхи, изобретателя принципа турбонаддува, однако после удачной установки турбонаддува на свою Ладу, наверняка, с благодарностью думали о том человеке, который придумал некогда эту полезную в хозяйстве вещь.

История

Турбоход Turbinia на испытаниях. 1897 год.

При современных мощностях XX века паровая машина как главный судовой двигатель уже не могла обеспечить нужную мощность и экономичность, установки получались громоздкими и малоэффективными. Настало время этому двигателю передать эстафету турбине и двигателям внутреннего сгорания.

Turbinia в Музее Открытий. 1897 год.

Турбина в качестве главного двигателя первый раз была использована на судне Turbinia. Корабль имел водоизмещение 45 тонн и был спущен на воду в Англии конструктором Чарлзом Парсонсом.
Многоступенчатая паротурбинная установка включала в себя паровые котлы и три турбины, соединенных напрямую с гребным валом. Каждый гребной вал имел три винта. Общая мощность турбин составляла 2000 л.с. при 200 оборотов в минуту. В ходе проведения ходовых испытаний в 1896 году турбоход развил скорость 34,5 узла. В настоящее время судно находится в Музее Открытий в Ньюкасле, а её турбина – в Лондонском Музее науки.

Яхта-миноносец «Ласточка».

В России первым турбинным судном была яхта-миноносец «Ласточка» (1904 г.). Это бывшее английское опытное судно Carolina, построенное в 1904—1905 гг., было куплено Морведом для обучения персонала и производства опытов с турбоагрегатами. Корабль имел две силовые установки по 1000 л.с. каждая и при водоизмещении 140 тонн развивал максимальную скорость хода 18,5 узлов.

Линкор Bismarck.

Во время Второй мировой войны паровая турбина использовалась как главная энергетическая установка. На гордости Германии — линкоре Bismarck были установлены 3 турбозубчатых агрегата мощностью 46000 л.с. каждая. Корабль со стандартным водоизмещением 41700 т. развивал скорость около 30 узлов.

Линкор Tirpitz.

На втором корабле этой серии (Tizpitz), который британцы прозвали “Гитлеровская зверюга”, стояли три турбины Brown Boveri & Cie. Скорость хода была 30,8 узлов при водоизмещении 45474 тонны.

Японский линкор Yamato.

На крупнейшем линкоре в истории флота — японском «Ямато» были установлены 4 ТЗА Kampon. При водоизмещении 63200 тонн корабль развивал скорость 27,5 узлов.

Линкор «Севастополь».

На «Севастополе», линкоре русского и советского флота, стояло десять турбин Парсонса общей мощностью 32000 л.с, что обеспечивало кораблю скорость хода около 22 узлов.

«Адмирал флота Советского Союза Кузнецов».

В настоящее время паровые турбины отошли на второй план. Но их эксплуатация на некоторых судах продолжается. Например, на тяжелом авианесущем крейсере «Адмирал флота Советского Союза Кузнецов» стоят 4 паровые турбины по 50 тыс. л.с. каждая. Максимально допустимая скорость составляла 29 узлов.

Паровая турбина с конденсатом

Конденсационные устройства и паровые турбины Лосев С. М. описывал в своей книге, выпущенной в 1964 году. Издание содержало теорию, конструкцию и эксплуатацию паровых установок, а также конденсационных агрегатов.

Турбинная установка, которая находится в котле, имеет три среды — вода, пар и конденсат. Эти три вещества образуют между собой некий замкнутый цикл

Тут важно отметить, что в такой среде во время преобразования теряется достаточно малое количество пара и жидкости. Чтобы компенсировать небольшие потери, в установку добавляют сырую воду, которая перед этим проходит водоочистительное устройство. В этом агрегате жидкость подвергается воздействию различных химикатов, основное предназначение которых в удалении ненужных примесей из воды

В этом агрегате жидкость подвергается воздействию различных химикатов, основное предназначение которых в удалении ненужных примесей из воды.

Принцип работы в таких установках следующий:

  • Пар, который уже отработал и обладает пониженным давлением и температурой, попадает из турбины в конденсатор.
  • При прохождении этого участка пути имеется большое количество трубок, по которым непрерывно качается охлаждающая вода при помощи насоса. Чаще всего эта жидкость берется из рек, озер или прудов.
  • В момент соприкосновения с холодной поверхностью трубки отработавший пар начинает образовывать конденсат, так как его температура все еще выше, чем в трубах.
  • Весь скопившийся конденсат постоянно поступает в конденсатор, откуда он непрерывно откачивается насосом. После этого жидкость передается в деаэратор.
  • Из этого элемента вода снова поступает в паровой котел, где превращается в пар, и процесс начинается сначала.

Изготовление своими руками — возможно ли это?

Паровые электрогенераторы обладают очень сложной структурой, поэтому изготовление своими руками подобных агрегатов достаточно проблематично. Тем не менее, при наличии некоторых знаний и необходимых материалов, сделать данный агрегат своими руками становится возможным.

Понятно, что итоговый вариант будет куда меньшего размера, чем заводские варианты. Кроме того, здесь будет совсем другое устройство для привода в движение имеющегося генератора — если в заводских моделях за это отвечает паровая турбина, то в домашнем варианте это будет делать двигатель.

На видео продемонстрирован походный паровой мини-генератор

Можно ли сделать электро вариант своими руками

Гипотетически можно, причем многие такое устанавливают на свой автомобиль. Лично я также задумывался над установкой на свой авто, но цена меня остановила.

Вам нужно решить рад пунктов:

1) Однозначно установка мощного генератора, что на иномарку уже дорого.

2) Мощный и компактный электромотор, желательно бесколлекторный именно он отдает большие обороты при оптимальном потреблении энергии. Лично я видел такие для компактных моделей, однако мощностью от 0,5 Квт стоит также не дешево.

3) Крыльчатка и корпус. Также нужно сделать самому либо купить, для максимального нагнетания воздуха. Также непростая задача.

4) Ну и конечно стабилизатор или инверторы, для питания электромотора.

Задачи не простые, на некоторые иномарки нет мощных генераторов, так что сделать очень сложно!

Но многие умельцы, в гараж устанавливают на свои автомобили, прирост мощности действительно можно достичь до 20 – 30 %.

Причем многие ставят дополнительный датчик потребления воздуха в патрубок перед турбиной, он «видит» прокачиваемый объем и автоматически регулирует большую подачу топлива (подает значения в ЭБУ), для обогащения топливной смеси. Так что прошивка может и не понадобиться.

Если подвести итог, получается – электро турбина на авто, это возможно, даже скажу больше ее можно сделать своими руками, однако не все так просто и часто «игра не стоит свеч». Ведь вам нужно переделать не только электро систему автомобиля, но и систему подачи топлива, возможно нужна прошивка ЭБУ.

Применение пара на практике довольно известно в промышленных целях, поскольку паровые турбины уже давно используют данный принцип.

Именно такое оборудование работает на ТЭЦ и электростанциях. Правда, для некоторых мастеровых людей не составляет особой трудности сделать их аналоги скромных размеров в домашних условиях.

Выбор мини-электростанций – ящик, домик или тележка

Самые компактные, портативные машины весом до 20 кг способны выработать мощность порядка 1-4 кВт. Их назначение — резерв, редкое использование и легкость транспортировки. Более мощные и. соответственно, более тяжелые, переносные по типу исполнения, имеют ручки для переноски. Выпускают мини-электростанции и в виде контейнеров.

Антивандальный корпус с дверцей и внушительный вес обеспечивают безопасное хранение дорогостоящего оборудования прямо на стройплощадке.

Кроме того, в контейнере могут быть предусмотрены шумоизоляция и система подогрева для запуска дизельного мотора на морозе. Лишний шум на стройке не играет особого значения, но если оборудование используется в том числе и для ночного обогрева бытовки строителей, то такая опция, бесспорно, окажется весьма полезной.

Как выполнить паровую турбину дома?

Много интернет-ресурсов публикует метод, по которому дома и с использованием минимального количества инструментов делается мини паровая турбина из консервной банки. Кроме самой банки потребуется проволока из алюминия, маленький кусочек жести для вырезания полосы и крыльчатки, и также крепежные элементы.

В крышке банки выполняют 2 отверстия и впаивают в одно кусочек трубки. Из куска жести режут крыльчатку турбины, закрепляют ее к полосе, согнутой в виде буквы П. После полосу крепят к другому отверстию, разместив крыльчатку поэтому, чтобы лопасти пребывали напротив трубки. Все технологичные отверстия, созданные в ходе работы, тоже запаивают. Изделие необходимо установить на подставку из проволки, наполнить водой из шприца, а снизу распалить сухое горючее. Импровизированный ротор паровой турбины начнет вращаться от струйки пара, вырывающегося из трубки.

Ясно, что эта конструкция служит лишь прототипом, игрушкой, потому как эта паровая турбина, выполненная собственными руками, не может применяться с какой-нибудь целью. Очень мала мощность, а о каком-нибудь КПД и речи не идет. Разве что можно выказывать на ее примере рабочий принцип теплового мотора.

Мини-генератор электрической энергии можно по настоящему сделать из старого металлического чайника. Для этого, помимо самого чайника, понадобится медная или нержавеющая трубка с тонкими стенками, кулер от компьютера и маленький кусочек листового алюминия. Из последнего вырезается круглая крыльчатка с лопатками, из которой будет выполнена паровая турбина небольшой мощности.

С кулера снимается электрический двигатель и ставится на одной оси с крыльчаткой. Получившееся устройство устанавливается в круглом алюминиевом корпусе, по размеру он должен подойти взамен крышки чайника. В дно последнего выполняется отверстие, куда впаивается трубка, а с наружной стороны из нее делается полотенцесушитель. Как можно заметить, конструкция паровой турбины очень близка к реальности, потому как полотенцесушитель роль играет пароперегревателя. Второй конец трубки, как несложно догадаться, подводится к импровизированным лопаткам крыльчатки.

Примечание. Очень сложная и сложная часть устройства – это как раз полотенцесушитель. Сделать его из медной трубки легче, чем из нержавеющей стали, однако она долго не будет служить. От контакта с открытым огнём медный перегреватель быстро прогорит, благодаря этому лучше выполнить его собственными руками из нержавеющей трубки.

Установка турбины

Можно ли поставить турбину на автомобиль, зависит от конкретной модели авто. В некоторых случаях проще приобрести новую машину, чем подбирать запчасти. Если же вы решили это сделать, то найдите хорошего мастера, потому что самостоятельно справиться с установкой довольно сложно.

Процесс переоборудования начинается с того, что все детали в автомобиле, связанный со впуском и выпуском воздуха, снимают. Новый турбоколлектор соединяют с турбиной, которую разворачивают так, чтобы работа с присоединением патрубков была максимально упрощена.

Подшипники турбины, которая вращается с большой скоростью, постоянно нуждаются в смазке. Трубку подачи масла подключают к месту в двигателе, где масло идет под давлением.

Для подключения можно также использовать тройник датчика давления масла. Другой конец трубки подсоединяют к верхней части картриджа турбины. Сливаться масло будет уже под низким давлением в поддон через специальный сосок. Система охлаждения будет подключаться с другой стороны от водяной помпы.

Поскольку в двигатель будет поступать больше воздуха, ему потребуется больше топлива. Чтобы увеличить его подачу, устанавливают более производительные форсунки. Не помешает также установка нового топливного насоса, соответствующего форсункам. Но делать ли это, решают в каждом конкретном случае.

Избыточное давление воздуха в двигателе будет контролировать электроника. К ней подключают датчики температуры охлаждающей жидкости и воздуха. Контроллер должен быть откалиброван так, чтобы топливо впрыскивалось ровно в необходимый момент времени, связанный с состоянием двигателя.

Прошивкой мотора должен заниматься специалист с большим опытом за плечами. В противном случае, сбив заводские настройки, можно привести двигатель в нерабочее состояние, и затем тратить деньги на его ремонт.

Если на автомобиль будет установлен компрессор, то настройка пройдет значительно проще. Не потребуется такое количество дополнительных деталей. Он сможет работать на низких и на высоких оборотах.

В целом процесс переоборудования довольно трудоемкий и требует навыков. Соответственно и цена вопроса будет высокой. Нужно ли вам это, решайте сами. Зато при успешном монтаже турбины динамические характеристики автомобиля значительно улучшаются.

Устройство паровой турбины

Паротурбинная установка – считается главным типом двигателей на современных тепловых и атомных электрических станциях, которые вырабатывают 85 – 90% электрической энергии, потребляемой по всему миру.

Вид и устройство паротурбинной установки

Паровые турбины выделяются большой быстроходностью. Она в основном равна 3000 об. мин., и имеют при этом сравнительно небольшие размеры и массу. В сегодняшней промышленности сегодня выпускают турбоагрегаты разных мощностей, даже такие, где в одном агрегате при высокой экономности более тысячи милионов ватт.

Изобретен этот аппарат издревле. В его создании участвовали многие ученые мужи. В Российской Федерации основоположником строительства паровых турбин в большинстве случаев считают Поликарпа Залесова, который внедрял данные строения в Алтайском крае в начале девятнадцатого столетия.

Паровые турбины разделяют на:

  • Конденсационные;
  • Теплофикационные;
  • Специализированного назначения;
  • Оживленные;
  • Реактивные;
  • Активно-раективные.

Самая популярная – конденсационная турбина – не прекращает работу с выпуском отработанного пара в конденсатор с глубоким вакуумом. От промежуточных ступенек ее турбин, в основном, берется определенное количество пара в целях регенерации. Основное назначение конденсационных установок – выработка электрической энергии.

Теплофикационные паровые турбины

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

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

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

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

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

Современная паровая электростанция в действии

Тепло, отработанного в турбине пара поступает в конденсатор через трубки. Кол-во высвобождаемого тепла велико, и, поэтому, охлаждающая вода должна быть нагрета несущественно. В виду этого, расход у мощных паротурбинных установок весьма велик. Порой он может достигать до 20000 м3/час. Тем более если мощность станции 100000 кВт. В данных случаях охлаждающая подается вода циркулярным насосам из речки и после выполнения собственной функции сливается опять в реку, только ниже места забора.

Действие крепкой струйки пара на лопасти приводит вал во вращение в паровых турбинах

В паровых турбинах строение такое, что возможная энергия пара, пройдя процесс расширении в соплах, превращается в кинетическую энергию, способную перемещаться с высокой скоростью. Мощная струйка пара подается на изогнутые лопатки, которые закреплены по окружности диска, насаженного на вал. Действие крепкой струйки пара на лопасти и приводит вал во вращение.

Чтобы изменить энергию пара в кинетическую, необходимо обеспечить ему свободный выход из парогенератора, в котором он находится, по соплу, в пространство. Плюс ко всему, давление пара нужно больше, чем давление того самого пространства. Необходимо знать, что пар будет выходить с очень большой скоростью.

Скорость выхода пара из сопла зависит от подобных факторов:

  • От температуры и давления до увеличения;
  • Какое давление есть в пространстве, в которое он вытекает;
  • Форма сопла, по которому вытекает пар, также оказывает влияние на скорость.

Вал турбины должен соединяться с валом самой рабочей машины. Какой она будет, зависит от области, в которой применяется рабочая машина. Это может быть энергетика, металлургия, приводы турбогенераторов, воздуходувные машины, нагнетатели воздуха, насосы, водный и ЖД транспорт.

Типы и характеристики турбокомпрессоров

Сегодня существует большое разнообразие турбокомпрессоров, но их можно разделить на группы по назначению и применимости, типу используемой турбины и дополнительному функционалу.

По назначению турбокомпрессоры можно разделить на несколько типов:

  • Для одноступенчатых систем наддува — один турбокомпрессор на двигатель, либо два и более агрегатов, работающих на несколько цилиндров;
  • Для последовательных и последовательно-параллельных систем надува (различные варианты Twin Turbo) — два одинаковых или разных по характеристикам агрегата, работающих на общую группу цилиндров;
  • Для двухступенчатых систем наддува — два турбокомпрессора с различными характеристиками, которые работают в паре (последовательно друг за другом) на одну группу цилиндров.

Наиболее широкое применение находят одноступенчатые системы наддува, построенные на основе одного турбокомпрессора. Однако такой системе может присутствовать два или четыре одинаковых агрегата — например, в V-образных двигателях используются отдельные турбокомпрессоры на каждый ряд цилиндров, в многоцилиндровых моторах (более 8) могут применяться четыре турбокомпрессора, каждый из которых работает на 2, 4 или более цилиндров. Меньшее распространение получили двухступенчатые системы наддува и различные вариации Twin-Turbo, в них используется два турбокомпрессора с различными характеристиками, которые могут работать только в паре.

По применимости турбокомпрессоры можно условно разделить на несколько групп:

  • По типу двигателя — для бензиновых, дизельных и газовых силовых агрегатов;
  • По объему и мощности двигателя — для силовых агрегатов малой, средней и большой мощности; для высокооборотистых двигателей, и т.д.

Турбокомпрессоры могут оснащаться турбиной одного из двух типов:

  • Радиальной (радиально-осевой, центростремительной) — поток отработавших газов подается на периферию крыльчатки турбины, движется к ее центру и выводится в осевом направлении;
  • Осевой — поток отработавших газов подается вдоль оси (к центру) крыльчатки турбины и выводится с ее периферии.

Сегодня применяются обе схемы, но на двигателях небольшого объема чаще можно встретить турбокомпрессоры с радиально-осевой турбиной, а на мощных силовых агрегатах предпочтение отдается осевым турбинам (хотя это и не является правилом). Независимо от типа турбины, все турбокомпрессоры оснащаются центробежным компрессором — в нем воздух подается к центру крыльчатки и отводится от ее периферии.

Современные турбокомпрессоры могут иметь различный функционал:

  • Двойной вход — турбина имеет два входа, на каждый из них поступают отработавшие газы от одной группы цилиндров, такое решение снижает перепады давления в системе и улучшает стабильность наддува;
  • Изменяемая геометрия — турбина имеет подвижные лопасти или скользящее кольцо, посредством которых можно изменять поток отработавших газов на рабочее колесо, это позволяет изменять характеристики турбокомпрессора в зависимости от режима работы двигателя.

Наконец, турбокомпрессоры отличаются основными эксплуатационными характеристиками и возможностями. Из основных характеристик этих агрегатов следует выделить:

  • Степень повышения давления — отношение давления воздуха на выходе компрессора к давлению воздуха на входе, лежит в пределах 1,5-3;
  • Подача компрессора (расход воздуха через компрессор) — масса воздуха, проходящая через компрессор за единицу времени (секунду), лежит в пределах 0,5-2 кг/с;
  • Рабочий диапазон оборотов — лежит в пределах от нескольких сотен (для мощных тепловозных, промышленных и иных дизелей) до десятков тысяч (для современных форсированных двигателей) оборотов в секунду. Максимальная скорость ограничена прочностью рабочих колес турбины и компрессора, при слишком высокой скорости вращения за счет центробежных сил колесо может разрушиться. В современных турбокомпрессорах периферийные точки колес могут вращаться со скоростями 500-600 и более м/с, то есть — в 1,5-2 раза быстрее скорости звука, это и обуславливает возникновение характерного свиста турбины;
  • Рабочая/максимальная температура отработавших газов на входе в турбину — лежит в пределах 650-700°С, в отдельных случаях достигает 1000°С;
  • КПД турбины/компрессора — обычно составляет 0,7-0,8, в одном агрегате КПД турбины обычно меньше КПД компрессора.

Также агрегаты отличаются размерами, типом монтажа, необходимостью применять вспомогательные компоненты и т.д.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий