Характеристики турбин – Как правильно подобрать турбокомпрессор? — DRIVE2

Содержание

Выбор турбины и расчёт производительности.

Выбор турбины.

Размер колеса компрессии и выбор ротора турбины для проекта, значительно влияет на степень успеха, который будет иметь система. Это никоим образом не значит, что вал турбины и колесо компрессии только этого размера будут работать при заданных условиях. Компромиссы между задержкой, порогом наддува, тепловыделением, моментом на низких оборотах и мощностью — это переменные оптимизационной модели в процессе определения соответствия турбонагнетателя предъявляемым требованиям. Эти требования могут быть уточнены путем внесения в список обязательных рабочих характеристик для данного транспортного средства.

Классический турбонагнетатель.

Цели могут быть различны в случаях автомобилей для повседневного использования, автомобилей с рекордной максимальной скоростью, автомобилей для дрэг-рейсинга, уличных супер-каров, настоящих гоночных автомобилей, и даже для транспортных средств, называемых пикапами. Определяющими критериями будут параметры вроде желательного порога наддува, пика момента и расчетной мощности. Транспортные средства с высокой максимальной скоростью требуют больших турбин, уличные автомобили более требовательны к моменту на средних оборотах, а низкоскоростные утилитарные транспортные средства нуждаются в небольших турбинах. Как выбрать подходящий турбонагнетатель в каждом конкретном случае и какие нюансы наиболее важны, мы обсудим в этой статье.

Чтобы пояснить, насколько могут различаться турбонагнетатели различного назначения, сравним эти устройства на Nissan 300ZX и на Porsche 911. Эти два автомобиля имеют сходные размеры, вес и рабочий объем двигателя, и все же их турбины существенно различаются. По размеру турбонагнетателя Porsche достаточно легко заметить, что конструкторы Porsche точно знали, что они хотели. Они установили большой турбонагнетатель на 911 по трем основным причинам:

  • при работе на максимальной нагрузке большой компрессор меньше нагревает сжимаемый воздух
  • большая турбина создает меньшее противодавление в выпускном коллекторе, также сокращая тепловую нагрузку
  • разработчики хотели получить мощный автомобиль

Конструкторы Nissan, с другой стороны, имея намного более благоприятный с точки зрения тепловыделения двигатель с водяным охлаждением, были свободнее в выборе турбонагнетателя для почти немедленной реакции прямо с холостых оборотов. Этот небольшой турбонагнетатель дает быструю реакцию наддува в обмен на крайне высокое противодавление на выпуске и высокую температуру воздуха на впуске. Nissan, очевидно, не стремился получить серьезную мощность, поскольку они не посчитали необходимым установить какой-нибудь интеркулер для снижения этой высокой температуры. Их целью, кажется, был автомобиль, нацеленный на разгон от 0 до 60 км/ч. Конечно, они были нацелены на совершенно не такого покупателя, каким является клиент Porsche. Хотя Porsche был объявлен всеми его дорожными испытателями ярчайшим примером конструкции с высоко инерционным турбонагнетателем, этот путь был выбран из-за меньшего нагрева. Небольшие турбонагнетатели не могли быть использованы на 911 вследствие тепловых ограничений двигателя с воздушным охлаждением, и, конечно, из-за того, что целью была серьезная мощность. Porsche, тем не менее, вполне можно назвать примером замечательно выполненной работы. Nissan же выступает в качестве примера продажи большого количества автомобилей большому количеству людей.

Базовые руководящие принципы

Влияние размеров колеса компрессора и ротора турбины на характеристики системы, будет целиком следовать этим руководящим принципам:

Колесо компрессора

Колесо компрессора имеет определенную комбинацию расхода воздуха и давления наддува, при которой он является наиболее эффективным. Хитрость в выборе оптимального размера колеса компрессора состоит в том, чтобы расположить точку максимальной эффективности в наиболее используемом диапазоне оборотов двигателя. В процессе выявления наиболее полезного диапазона оборотов придется немного подумать. Не забывайте, что всегда, когда эффективность компрессора снижается, тепловыделение, производимое турбонагнетателем, увеличивается. Если был выбран такой размер турбонагнетателя, что максимальная эффективность приходится на первую треть диапазона оборотов двигателя, эффективность на максимальных оборотах и в близких к тому режимах будет настолько низкой, что температура воздуха на впуске будет просто обжигающей. В другом крайнем случае, если максимальная эффективность системы достигается ближе к предельным оборотам двигателя, температура на средних оборотах вполне способна выйти за разумные пределы. Нагнетатель такого размера был бы полезен только для двигателя, работающего на этих оборотах. Где-то в середине диапазона оборотов двигателя находится наилучшее место, чтобы расположить там точку максимальной эффективности компрессора.

Большие или малые размеры компрессора не оказывают критического влияния на инерционность турбонагнетателя или на порог наддува. Рабочее колесо компрессора — самая легкая вращающаяся часть турбонагнетателя, следовательно, его вклад в полную инерцию вращающегося ротора довольно низок. Порог наддува — главным образом функция скорости турбонагнетателя, которая управляется ротором турбины.

Когда точка максимальной эффективности находится на более высоких оборотах, это означает более низкую температуру воздуха в этом режиме. Более низкая температура даёт более плотный воздух, который облегчает пик момента на более высоких оборотах.

В конечном счете, реальная потребительская ценность выбранного оборудования будет зависеть не только от мощности, термодинамических коэффициентов или числа турбин. Скорее, это будет выражаться в том, каким образом Ваша машина ведет себя на дороге. Она в самом деле быстра, и ее скорость прекрасно Вами ощущается? Она действительно отзывчива на педаль и легко бежит? Она плавно и непринужденно разгоняется до максимальных оборотов? Она заставляет Вас улыбаться, когда никто вокруг не увидит вашей улыбки?

Начните с выбора нескольких кандидатов на роль Вашего турбокомпрессора, чьи степень повышения давления и расход воздуха, согласно их картам, находятся в требуемом диапазоне оборотов при значении эффективности не ниже 60 %. Когда Вы отсеете заведомо непригодные устройства и остановитесь на двух-трёх вариантах, необходимо будет произвести некоторые расчеты, чтобы выбрать между ними.

Ротор Турбины.

Задача ротора турбины — осуществлять привод колеса компрессора, при этом он должен раскручивать его до достаточных оборотов, чтобы он мог обеспечить требуемый расход воздуха при заданном давлении наддува. Небольшая турбина будет вращаться быстрее, чем большая при той же энергии выхлопных газов. Однако меньшая турбина является большим сужением на пути потока этих газов, что приводит к образованию обратного давления между турбиной и камерой сгорания. Обратное давление — нежелательный побочный эффект турбонагнетателя, и нужно иметь это в виду. В действительности, при выборе турбины нужно ориентироваться на обороты, достаточные для обеспечения желаемой реакции и давления наддува, воздерживаясь от минимизации обратного давления.

Выбор размера колеса компрессора.

Необходимо выработать в себе понимание требуемых степени повышения давления, расхода воздуха, его плотности и эффективности компрессора прежде, чем приступать к выбору колеса компрессора подходящего размера.


Зависимость относительной плотности от степени повышения давления. Плотность падает при увеличении температуры,
поэтому фактическая степень увеличения массы воздуха всегда меньше чем степень повышения давления.

Степень повышения давления

Степень повышения давления рассчитывается как полное абсолютное давление, произведенное турбокомпрессором, разделенное на атмосферное давление. Абсолютное давление означает давление выше ноля. Отсутствие давления это ноль, атмосферное абсолютное давление составляет 1 бар. 0,5 бара наддува создают 1,5 бара абсолютного давления, 0,8 бара наддува это 1,8 бара абсолютного давления и так далее. Таким образом, абсолютное давление — это показания манометра плюс 1 бар. Другими словами, степень повышения давления является значением произведенного давления относительно атмосферного.


Пример: Для наддува 0,5 бар:


В этом примере в двигатель с наддувом попадет приблизительно на 50 % больше воздуха , чем в двигатель без наддува.

Относительная плотность

В конечном счете, мощность, полученная от использования турбонаддува, зависит от числа молекул воздуха, упакованных в каждый кубический сантиметр объема. Это называется плотностью воздушного заряда. При прохождении через систему турбонаддува плотность немного изменяется. Когда воздушные молекулы принудительно «утрамбовываются» в нагнетателе до некоторой степени сжатия, плотность не увеличивается на то же самое значение, потому что при сжатии увеличивается температура, и воздух расширяется обратно в прямой зависимости оттого, насколько он нагрет. Хотя воздушный заряд после сжатия окажется более плотным, его плотность будет всегда меньше, чем степень повышения давления. Усилия разработчиков, направленные на использование эффективных турбокомпрессоров и промежуточных охладителей позволяют относительной плотности все ближе и ближе приблизиться к значению степени сжатия, но полное совпадение величин никогда не достигается.

Расход воздуха

Расход воздуха через двигатель обычно измеряется в кубических метрах воздуха в минуту при стандартном атмосферном давлении. Технически правильный, но реже используемый термин — килограммы в минуту. Мы будем использовать полуправильный термин «кубические метры в минуту».
Для вычисления расхода воздуха в двигателе без турбонагнетателя т.е. при отсутствии наддува:


Здесь расход воздуха выражается в м3, а объем в см3, 0,5 означает, что у четырехтактного двигателя воздух в цилиндр поступает только во время одного оброта из двух, Ev — объемная эффективность. Чисто 1000000 служит для конвертации кубических сантиметров в кубические метры.
Пример: Пусть объем двигателя = 2000 см3, частота вращения двигателя = 5500 мин-1, и Ev = 85 %.


Определив изначальный расход воздуха через двигатель, можно найти итоговый расход при работе с наддувом. Степень повышения давления, умноженная на расход воздуха через двигатель даст нам искомый расход (при пренебрежении объемным к.п.д.) . В двигателе объемом 2000 см3, работающем с наддувом 0,8 бара:
Расход воздуха = Повышение давления х Базовый расход воздуха =1,8*4,675 м3/мин = 8,415 м3/мин
Чтобы преобразовать м3/мин к более правильному термину кг/мин, м3/ мин надо умножить на плотность воздуха на высоте географического места (см. таблицу).


Значение расхода воздуха для четырех тактных двигателей. Выберите объем двигателя (ось абсцисс) и обороты в минуту, на оси ординат отсчитайте расход.

КПД колеса компрессора

Эффективность (КПД) колеса компрессора — это показатель того, как хорошо колесо компрессора может сжимать воздух, не нагревая его в большей степени, чем диктуют законы термодинамики. Термодинамика говорит, что температура воздуха должна увеличиваться пропорционально степени повышения давления. Такое увеличение температуры наблюдалось бы в идеальных условиях. Однако фактически температура всегда выше, чем в термодинамических расчетах. Измеренное увеличение температуры, конечно, является фактической температурой. Эффективность (КПД) — расчетное увеличение температуры, разделенное на её фактическое увеличение. По сути, эффективность — мера термодинамического совершенства компрессора.

Центробежные турбокомпрессоры имеют максимальный КПД порядка 70%. Выбор размера колеса компрессора становится, главным образом, вопросом того, где достигает максимума эффективность турбокомпрессора относительно характеристик расхода системы двигатель/турбина. Если Вам понятен физический смысл степени повышения давления, относительной плотности, расхода воздуха и эффективности компрессора, основная информация, необходимая для выбора компрессора под Ваши задачи, находится у Вас в руках.
Принято считать, что до 0,5 бара — низкое давление наддува, 0,5 — 0,8 бара — среднее, и более 0,8 бара — высокое давление наддува. В дальнейшем, на примере двигателя объемом 2000 см3 с несколькими вариантами компрессоров будут показаны примеры вычислений и поиска максимума эффективности.
На рисунке показано влияние эффективности компрессора на температуру впускного воздуха. Вообще, КПД компрессора без промежуточного охладителя должен составлять по меньшей мере 60%. Если система включает промежуточный охладитель, минимальный КПД может быть несколько меньше.

Высота над уровнем моря (м) Атмосферное давление (кг\см3) Температура (оС ) Относительная плотность
0 1.03 15 1.0
200 1.0 13.7 0.98
400 0.98 12.6 0.96
600 0.96 11.1 0.94
800 0.93 9.8 0.93
1000 0.91 8.5 0.91
1200 0.89 7.2 0.89
1400 0.87 5.9 0.87
1600 0.85 4.6 0.85
1800 0.83 3.3 0.84
2000 0.31 2.0 0.82
2200 0.79 0.7 0.8
2400 0.77 -0.6 0.79
2600 0.75 -1.9 0.77
2800 0.73 -3.2 0.75
3000 0.71 -4.5 0.74

Зависимости давления воздуха, температуры и относительной плотности от высоты места

Имея расчетные величины расхода воздуха и степени повышения давления на примере двигателя объемом 2000 см\ любой вполне способен взять в руки карты турбокомпрессоров и проверить, где расположена максимальная эффективность каждого из них, чтобы выбрать наиболее подходящий. Построим расчетные данные: расход воздуха 8,415 м3/мин и PR = 1,8 на осях карты турбокомпрессора. Пересечение этих двух линий показывает максимальный расход, который турбокомпрессор может обеспечить при выбранной степени повышения давления, и эта точка отображает эффективность в процентах на каждой карте. Таким образом, мы можем узнать КПД в этой точке, которая устанавливает пригодность того или иного турбокомпрессора для нашего конкретного применения. На рисунке  пересечение этих линий находится на линии 75 . На рисунке 2 пересечение находится фактически в точке максимальной эффективности, однако КПД будет всего около 71.На карте компрессора теперь наглядно видно, что компрессор Garreit G7255-R хотя и подходит по своей эффективности, но его максимальная эффективность меньше чем компрессора G/t GT2S60R5.

Компрессор G/t GT2860RS. Цифры справа — число оборотов турбины в минуту. Видно, что линия соединяющая точки PR=1 и РК=1,8 проходит за границей устойчивой работы компрессора.

Компрессор G/t GT2557R, не смотря на КПД, меньший чем у G/t GT2860RS, лучше подходит для заданного применения.

Характеристики переходных процессов колеса компрессора в случае конкретного применения также должны быть исследованы перед окончательным выбором. Это может быть сделано довольно простым способом. Предположим, что желаемая степень сжатия достигается на 50 % от максимальных оборотов двигателя. Отметьте эту точку на диаграмме турбокомпрессора. Выше был упомянут пример с оборотами в минуту = 2750, что соответствует точке с расходом воздуха 4,27 мЗ/мин и PR = 1,8. Постройте линию от этой точки до точки, соответствующей PR = 1 и значению расхода, равному 20% от максимального, что в нашем случае составит 1,68 м3/мин. Принципиально важно, чтобы эта линия полностью располагалась справа от линии на карте компрессора, обозначенной как граница помпажа. Граница помпажа (граница устойчивой работы) не всегда подписывается на картах турбокомпрессора, но Вы можете смело полагать, что ею является крайняя левая линия. Этот пример показывает, что компрессор G/t GT2557R, при КПД 71%, лучше подходит для выбранного применения чем G/t GT2860RS, с КПД 75%.

Температура нагрева воздуха в компрессоре в зависимости от степени повышения давления. Вот почему все хотят обеспечишь самую высокую возможную эффективности турбокомпрессора: большая эффективность — более низкая температура.

Выбор размера ротора турбины

Предполагаемое применение системы двигатель+турбонагнетатель является также основным критерием при выборе размера ротора турбины, поскольку определяет выбор между моментом на низких, средних или максимальных оборотах двигателя. При этом выборе приходится иметь дело с двумя величинами: основной размер ротора турбины и отношение площадь/радиус (A/R).

Основной размер ротора турбины

Предполагается, что основной размер ротора турбины характеризует её способность производить мощность на валу, необходимую для привода колеса компрессора при желаемом расходе воздуха. Поэтому большие турбины, вообще говоря, обеспечивают более высокие отдаваемые мощности, чем небольшие. Для простоты картины оценивать размер турбины можно по диаметру её выходного отверстия. Строго говоря, это является упрощением теории турбин, однако на практике такой подход даёт возможность оценить способность турбины обеспечить тот или иной расход.

Диаграмма диаметра выходного отверстия ротора турбины относительно расхода воздуха на впуске — не точный инструмент для выбора, но приблизительный критерий первоначального отсеивания.

Определение диаметра выходного отверстия

Разумный метод выбора ротора турбины состоит в том, чтобы проконсультироваться с источником, у которого Вы приобретаете турбокомпрессор. Конечно, при выборе будет существовать возможность допустить ошибку в ту или иную сторону. И так как выбор происходит в пределах первоначального предназначения системы турбонаддува, имеет смысл выбирать каждый раз запас в большую сторону.

Приблизительный диаметр выходного отверстия ротора турбины, требуемый для привода колеса компрессора при заданном расходе воздуха

В то время как основной размер ротора турбины является критерием расхода газа через ротор турбины, отношение А/R даёт инструмент точного выбора из диапазона основных размеров. Чтобы легко понять идею отношения А/R, представьте кожух турбины в виде конуса, обернутого вокруг вала в виде спирали. Распрямите этот конус и отрежьте небольшой кусок на некотором расстоянии от конца. Отверстие в конце конуса -выходное сечение кожуха. Площадь этого отверстия это и есть «А» в отношении A/R. Размер отверстия существенен, поскольку он определяет скорость, с который выходят отработанные газы из улитки турбины и попадают на ее лопатки. При любом заданном расходе газов для увеличения скорости их истечения требуется уменьшение площади выходного отверстия. Эта скорость имеет существенное значение для управления частотой вращения ротора турбины. Необходимо иметь в виду, что площадь выхода влияет на побочный эффект обратного давления отработанных газов и, таким образом, оказывает влияние на процессы, протекающие в камере сгорания двигателя. «R» в отношении A/R — расстояние от центра площади сечения в конусе до оси вращения вала турбины.

Определение отношения A/R

Все «А», разделенные на соответствующие им «R», дадут одинаковый результат:

где A-площадьR-радиус

«R» тоже оказывает сильное влияние на управление скоростью ротора турбины. Представьте, что кончики лопаток ротора турбины движутся с той же скоростью, что и газ, когда он попадает на лопатки. Отсюда легко понять, что чем меньше «R», тем выше частота вращения ротора турбины. Следует заметить, что увеличение «R» дает прирост момента на валу турбины для привода рабочего колеса компрессора, поскольку та же самая сила (поток выхлопных газов) прикладывается на большем плече рычага (R). Это позволяет приводить большее рабочее колесо компрессора, если этого требуют условия применения. Тем не менее, чаще всего при выборе турбины варьируют параметр «А», в то время как радиус остается постоянным.

Увеличение скорости вращения турбины, которая зависит от отношения А/R, почти всегда достигает с изменением площади выходного сечения кожуха турбины при остающемся неизменном радиусе.

Выбор, который кажется логичной отправной точкой для отношения A/R — это одно, а фактически полученный правильный результат — это совсем другое. Обычно неизбежны пробы и ошибки.

Эффект изменения отношения А/R,все прочие параметры неизменны.

Разумный выбор может быть обоснован количественным образом или, в некоторой степени, качественной характеристикой адекватности реакций турбо системы. Количественная оценка требует измерения давления в выпускном коллекторе или на входе турбины и сравнения его с давлением наддува. Результатом неправильного выбора отношения А/R может стать увеличение инерционности наддува, если отношение слишком велико. Отношение А/R может быть столь большое, что не позволит турбокомпрессору развить обороты, достаточные для достижения желаемого давления наддува. Если отношение, напротив, чрезмерно мало, реакция турбокомпрессора может быть столь быстра, что будет казаться нервной и трудной для управления. Результат проявится и в виде отсутствия мощности в верхней трети диапазона оборотов двигателя. Это будет похоже на атмосферный двигатель с небольшим карбюратором, у которого закрыта воздушная заслонка.

Разделенный выхлопной коллектор

Разделенный выхлопной коллектор позволяет импульсам выхлопных газов быть сгруппированными (или отделенными) по цилиндрам на пути к турбине. Ценная идея такого технического приёма состоит в том, чтобы донести энергию каждого импульса выхлопа к турбине нетронутой с энергией других импульсов. Это может давать ротору турбины немного больший толчок, который заставит ее вращаться. Если рассматривать случай абсолютного разделения импульсов и энергии, подводящихся по выхлопным каналам от восьмицилиндрового двигателя, то ротор турбины получит большее количество энергии, чем это необходимо почти в любой ситуации. Таким образом, разделенный выхлопной коллектор не будет давать значительного улучшения на V8 с одним турбонагнетателем. Для сравнения, четырехцилиндровый двигатель, в котором один рабочий ход происходит каждые 180° вращения коленчатого вала, нуждается во всей энергии, которую он может получить от каждого выхлопного импульса. Сохранение этих импульсов изолированными и не подверженными интерференции позволит получить некоторые улучшения.

Улитка турбины с разделенным входом теоретически дает небольшое преимущество в характеристиках, обеспечивая подачу импульсов выхлопа в плотной связке к ротору турбины. Этот эффект более заметен в случае двигателей с меньшим числом цилиндров, имеющих таким образом меньшее количество импульсов за каждый оборот двигателя

Две турбины или одна?

Существуют несколько причин для ложного предоставления о целесообразности использовании двух турбин там, где могла бы работать одна. Вероятно, наиболее популярное мифическое преимущество двух турбин взамен одной связано со снижением инерционности. Это заблуждение вообще трудно оправдать. Разделение пополам энергии выхлопа, подаваемой в каждую из двух турбин пропорционально квадрату инерции и кубу расхода газов, необязательно способствует уменьшению инерционности. Несколько турбин подразумевают большее количество мощности, которая зависит от эффективности турбокомпрессора. При прочих равных условиях, выбор турбины большой более эффективен, чем малой.

Для использования двух турбин должны существовать серьезные основания. В частности, такой вариант может быть актуальным в случае V-образных или горизонтальных оппозитных двигателей. Конструкция выпускного коллектора — один из ключей к получению большой мощности, и компоновка с двумя турбонагнетателями, вообще говоря, может сделать конструкцию более совершенной. Потери тепла в окружающую среду из перекрестной трубы в V-образных двигателях может быть значительна. Помните, что это та самая теплота, которая приводит в действие турбину.

Компоновка с двумя турбонагнетателями обычно требует двух вестгейтов. Другая, не менее важная задача — синхронизация этих двух вестгейтов, может быть достигнуто намного лучшее управление скоростью турбины при низких давлениях наддува. Стабильность давления наддува при высоких расходах газов также улучшена. Если используются внешние вестгейты, в отличии от интегрированных, фактическое проходное сечение для отработанных газов может быть увеличено, установив отдельные выхлопные трубы для вестгейтов.

Большая площадь сечения выхлопа для турбины — это всегда усовершенствование системы. Выхлопные трубы от двух турбин будут фактически всегда давать большее увеличение расхода. Например, две трубы диаметром 50 мм обеспечивают существенно большее проходное сечение, чем одна труба диаметром 75 мм.

Еще одна причина превосходства двух турбин при известных условиях то, что теплота разделяется между двумя агрегатами, позволяя каждому, работать с более низким подводом тепла. Теплота, поглощенная материалом турбонагнетателя пропорциональна температуре газов и их массовому расходу. Температура останется тот же самой, но массовый расход газа будет уменьшен вдвое. Таким образом рабочую температуру турбокомпрессора можно понизить, а его предполагаемый срок службы несколько увеличить.

Полезные детали конструкции:

Корпус турбины с жидкостным охлаждением.

Корпус турбины с жидкостным охлаждением — разновидность конструкции, которая может увеличить срок эксплуатации турбокомпрессора в среднем в два раза. Наличие потока охлаждающей жидкости существенно снижает нагрев смазочных материалов при их прохождении через подшипники. Пониженные температуры предохраняют масло от превращения в то, что называют маслом марки X в рекламе Mobil 1. Твердые отложения, накапливающиеся внутри турбокомпрессора, блокирующие, в конечном счете, поток масла и убивающие турбокомпрессор, являются страшной болезнью, названной «закоксовка среднего корпуса турбины» Жидкостно охлаждаемый корпус был создан, потому что слишком многие владельцы автомобилей не удосуживались менять масло по графику, продиктованному наличием турбокомпрессора. Как ни странно, присутствие корпуса турбины с жидкостным охлаждением не предполагает серьезное увеличение интервалов замены масла.

Поворот  улитки турбонагнетателя.

Возможность поворота одной улитки турбокомпрессора относительно другой является полезной особенностью конструкции. Хотя интегрированный весггейт предлагает ряд удобств при проектировании неспортивных систем турбонаддува, он обычно не позволяет улиткам турбокомпрессора поворачиваться на 360″ относительно друг друга. Ограничение поворота улиток может серьезно препятствовать свободе компоновки системы турбонаддува в моторном отсеке.

Соединения турбонагнетателя.

Фланцы кожуха турбины, которые соединяют турбокомпрессор с выпускным коллектором и выхлопной трубой — два наиболее вероятных места неисправностей в системе. Тепловые деформации, конструкция крепежа и прокладок — всё это нельзя сбрасывать со счетов. Вообще говоря, фланцы с большим количеством крепёжных элементов и более толстыми улитками перенесут нагрев с меньшим количеством проблем. Некоторые роторы турбины изготовлены из жаропрочных сплавов с повышенным содержанием никеля. Такие материалы дают заслуживающее внимание увеличению стойкости к высокой температуре и вследствие этого увеличивают долговечность улитке выхлопа.

Выход холодной улитки турбины почти всегда имеет соединение при помощи гибкого патрубка. Гибкость в этом соединении обычно необходима для компенсации возникающих тепловых деформаций турбокомпрессора. Системы с высоким уровнем наддува могут потребовать установки соединительного стержня на выходном патрубке для обеспечения прочности воздуховода, подверженного значительным растягивающим усилиям.

На входе улитки турбины также применяются соединения с использованием гибких патрубков. Их применение допускается в тех системах, где перед турбокомпрессором к воздуху не примешивается топливо. При расположении турбины после карбюратора (в системах с протяжкой воздуха через карбюратор), использования любых резиновых деталей между карбюратором и турбонагнетателем нужно избежать, поскольку топливо будет разрушающе воздействовать на резиновый патрубок. Патрубок большого диаметром позволяет использовать больший диаметр входа в турбину. Большой диаметр на входе обеспечивает низкие потери, а это жизненно необходимо для турбокомпрессора. Будьте уверены, что все патрубки и соединения достаточно жестки, чтобы избежать деформации от небольшого разрежения, созданного воздушным фильтром и расходомерами воздуха, если они имеются.

Выбор турбины и расчёт производительности

4.91 (98.21%) 56 голосов


remont-turbiny.ru

Конструкция турбины | ТурбоМастер

Дата публикации: 2015-04-10

Содержание

Конструкция и основные функции турбокомпрессора (ТК) не претерпели принципиальных изменений с момента его изобретения швейцарским инженером Альфредом Бюхи, предложившим идею турбонаддува в 1905 году. Турбокомпрессор, как и следует из его названия, состоит из турбины и компрессора, соединенных общим валом. Турбина, приводимая в действие отработавшими газами (ОГ), передает энергию вращения на компрессор.

В автотехнике наиболее популярны центробежные компрессоры и радиально-осевые (центростремительные) турбины, которые и являются основой большинства современных ТК.

Компрессор

Входящий в состав турбокомпрессора центробежный компрессор состоит из трех основных компонентов: колеса компрессора, диффузора и корпуса. Вращающимся колесом поток воздуха всасывается в осевом направлении, разгоняется до большой скорости и затем вытесняется в радиальном направлении. Диффузор замедляет высокоскоростной поток воздуха практически без потерь, так что и его давление, и температура возрастают. Диффузор сформирован опорным диском компрессора и частью спирального корпуса (улитки). Последний, в свою очередь, собирает истекающий поток и еще больше замедляет его до выхода из компрессора.

Основные компоненты компрессора: крыльчатка (колесо компрессора), диффузор и спиралевидный корпус. Диффузор — узкий канал, сформированный опорным диском компрессора и частью корпуса.

Характеристики компрессора

Рабочие характеристики компрессора определяются картой режимов, которая отражает зависимость между степенью повышения давления и объемным или массовым расходом. Для удобства сравнения объемный и массовый расход компрессора соотносят со стандартными условиями на входе в компрессор. Рабочая область карты для центробежных компрессоров ограничивается зонами неустойчивых режимов (слева – линией помпажа, справа – линией насыщения), а также максимально допустимой частотой вращения. Компрессор для автомобильного применения должен устойчиво работать при изменении расхода воздуха в большом диапазоне. Поэтому он должен иметь карту режимов с широкой рабочей областью.

Область помпажа

Автомобильный турбокомпрессор — агрегат, состоящий из центробежного компрессора и радиально-осевой турбины, соединенных общим валом.

Карта режимов слева ограничена линией помпажа. По сути, помпаж – это срыв потока воздуха на входе в компрессор. При слишком малом объемном расходе и слишком высокой степени повышения давления поток отрывается от входных плоскостей лопаток и нормальный процесс нагнетания нарушается. Поток воздуха через компрессор реверсируется до тех пор пока перепад давления не стабилизируется. Направление потока вновь становится нормальным, давление наддува восстанавливается и цикл повторяется. Эта нестабильность потока продолжается с фиксированной частотой. Возникающий из-за этого акустический шум известен как помпаж.

Линию помпажа смещают в область меньших объемных расходов путем применения лопаток с загнутыми назад кромками, так что рабочий диапазон расходов компрессора увеличивается. Обратный изгиб лопаток приводит к образованию длинных, постепенно расширяющихся каналов. Они замедляют скорость потока и производят меньше пограничных расслоений, чем в случае лопаток с радиальными кромками. «Улитка» собирает высокоскоростной поток и замедляет его, что приводит к росту температуры и давления.

Ширина диффузора также оказывает позитивный эффект на расположение линии помпажа. В общем случае компрессоры с диффузорами узкой конфигурации имеют более стабильную карту режимов.

Линия насыщения

Максимальный объемный расход центробежного компрессора обычно ограничивается величиной сечения на входе. Когда скорость потока на входе в колесо достигает скорости звука, дальнейшее увеличение расхода становится невозможным. Линию насыщения можно определить по круто снижающимся кривым максимальной частоты вращения компрессора в правой части карты режимов. Входное сечение компрессора может быть увеличено, а линия насыщения сдвинута в область больших расходов путем смещения передней кромки каждой второй лопатки (так называемые сплиттерные лопатки).

Когда увеличивается входной диаметр компрессора, возрастает так называемое хаб отношение ( hub ratio) — отношение между входным диаметром и диаметром колеса. Это приводит к росту максимального расхода. Из-за требований к прочности деталей и по соображениям аэродинамики увеличение хаб отношения возможно примерно до 0,8. По той же причине такие большие хаб отношения позволяют получить только относительно низкие значения степени повышения давления, которые требуются в пассажирских автомобилях.

Утоньшение лопаток и уменьшение их количества увеличивает площадь поперечного сечения на входе в колесо, так что линия насыщения отодвигается в сторону больших объемных расходов воздуха. Минимальная толщина лопаток лимитируется технологией литья и прочностными требованиями. Однако когда количество лопаток сокращается, степень повышения давления также уменьшается.

Таким образом, компрессорные колеса турбокомпрессоров пассажирских автомобилей характеризуются высоким хаб отношением и уменьшенным количеством тонких лопаток с сильным обратным загибом. Компрессор — «холодная» часть ТК, функция которой — повысить давление, а, вместе с этим, и плотность воздуха, поступающего в двигатель.

Корпуса компрессоров для коммерческих дизелей, где требуются и высокая степень повышения давления, и широкая карта режимов, часто изготавливают с рециркуляционными каналами. По каналам часть всасываемого воздуха возвращается из компрессора в основной поток на входе в него. Благодаря возникающей рециркуляции течение стабилизируется и линия помпажа смещается в сторону меньших объемных расходов. Более того, тем же путем воздух можно подвести к колесу в зоне позади ограничивающего входного сечения, так что линия насыщения сдвигается в область больших расходов.

Предельная частота вращения

Частота вращения колеса компрессора ограничивается нагрузками, которые испытывают его компоненты. Максимальная частота вращения определяется допустимой скоростью кончиков лопаток и наружным диаметром колеса. Допустимая скорость кромок лопаток обычно составляет около 520 м/с. Если не принимаются никакие меры для снижения нагрузок, увеличение скорости оборачивается сокращением срока службы.

Турбина

Турбина турбокомпрессора (ТК) состоит из турбинного колеса и корпуса. Она преобразует энергию отработавших газов (ОГ) в механическую энергию для привода компрессора. Поток ОГ несет энергию в форме высокого давления и температуры. После прохождения через турбину энергия газов (давление и температура) уменьшается. Перепад давления и температуры газов между входом и выходом из турбины преобразуется в кинетическую энергию вращения турбинного колеса.

Существуют два основных вида турбин: с осевым и радиальным потоком. В случае колес диаметром до 160 мм используются только радиальные турбины. КПД маленьких радиальных турбин выше, а стоимость изготовления при больших объемах производства существенно ниже, чем осевых. Поэтому они обычно применяются в пассажирских и коммерческих дизелях, а также в индустриальных силовых агрегатах.

В улитке радиальных (центростремительных) турбин давление ОГ преобразуется в кинетическую энергию и они с постоянной скоростью направляются с периферии на турбинное колесо. Трансформация кинетической энергии в мощность на валу происходит в турбинном колесе. Оно спроектировано так, чтобы почти вся кинетическая энергия газа преобразовалась к моменту, когда он выходит из крыльчатки.

Рабочие характеристики

Устройство крыльчатки компрессора. Сплиттерные лопатки увеличивают входное сечение компрессора. Обратный изгиб лопаток на выходе из компрессорного колеса — способ борьбы с помпажем.

Мощность турбины возрастает по мере роста перепада давления между ее входом и выходом, то есть, когда перед турбиной скапливается больше отработавших газов (ОГ). Это происходит в результате повышения оборотов двигателя или увеличения температуры газов вследствие их большей энергии.

Поведение турбинной характеристики определяется относительным сечением проточной части. Чем меньше относительное сечение, тем больше газов скапливается на входе в турбину (повышается давление перед турбиной). В результате увеличения перепада давления производительность турбины возрастает. Таким образом, с уменьшением относительного сечения давление наддува увеличивается.

Относительное сечение турбины можно легко варьировать путем замены ее корпуса. Большинство производителей турбокомпрессоров (ТК) для каждого типа турбины предлагает корпуса разных размеров. Это позволяет в широких пределах изменять давление наддува путем подбора нужного относительного сечения проточной части турбинного корпуса.

Помимо относительного сечения на массовый расход газов через турбину также оказывает влияние площадь отверстия на выходе из колеса. Механическая обработка литого турбинного колеса по контуру — трим (trim) — дает возможность регулировать площадь сечения а, следовательно, и давление наддува. Увеличение контура колеса выливается в большее проходное сечение для потока. В рамках одной серии ТК производители предлагают колеса турбин с разным тримом, которые изготовлены из одних литьевых заготовок.

В турбинах с изменяемой геометрией проходное сечение потока между каналом улитки и выходом из колеса варьируется. На входе в турбинное колесо оно изменяется с помощью подвижных управляемых лопаток или скользящего кольца, частично перекрывающего сечение.

На практике рабочие характеристики турбины ТК описываются картами, показывающими зависимость параметров потока ОГ от перепада давления на турбине. На карте турбины показаны кривые массового расхода и КПД турбины для разных частот вращения. Для упрощения карты зависимости расхода и эффективности могут быть представлены в виде усредненных кривых.

Материалы турбин

Поскольку при работе двигателя и после его останова турбина подвергается действию очень высоких температур, колесо и корпус турбины изготавливаются из материалов, обладающих высокой жаропрочностью. В общем случае крыльчатки турбин делают из сплавов на основе никеля, таких как Inconel 713 и GMR 235. Основные компоненты этих сплавов – никель и хром. В то время как GMR 235 работает в условиях температуры отработавших газов (ОГ) на входе в турбину до 850°С, Inconel 713 (73% никеля, 13% хрома) применяется при температурах свыше 1000°С.

Выбор материала для корпуса турбины также зависит от температуры. Сегодня серый чугун GGG40 со сферическим графитом (до 680°С) применяется реже. Для большинства дизельных агрегатов используется кремниево-молибденовый чугун GGG SiMo 5.1 (до 760°С) или GGV SiMo 4.5 0.6 (до 850 °С). Реже для температур ОГ до 850 °С используется высоколегированный никель-хромовый чугун GGG NiCrSi 20 2 2 (Niresist D2).

В большинстве турбокомпрессоров для бензиновых двигателей с температурами ОГ до 970°С применяется сплав GGG NiCrSi 35 5 2 (Niresist D5). Для самых высоких температур до 1050 °С, что потребуется в бензиновых двигателях ближайшего будущего, используется жаростойкая литьевая аустенитная сталь.

Турбины с двойным входом

Давление истекающих из двигателя отработавших газов (ОГ) не постоянное — оно пульсирует в соответствии с чередованием тактов выпуска в разных цилиндрах. Импульсные системы наддува используют пульсации давления ОГ, позволяющие кратковременно увеличить перепад давления на турбине. За счет роста перепада давления увеличивается КПД турбины, улучшая ее работу до тех пор пока через нее не пойдет большой, эффективный поток газов. В результате более полного использования энергии ОГ улучшаются характеристики давления наддува и, соответственно, поведение кривой крутящего момента, особенно на низких оборотах двигателя.

Для предотвращения взаимного влияния цилиндров при разных тактах впуска-выпуска они делятся на две независимые группы. Каждая группа объединяется в свой выпускной коллектор, который транслирует ОГ непосредственно на вход в турбину. В этом случае турбина с двойным входом позволяет утилизировать ОГ из двух групп цилиндров отдельно. В двигателях пассажирских автомобилей чаще используются неразделенные коллекторы и турбины с «однозаходным» корпусом. Это позволяет сделать коллектор компактнее и расположить турбину ближе к головке блока. Поскольку здесь сечение и длина газоподводящих каналов меньше, преимущества импульсного наддува нивелируются.

И все же в отдельных случаях турбины с двойным входом применяются в бензиновых моторах пассажирских автомобилей. Их преимущество — хорошая характеристика крутящего момента при низком давлении ОГ. В то же время им свойственны и недостатки – высокая термическая нагрузка разделяющей перегородки и дорогое производство маленьких корпусов с интегрированным байпасом, особенно, если в качестве материала нужно использовать литьевую сталь из-за больших температур.

Отклик

Для двигателей пассажирских автомобилей жизненно важную роль играют инерционные характеристики турбокомпрессора (ТК). Замедленная реакция на изменение положения педали акселератора, которую также называют «турбояма», часто воспринимается как фактор, снижающий управляемость автомобиля. В последние годы этот негативный эффект компенсирован применением ТК меньшего размера. У них меньше сечение проточной части и ниже инерция ротора как результат применения колес меньшего диаметра. Таким образом, при увеличении частоты вращения турбокомпрессора приходится раскручивать ротор меньшей массы. Момент инерции турбинного колеса также может быть снижен путем удаления сегментов опорного диска между лопатками. В еще большей степени динамические характеристики ТК могут быть улучшены применением турбин с изменяемой геометрией проточной части.

Оптимальные условия для потока и низкие потери тепла достигаются в интегрированных системах наддува с отлитыми заодно выпускным коллектором и корпусом турбины, что оборачивается улучшенными характеристиками отклика. Прочие аргументы за применение таких систем – сокращение веса до 1 кг, а также увеличение свободного пространства между двигателем и пассажирской кабиной, что часто жизненно необходимо по соображениям безопасности.

Керамические колеса турбин

В сравнении с металлическими колесами керамические турбинные колеса существенно легче, что улучшает характеристики отклика (чувствительность) турбокомпрессора. Современные керамические материалы позволили разработать такие колеса, пригодные для массового производства. Однако керамические материалы очень хрупкие и могут быть легко разрушены при попадании посторонних частиц. Более того, лопатки таких турбин толще и поэтому их эффективность ниже, так что они редко используются в автотехнике.

Алюминид титана имеет такую же плотность как керамика. Этот материал сравнительно менее подвержен разрушению, а лопатки такие же тонкие как металлические. Его недостаток – низкая температурная стойкость (максимум 700°С).

Типовая карта режимов компрессора. Рабочая область карты режимов ограничена линиями помпажа, насыщения и предельно допустимой частоты вращения.

Водоохлаждаемые корпуса

При разработке турбокомпрессоров (ТК) также должны учитываться аспекты безопасности. Например, в судовых моторных отсеках следует избегать горячих поверхностей из-за опасности пожара. Поэтому корпуса турбин ТК для морского применения изготавливаются с водяным охлаждением или с покрытием изолирующими материалами.

Система управления

Тяговые характеристики современных турбодвигателей должны отвечать таким же высоким требованиям, как и характеристики атмосферных моторов с идентичными мощностными параметрами. Это означает, что полное давление наддува должно быть доступно, начиная с минимально возможных частот вращения двигателя. Это, в свою очередь, может быть достигнуто только путем управления турбокомпрессором на турбинной стороне.

Байпасное регулирование на турбинной стороне

Установка байпасного клапана в турбинной части турбокомпрессора (ТК) – самый простой способ контроля давления наддува. Геометрические параметры турбины выбирают таким образом, чтобы обеспечить характеристику крутящего момента на низких оборотах, необходимую для достижения заданных динамических показателей автомобиля. При такой конструкции ТК уже незадолго до достижения максимального крутящего момента на турбину начинает поступать избыточное количество отработавших газов. Таким образом, как только номинальное давление наддува достигнуто, избыток отработавших газов направляется по байпасному каналу в обход турбинного колеса. Клапан «вейстгейт», который открывает и закрывает байпас, обычно приводится в действие пневматической камерой с подпружиненной диафрагмой, реагирующей на давление наддува. Так по мере дальнейшего увеличения оборотов двигателя давление наддува остается на неизменном уровне.

В этом, очень экономичном, решении на диафрагму камеры управления, предварительно нагруженную спиральной пружиной, воздействует давление наддува. Как только давление наддува преодолеет силу предварительного сжатия пружины, шток через рычаг открывает тарелку байпасного клапана и ОГ начинают перетекать вокруг турбины в систему выпуска.

В современных бензиновых и дизельных двигателях все чаще применяются электронно управляемые системы контроля наддувочного давления. В сравнении с чисто пневматическим регулированием, которое действует только как ограничитель давления на полной нагрузке, гибкое управление позволяет устанавливать оптимальное давление наддува в режимах частичной нагрузки. Электронное регулирование работает в соответствии с различными параметрами, такими как температура наддувочного воздуха, качество топлива и параметры опережения впрыска (зажигания). Также становится возможным кратковременный «перенаддув» при интенсивном ускорении.

Механический привод байпасной заслонки действует так же как и в описанном выше случае. Вместо полного давления наддува на диафрагму камеры управления подается модулированное управляющее давление. Оно меньше полного давления наддува и вырабатывается так называемым пропорциональным клапаном. Этим достигается то, что на диафрагму воздействует комбинация давления наддува и давления на выходе из компрессора в изменяющейся пропорции. Пропорциональный клапан управляется электроникой двигателя и срабатывает с частотой от 10 до 15 Гц. В сравнение с обычной системой управления усилие предварительного сжатия пружины существенно ниже, что позволяет осуществлять регулирование также и на режимах частичной нагрузки, то есть, при меньшем давлении наддува.

В электронных системах управления турбокомпрессоров дизельных двигателей пневмокамеры регулируются вакуумом.

Турбины с изменяемой геометрией

Байпасные системы регулирования управляют мощностью турбины, направляя часть отработавших газов (ОГ) в обход нее. Таким образом, «дармовая» энергия газов используется не полностью. Турбины с изменяемой геометрией позволяют варьировать сечение проточной части турбины в зависимости от режима работы двигателя. Это дает возможность полностью утилизировать энергию ОГ, оптимизируя конфигурацию канала, по которому ОГ попадают на турбинное колесо, для данного режима двигателя. Как результат, эффективность турбокомпрессора (ТК) и, соответственно, двигателя выше тех, что удается достичь при байпасном регулировании.

Сегодня турбины с РСА в виде подвижных направляющих лопаток (VNT, VTG, VGT) – самое передовое решение для современных легковых дизельных автомобилей. В результате непрерывной адаптации проходного сечения турбинного канала к рабочему режиму двигателя сокращаются потребление топлива и вредные выбросы. Высокий крутящий момент уже на низких оборотах и адекватная стратегия управления обеспечивают существенное улучшение динамических характеристик.

Подвижные направляющие лопатки между корпусом улитки и турбинным колесом влияют на протекание процесса восстановления давления и, таким образом, на выходные характеристики турбины. Это позволяет варьировать поток газов через турбину в диапазоне 1:3 при хороших уровнях эффективности. На низких оборотах сечение проточной части турбины уменьшается путем закрытия направляющих лопаток. Давление наддува и, следовательно, крутящий момент двигателя возрастают как результат увеличения перепада давления на входе и выходе из турбины. С повышением оборотов двигателя управляемые лопатки постепенно открываются. Требуемое давление наддува достигается при низком перепаде давления на турбине — так достигается сокращение расхода топлива. При ускорении машины с низкой скорости (оборотов двигателя) управляемые лопатки закрываются для получения максимальной энергии от ОГ. По мере увеличения скорости лопатки открываются и адаптируются к соответствующему рабочему режиму.

В настоящее время управление лопатками преимущественно электронное, с помощью вакуумно-регулируемой камеры управления и пропорционального клапана. В будущем все чаще будут применяться электрические приводы с положительной обратной связью, позволяющие реализовать точное и чрезвычайно гибкое управление давлением наддува.

Температура ОГ современных высокоэффективных дизельных двигателей может достигать 830°С. Точная и надежная работа управляющих лопаток в потоке горячих газов предъявляет высокие требования к материалам и точности допусков в конструкции турбины. Независимо от типоразмера турбокомпрессора направляющие лопатки должны иметь минимальные зазоры для обеспечения надежной работы в течение всего срока службы автомобиля. С уменьшением размера ТК относительные потери потока через турбину возрастают и ее эффективность падает. Поэтому цель многих разработок – отодвинуть эти ограничения области применения технологии VTG как можно дальше в сторону ТК малых размеров.

Альтернативное решение – турбины с регулирующим механизмом в виде подвижного (скользящего) кольца (VST-variable sliding turbine). Простота конструкции и исполнение многих функций небольшим количеством компонентов – преимущества для маленьких турбин или там, где требуется работа в условиях высоких температур ОГ. Это особенно применимо в компактных дизельных двигателях с рабочим объемом менее 1,4 л. Преимущества – высокая эффективность, низкая цена и сокращение установочных размеров. Для бензиновых моторов с высокой температурой ОГ технология VST – надежная возможность управления давлением наддува путем изменения геометрии проточной части турбины.

Прочный механизм VST противостоит высоким температурам ОГ значительно лучше, чем VTG с направляющими лопатками. Байпас, который для бензиновых двигателей необходим даже в ТК с изменяемой геометрией из-за большого диапазона изменения расхода, интегрирован в механизм управления.

Корпус турбины аналогичен турбинам с двойной улиткой (с двухканальным направляющим аппаратом). Перегородка, разделяющая каналы, не выходит на впускной фланец, а начинается внутри улитки. На низких оборотах двигателя открыт только один канал. Второй канал, который закрыт скользящим кольцом, постепенно открывается по мере увеличения оборотов. Затем скользящее кольцо приоткрывает и байпасный канал, ведущий от входа в турбину по внешнему контуру скользящего кольца к выходу из турбины. Это дополнительно увеличивает расход газов через турбину. Для регулирования сечения проточной части и открытия байпасного канала требуется всего один управляющий механизм. Могут быть использованы как пневматический, так и электронный приводы.

Узел подшипников

Ротор турбокомпрессора (ТК) вращается с частотой до 300 000 мин -1. Срок службы ТК должен соответствовать ресурсу двигателя, который может составлять 1 000 000 км пробега для коммерческого автомобиля. Только специально разработанные для ТК подшипники скольжения могут соответствовать таким жестким требованиям при приемлемой стоимости.

Опорные подшипники

В подшипнике скольжения вал вращается практически без трения на масляной пленке внутри втулки подшипника.

Масло подается в турбокомпрессор (ТК) от системы смазки двигателя. Подшипниковый узел спроектирован так, что между неподвижным корпусом и вращающимся валом расположены «плавающие» бронзовые подшипниковые втулки. Они вращаются с частотой, вдвое меньшей частоты вращения вала. Это позволяет высокоскоростным подшипникам адаптироваться таким образом, что на любых режимах работы ТК нет прямого контакта «металл-металл» между валом и подшипниками.

Кроме функции смазки масляная пленка в зазорах подшипника играет роль демпфера, который способствует стабилизации вала и турбинного колеса. Гидродинамическая несущая способность пленки и демпфирующие характеристики подшипника оптимизируются величиной зазоров. Таким образом, толщина смазывающей пленки для внутренних зазоров выбирается исходя из нагрузки на подшипник, в то время как толщина внешних зазоров определяется с учетом демпфирования подшипника. Зазоры в подшипниках составляют несколько сотых долей миллиметра. Увеличение зазоров приведет к более мягкому демпфированию и, одновременно, к снижению несущей способности подшипника.

Так называемый патрон — специальный вид опорного подшипника скольжения. Вал вращается в неподвижной целиковой втулке, снаружи которой прокачивается масло. Внешний зазор выбирается исключительно из условия демпфирования подшипника, так как патрон не проворачивается. Вытекающая из этого меньшая ширина подшипника позволяет создать более компактный ТК.

Упорный подшипник

Ни один из рассмотренных типов опорных подшипников, ни свободно плавающие втулки, ни фиксированный плавающий патрон, не воспринимают нагрузки в осевом направлении. Поскольку газы воздействуют на компрессорное и турбинное колеса в осевом направлении с разной силой, ротор турбокомпрессора (ТК) испытывает осевую нагрузку. Она воспринимается упорным подшипником скольжения с конической плоскостью (рабочей поверхностью). Два маленьких диска, закрепленных на валу, служат контактными поверхностями. Упорный подшипник фиксируется в центральном корпусе подшипников. Маслоотражающая пластина предотвращает попадание масла в зону уплотнения вала.

Слив масла

Масло подается в турбокомпрессор (ТК) при давлении примерно 4 бар. Поскольку масло сливается из турбины при меньшем давлении (самотеком), диаметр трубки для слива значительно больше, чем маслоподающей трубки. Проток масла через корпус подшипников должен быть по возможности вертикальным, сверху вниз. Сливная трубка должна выходить в картер выше уровня масла. Любое препятствие на пути слива масла оборачивается увеличением противодавления в корпусе подшипников. В этом случае масло начинает просачиваться сквозь уплотнительные кольца в компрессор и турбину.

Уплотнения

Центральный корпус подшипников должен быть уплотнен от прорыва в него горячих отработавших газов из турбины и от утечек масла из корпуса. Для этого в канавки на валу ротора, со стороны компрессора и турбины установлены разрезные кольца, аналогичные поршневым. Кольца не вращаются, а неподвижно расклинены в центральном корпусе. Это бесконтактное уплотнение, один из видов лабиринтного уплотнения. Благодаря многочисленным резким изменениям направления движения потока оно затрудняет утечку масла и пропускает в картер лишь небольшое количество отработавших газов.

Тепловая нагрузка на подшипники

Учитывая небольшое расстояние между центральным корпусом и горячим корпусом турбины, тепло может проникать в центральный корпус и нагревать масло до температуры коксования. Тогда масляный кокс мог бы осаждаться в зазорах и на поверхностях, засорять масляные каналы и нарушать работу подшипников и уплотнений. Большое количество углеводородных отложений может вызвать дефицит смазки и граничное трение, приводящие к ускоренному износу системы подшипников.

Тепловой экран и охлаждение разбрызгиванием масла<

Тепловой экран, расположенный позади опорного диска турбинного колеса, предотвращает контакт горячих отработавших газов с центральным корпусом. В некоторых конструкциях при работе двигателя масло распыляется на вал ротора через маленькое распылительное отверстие в опоре подшипника с турбинной стороны, охлаждая вал и уменьшая риск коксования.

Наивысшие температуры в центральном корпусе достигаются вскоре после останова двигателя. Горячий турбинный корпус нагревает систему подшипников, которая больше не охлаждается моторным маслом.

Термическая развязка

В расчете на термическую развязку правой подшипниковой опоры передача тепла от корпуса турбины к системе подшипников сокращается даже после того как двигатель был заглушен. Для этого систему подшипников располагают ниже точки подачи масла, так же как силовой агрегат размещают под крылом самолета. Правая подшипниковая опора больше не контактирует с горячей стенкой центрального корпуса, значит, передача тепла к системе подшипников ограничивается.

Водяное охлаждение

Бензиновые двигатели, у которых температура отработавших газов на 200-300°С выше чем у дизелей, обычно оснащаются турбокомпрессорами с охлаждаемыми центральными корпусами. При работе двигателя центральный корпус интегрируется в его контур охлаждения. После выключения двигателя остаточное тепло снимается посредством малого кольца циркуляции, которое задействуется электрическим насосом с термостатом.

Рециркуляционный клапан

В бензиновых турбодвигателях дроссельная заслонка, которая управляет нагрузкой двигателя, располагается после компрессора, во впускном коллекторе. В момент внезапного сброса газа заслонка закрывается, а компрессор из-за своей инерционности продолжает нагнетать воздух в почти замкнутый объем. Вследствие этого начался бы помпаж компрессора. Частота вращения турбокомпрессора (ТК) быстро упала бы.

Начиная с определенного давления, открывается подпружиненный клапан и направляет воздух обратно на вход в компрессор, ограничивая рост давления и исключая помпаж. Частота вращения ТК остается высокой, и давление наддува появится, как только будет задействован акселератор.

turbomaster.ru

Турбокомпрессор: устройство,принцип работы,фото,видео. | НЕМЕЦКИЕ АВТОМАШИНЫ

 

Турбина в двигателе или как бывает называют турбокомпрессов дает больше мощности агрегату. Чтоб понять как устроен и принцип работы системы, рассмотрим это все в деталях.

Немного о турбокомпрессоре

Турбокомпрессор или его ещё называют «газотурбинный нагнетатель» (Centrifugal compressors или очень популярно называть «Turbocharger») — это осевой или центробежный компрессор, что функционирует вместе с турбиной. Это конструктивный основной элемент в автомобилях с газотурбированными двигателями.

Давление во впускной системе можно повысить при помощи установки турбокомпрессора, использующего энергию отработавших газов. При его использовании масса воздуха, имеющегося в камерах сгорания, увеличивается. Механический нагнетатель не так эффективен, как турбированный компрессор газов, потому что мощность двигателя не используется для привода.

Тем не менее, после установки центробежной турбины некоторые потери мощности неизбежны. Отработавшие газы из цилиндров не находят выхода, так как турбина преграждает их путь наружу. На двигатель приходится большая нагрузка по очистке цилиндров, вследствие того, что в выпускном тракте создаётся огромное давление. На эту задачу тратится некоторая часть мощности двигателя авто. Конечно, эта потеря ничтожна в сравнении с приростом мощности двигателя объёмом в 30–40%.

После установки центробежной турбины, можно столкнуться с ещё одной проблемой, которая в обиходе называется турбояма. Выходная мощность двигателя изменяется с отставанием от смены давления отработавших газов. Главными факторами, из-за которых образуется турбояма, являются силы трения, инерционность и нагрузка турбины.

Принцип работы автомобильного турбокомпрессора

Турбокомпрессор является сложным устройством, используемым в целях увеличения мощностных характеристик двигателя благодаря большему количеству воздуха, который подается в цилиндры. Принцип работы турбокомпрессора сводится к следующему:

  • при попадании в мотор топливовоздушной смеси происходит ее сгорание, которая затем выходит через выхлопную трубу. В начале выпускного коллектора установлена крыльчатка, крепко соединенная с другой крыльчаткой, расположенной уже во впускном коллекторе;
  • поток выходящих из двигателя выхлопных газов раскручивает крыльчатку, находящуюся в выпускном коллекторе, которая в свою очередь приводит в движение крыльчатку, установленную на впуске;
  • так, в мотор поступает большее количество воздушной массы, а значит, в него подается и больше топлива. Как известно, чем больше сгорает топливной смеси, тем мощнее становится двигатель. Задача автомобильного турбокомпрессора как раз и состоит в том, чтобы поставлять в силовой агрегат больше воздуха для сжигания большего количества топлива, за счет чего и достигается значительная прибавка мощности.

Что такое турбо-яма?

Стоит добавить, что крыльчатка турбокомпрессора способна развивать до двухсот тысяч оборотов в минуту, благодаря чему данное устройство отличается большой инерционностью или, говоря иначе, имеет «турбо-яму», которая проявляется при резком нажатии на педаль газа. В этот момент крыльчатка медленно приводится в движение, и приходится некоторое время ждать, чтобы автомобиль начал набирать скорость.

Этот эффект имеет продолжительность всего несколько секунд, но, тем не менее, он не доставляет особого удовольствия при разгоне машины. На сегодняшний день производители, так или иначе, смогли устранить эффект «турбо-ямы» путем установки двух перепускных клапанов. Один предназначен для выработанных газов, задача второго состоит в том, чтобы перепускать избыток воздуха в трубопровод турбокомпрессора из впускного коллектора.

Благодаря этой системе обороты крыльчатки при сбросе газа уменьшаются в замедленном темпе, в то время как при резком нажатии на педаль акселератора происходит поступление воздушной массы в двигатель в полном объеме.

Функция турбины, настройка и ее дефекты

 

Функция турбокомпрессора заключается в том, чтобы увеличивать выходную мощность и крутящий момент двигателя. Благодаря турбине производители могут уменьшать количество рабочих цилиндров в двигателе без снижения мощности и крутящего момента.

Например, только трехцилиндровый 1,0 литровый турбомотор может выдавать мощность в 90 л.с. Добиться такой же производительности обычный бензиновый трехцилиндровый мотор без дорогостоящих модификаций не сможет ни один автопроизводитель.

Также 1,0 литровый турбированный трехцилиндровый двигатель имеет более низкий расход топлива и небольшой уровень выхлопных газов СО2.

Именно поэтому турбированные моторы стали очень распространенными в малолитражных бензиновых автомобилях за последние несколько лет.

Также все чаще стали выпускаться дизельные двигатели с двумя турбинами (Bi-Turbo), что позволяет производителям не только добиваться потрясающий мощности от дизельных автомобилей, но снижать уровень вредных веществ в выхлопе до рекордных значений.

 

В большинстве случаев работа современных турбокомпрессоров основана на тех же принципах, которые создал Швейцарский изобретатель Альфред Бучи. То есть большинство турбин в современных автомобилях работают от давления, образующего от выхлопных газах в камере сгорания двигателя.

Недавно также стали появляться турбины, которые могут работать, как от электричества, так и традиционно от газа, поступающего из выхлопной системы. Благодаря этому инженеры добились максимальной мощности и крутящего момента при небольших оборотах двигателя. Например, подобная турбо технология используется в дизельном 4,0 литровом моторе Audi V8 TDI, который устанавливается на кроссовер SQ7.


Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

 

С каждым годом во всем мире ужесточаются экологические требования к выхлопу современных автомобилей. В результате все больше новых автомобилей оснащаются турбинами. Таким образом автопроизводители пытаются выпускать автомобили, которые будут соответствовать жёстким экологическим нормам. Увы, без использования турбин в современных автомобилях добиться сокращения уровня вредных веществ в выхлопе без миллиардных инвестиций невозможно.

Виды и срок службы турбокомпрессоров

Основным недостатком работы турбины является возникающий на малых оборотах двигателя эффект «турбоямы». Он представляет собой временную задержку отклика системы на изменение оборотов двигателя. Для устранения этого недостатка разработаны различные виды турбокомпрессоров:

  • Система twin-scroll, или раздельный турбокомпрессор. Конструкция имеет два канала, которые разделяют камеру турбины и, соответственно, поток отработавших газов. Это обеспечивает более быстрое реагирование, максимальную производительность турбины, а также предотвращает перекрытие выпускных каналов.
  • Турбина с изменяемой геометрией (с переменным соплом). Такая конструкция чаще используется на дизеле. Она предусматривает изменение сечения входа в колесо турбины за счет подвижности ее лопастей. Смена угла поворота позволяет регулировать поток отработавших газов, благодаря чему происходит согласование скорости отработавших газов и рабочих оборотов двигателя. На бензиновом двигателе турбина с изменяемой геометрией часто устанавливается на спортивных автомобилях.К минусам турбокомпрессоров можно отнести и небольшой срок службы турбины. Для бензиновых двигателей он в среднем составляет 150 000 километров пробега машины. В свою очередь, ресурс турбины дизельного двигателя несколько больше и в среднем достигает 250 000 километров. При постоянной езде на высоких оборотах, а также при неправильном подборе масла сроки эксплуатации могут сократиться в два или даже в три раза.В зависимости от того, как работает турбина, на бензиновом или дизельном двигателе, можно судить о ее исправности. Сигналом о необходимости проверки узла является появление синего или черного дыма, снижение мощности двигателя, а также появление свиста и скрежета. Для профилактики неисправностей необходимо вовремя менять масло, воздушные фильтры и регулярно проходить техобслуживание.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ТУРБОНАДДУВА

1. Турбокомпрессор широко используется ввиду простоты конструкции и хороших эксплуатационных параметров. Турбонаддув позволяет увеличить мощность двигателя на 20-35%. Двигатель, вырабатывая повышенные крутящие моменты на средних и высоких оборотах, увеличивает скорость и экономичность автомобиля.
2. Турбокомпрессор в большинстве случаев не может быть причиной неисправностей двигателя, так как его работа зависит от работоспособности газораспределительной, воздушной и топливной систем.
3. Двигатель с турбокомпрессором имеет меньший выброс вредных газов в атмосферу, так как вырабатываются дополнительные выхлопные газы в двигатель. У сгораемого топлива становится меньше отходов.
4. Происходит экономия топлива на 5-20%. В небольших двигателях энергия сжигаемого топлива используется эффективней, увеличивается КПД.
5. На высокогорных дорогах такие двигатели работают более стабильно и с меньшими потерями мощности, чем их атмосферные аналоги.
6. Турбокомпрессор сам по себе является глушителем шума в системе выпуска.

О НЕДОСТАТКАХ

У турбированных двигателей кроме возникновения явлений «турбояма» и «турбоподхват» есть и другие недостатки.
Обслуживание их дороже в сравнении с «классическими». При эксплуатации приходится применять моторное масло специального назначения — его приходится регулярно менять. Двигатель с турбокомпрессором перед пуском должен несколько минут проработать на холостых оборотах. Также сразу не рекомендуется глушить мотор до остывания турбины.

Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей

На некоторые двигатели устанавливается два турбокомпрессора разного размера. Малый турбокомпрессор быстрее набирает обороты, снижая тем самым задержку ускорения, а большой обеспечивает больший наддув при высокой скорости вращения двигателя.

Когда воздух сжимается, он нагревается, а при нагревании воздух расширяется. Поэтому повышение давления от турбокомпрессора происходит в результате нагревания воздуха до его впуска в двигатель. Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо впустить в цилиндр как можно больше молекул воздуха, при этом не обязательно сжимать воздух сильнее.

Охладитель воздуха или охладитель наддувочного воздуха является дополнительным устройством, которое выглядит как радиатор, только воздух проходит как внутри, так и снаружи охладителя. При впуске воздух проходит через герметичный канал в охладитель, при этом более холодный воздух подается снаружи по ребрам при помощи вентиляторов охлаждения двигателя.

Охладитель увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух от компрессора перед его подачей в двигатель. Это значит, что если турбокомпрессор сжимает воздух под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), который является более плотним и содержит больше молекул, чет теплый воздух.
 
Турбокомпрессоры также обладают преимуществом на большой высоте, где плотность воздуха ниже. Обычные двигатели будут работать слабее на большой высоте над уровнем моря, т.к. на каждый ход поршня подаваемая масса воздуха будет меньше. Мощность двигателя с турбокомпрессором также снизится, но менее заметно, т.к. разреженный воздух легче сжимать.

В старых автомобилях с карбюраторами автоматически увеличивается подачу топлива в соответствии с увеличением подачи воздуха. В современных автомобилях происходит то же самое. Система впрыска топлива ориентируется на данные датчика кислорода в выхлопе для определения необходимого соотношения топлива и воздуха, так что система автоматически увеличивает подачу топлива при установленном турбокомпрессоре.

При установке мощного турбокомпрессора на двигатель с впрыском топлива, система может не обеспечить необходимое количество топлива — либо программное обеспечение контроллера не допустит, либо инжекторы и насос не смогут осуществить необходимую подачу. В этом случае необходимо осуществлять уже другие модификации для максимального использования преимуществ турбокомпрессора.

Схема турбины с изменяемой геометрией (VNT)

 

Она также известна под названием – трубина с переменным соплом. Данный тип турбины используется в дизельных двигателях. Девять подвижных лопастей, установленных в турбокомпрессоре, регулируют прохождение потока газов к турбине. Увеличение и блокировка потока газов достигается при помощи привода, регулирующего угол наклона девяти лопастей. Скорость потока газов и давление нагнетаемого воздуха согласуются с количеством оборотов двигателя во время изменения угла наклона лопастей. 

Следует напомнить о том, что некоторые двигатели используют несколько турбокомпрессоров. Возможно использование двух (Твин Турбо), трех или же четырёх. В таких конструкциях они устанавливаются последовательно. Первый используется при низких оборотах, а второй — при высоких. Также существует схема установки компрессоров, при которой они располагаются параллельно друг другу. Она используется на V-образных двигателях. На каждый ряд цилиндров приходится по компрессору. Бытует мнение, что один большой турбокомпрессор менее производителен, чем два маленьких.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • Mercedes-Benz Concept седан — видео трейлер
  • Бмв е90: описание,обзор,фото,видео,комплектация,характеристики.
  • Volkswagen c coupe gte: обзор,описание,фото,видео,комплектация.
  • Бмв е39: обзор,описание,фото,видео,комплектация,характеристики
  • Опель Зафира: обзор,описание,фото,видео,комплектация.
  • Какую сигнализацию лучше поставить на автомобиль с автозапуском.
  • КАК ПРОИЗВОДЯТ АВТОМОБИЛИ В ГЕРМАНИИ — немецкие авто видео.
  • Новый Audi Q2 2016-2017 описание технические характеристики фото видео
  • Volkswagen Amarok 2017 года фото видео обзор описание комплектация.
  • Как выбрать самый экономичный кроссовер по расходу топлива?
  • Новый Audi SQ5 TDI: мгновенный эффект мощности с электрическим компрессором
  • Обращение в СТО или ремонтировать самому?
  • Как завести машину в мороз: советы и решения
  • Датчик давления в шинах: описание,неисправности,виды,фото
  • Особенности выбора автомобиля Мерседес S 222 с пробегом

seite1.ru

Характеристики турбин серии IHI VF

Турбины серии IHI VF

Серия VF (VF22, VF23, VF24, VF29, VF30) являет собой серию взаимозаменяемых турбин, производимых корпорацией IHI, с идентичными подшипниками (подшипниками качения) и жидкостным охлаждением. Различаются модели диаметром сечения и крыльчаткой — за счет этого достигаются различные хар-ки воздушного потока.

VF22
VF22 имеет наибольший потенциал для увеличения пиковой мощности — до 400—450 л.с, идеальна для тех, кому нужна огромная мощность на «верхах». То есть из всех она может достигать максимального давления наддува — до 25 psi (1.72 бар). Производительность — 490 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi). Но за это надо платить — хотя благодаря подшипнику качения раскручивается она относительно легко и турбо-лаг для таких размеров минимален, на полный наддув турбина выходит ощутимо позже других турбин серии VF — примерно к 3300 об./мин. Считается, что несмотря на максимальный потенциал, VF22 — не лучший вариант для работы с наддувом более 20 psi, а также для двигателей с увеличенным рабочим объёмом (с установленным строкер-китом).

VF23
VF23 считается наилучшим компромиссом, для широкого диапазона применений — «from mild to wild», от умеренных до довольно агрессивных. VF23, как и VF22, имеет максимальный диаметр сечения турбинной (горячей) части (P20), сопряжённый с чуть меньшим сечением компрессорной (холодной) части. Потенциал у VF23 меньше, чем у VF22 — примерно до 20 psi (1.38 бар) давления наддува, примерно до 300—350 л.с., но зато и на наддув выходит раньше — в районе 3100 об./мин. Производительность — 388 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi).

VF24
VF24 выходит на наддув в районе 2900 об./мин и позволяет увеличить мощность на средних оборотах относительно штатной турбины TD04. К сожалению, давление наддува VF24 ограничено примерно 17 psi (1.17 бар). Компрессорная часть турбины такая же, как и у VF23, а турбинная меньше (P18). Турбина очень популярна на Impreza’х с автоматической трансмиссией и раллийных машинах группы N. Производительность — 425 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi).

VF23 и VF24 — хороший выбор для тех, кому нужна динамика, а не максимальная мощность.

VF26
VF26 устанавливалась на JDM Legacy B4, имеет два раздельных подшипника скольжения и небольшой размер турбинной части (B14 (P14? — прим.ред.)). Производительность — 400 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi).

VF28
VF28 устанавливалась на стандартных STi GC8F с 09/1998 до 08/1999. В смысле размера она похожа на VF23 и меньше чем VF22, VF30 и VF34. Выходит на наддув в районе 2800 об./мин. Производительность — 425 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi).

VF29
VF29 практически идентична VF24, с такими же диаметрами сечения, однако с другой компрессорной крыльчаткой. Теоретически это изменение рассматривается как улучшение, и поэтому из VF24 и VF29 обычно выбирают VF29. Производительность — 425 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi). Трубка перепускного клапана расположена в другом месте, чем на WRX.

VF30
VF30VF30 — относительно новая модель, с размером турбинной части, таким же как и у VF24 — но с большей компрессорной частью, похожей по размерам на VF22, что даёт больший по сравнению с VF24 потенциал без увеличения турбоямы. Пиковое давление наддува — в районе 22-25 psi, но достигаются они на средних оборотах, а на высоких оборотах эффективность турбины уменьшается из-за небольшого размера компрессорной части, поэтому «на верхах» потенциал у неё меньше, чем у VF22. VF30 считается хорошей турбиной для уличной езды (хорошим компромиссом между большим давлением и малой турбоямой). Однако VF30 имеет подшипник скольжения, а не качения, что снижает скорость выхода на наддув. Ставилась в качестве стандартной на STi type RA, и на STi с октября 2001 г. Лучшая универсальная турбина за свои деньги (значительно дешевле VF34). Производительность — 460 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi).

VF31
VF31 имеет очень маленький размер турбинной части (P11).

VF32
VF32 устанавливалась на JDM Legacy, шарикоподшипниковая турбина.

VF33
VF33 также устанавливалась на JDM Legacy, имеет размер турбинной части, как у VF31 (P11), и два раздельных подшипника скольжения.

VF34
VF34VF34 практически идентична VF30 — и диаметры сечений, и крыльчатки такие же. Идентична за тем исключением, что имеет, как и большинство турбин серии VF, подшипник качения, и поэтому выходит на полный наддув примерно на 250 об./мин. раньше, чем VF30 (3000 об./мин.). Производительность — 460 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi). VF34 — одна из самых новых турбин IHI и стоит значительно дороже других. Потенциал по наддуву и производительности эквивалентен VF30. Ставилась по умолчанию на STi Spec C Type RA MY02 (ревизии C).

VF35
VF35 также аналогична VF30, но имеет два отдельных упорных подшипника скольжения и ещё более уменьшенную турбинную часть (P15). По этой причине выходит на наддув очень рано, в районе 2800 об./мин. Отдачи можно ожидать в районе 250—325 л.с. Производительность — 425 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi). Устанавливается по умолчанию на новые JDM WRX Type RA.

VF36
VF36 — версия твинскрольной турбины VF37 с подшипниками качения (роликовыми), также имеет титановую турбинную крыльчатку и вал для ещё большего ускорения раскрутки. Компрессорная часть идентична VF30/34, а турбинная — твинскрольная P25 (twin scroll). Благодаря этому снижается противодавление, создаваемое парами цилиндров, и улучшается производительность на высоких оборотах. Без проблем «тянет» 400 л.с. и устанавливается на JDM Spec C с 2003-го года. Производительность — 430 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi).

VF37
VF37 аналогична VF36, но имеет подшипник скольжения. Устанавливалась на STi в 2003—2004 годах. Производительность — 430 cfm при 1.24 бар избытка (18 psi). Выходит на наддув в районе 2800 об./мин.

VF38
VF38 также является твинскрольной турбиной с титановыми крыльчаткой и валом, и уменьшенной компрессорной частью, благодаря которой раскручивается гораздо быстрее, чем VF36/37, но зато и даёт меньше мощности «на верхах». Выход на наддув демонстрировался на JDM Legacy GT и происходил на 2400 об./мин.

VF39
VF39 — обычная (не twin-scroll) турбина, используется на американских версиях STi и более новых STi 2.5, как европейских, так и американских версий. По размерам меньше, чем VF30/34. Турбинная крыльчатка — P17, диаметр 48/53 мм (внутренний/внешний), 11 лопастей. Компрессорная крыльчатка — F55, аналогична VF34 — 46.48/60 мм и 12 (6+6) лопастей. Перепускной клапан диаметра 25 мм, открывается на 2 мм на 77.7 кПа, и на 4 мм на 89.9 кПа. Популярный выбор для автокросса. Раскручивается чуть медленнее VF34, и примерно идентична ей по возможностям — чуть больше в среднем диапазоне, чуть меньше в верхнем.

VF41
Устанавливалась на JDM Forester STi (SG9), турбинная часть по размеру как у VF24 (P18), компрессорная — как у VF34. На Forester STi выходит на наддув в районе 3250 об./мин.

VF42
VF42 по размерам примерно такая же, как VF22, но твинскрольная. На подшипниках качения (роликоподшипниках), эксклюзив, устанавливалась на версии S203/S204. Компрессорная часть чуть больше, чем у VF36/37, также другая турбинная крыльчатка (больше лопастей). Соответственно, раскручивается быстрее, чем VF22, и даёт большую максимальную производительность.

VF43
VF43 устанавливалась на STi и STi Spec C с 2007 года и очень похожа на VF39, различается, по-видимому, только жёсткостью перепускного клапана — он жёстче, чем у VF39, видимо, чтобы исключить «плаванья» наддува, свойственные VF39. Имеет подшипник скольжения. Ломается не так часто, как VF39.

VF44
VF44VF44 — твинскрольная турбина на подшипнике скольжения, устанавливалась на рестайлинговых Legacy.

VF46
Что такое «5 дуг»
Фото турбины VF46VF46 устанавливалась на автомобиль Legacy 2.5 GT Spec.B (BL), выпускавшийся в ограниченном объёме. Первая в мире турбина специальной формы сечения — не окружности, а «5 дуг» (5-arc). Подходит для установки на WRX’08, Forester’08 с двигателем 2.5 л. На WRX поддерживает давление наддува до 1.25 бар (18 psi), выходит на полный наддув в районе 2900 об./мин., позволяет получить мощность двигателя в районе 320 л.с.
Для установки на все Impreza GC8/GDA/GDB с двигателем EJ20 нецелесообразна, ибо как минимум требует дополнительных переделок.

VF48
VF48VF48 — штатная для STi 2008 года. Номер запчасти — 14411-AA700. Можно ожидать мощности двигателя 350—370 л.с. Также использует конструкцию типа «5-arc». Раскручивается так же, как и VF34/35. На 2-литровые двигатели встаёт без изменений.

VF52
VF52
VF52VF52 устанавливается штатно на Impreza WRX 2009 года, и является замечательным выбором для тех, кто имеет WRX 2008 года, но не удовлетворён мощностью. Является штатной и поэтому встаёт почти без переделок (линии охлаждения и интеркулер остаются штатные, но тепловой щит, возможно, нужно будет резать из-за другой конфигурации перепускного клапана). От данной турбины можно ожидать отдачи в районе 320 л.с. Номер запчасти — 14411-AA800.

subaru-jdm.blogspot.com

Параметры характеристики турбин — Справочник химика 21


    Универсальные эксплуатационные характеристики турбин отличаются тем, что они строятся при двух параметрах—нормальной частоте вращения п и данном диаметре турбины D . [c.130]

    На характеристику турбины влияют три параметра жидкости плотность р, динамическая вязкость ц и динамическое напряжение сдвига То. [c.72]

    ПАРАМЕТРЫ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТУРБИН [c.77]

    Как уже сказано, крутящий момент и перепад давления пропорциональны плотности жидкости, вследствие чего можно считать, что этот параметр на характеристику турбины не влияет, если вместо момента и перепада давления рассматривать отношения М р и Ар/р. Что касается влияния и то опыты показали, что при плотности до 1,2 (по воде), х [c.72]

    Аппараты воздушного охлаждения в системе вакуумной конденсации водяного пара полностью определяют параметры пара на выходе из турбины, т. е. непосредственно влияют на эксплуатационные характеристики турбины. ABO рассчитаны на температуру атмосферного воздуха 28 °С и имеют высокие значения плотности теплового потока 900—950 Вт/м (табл. 1-6). [c.16]

    Формулы подобия (3-32)— (3-34) показывают, что турбины могут выполняться самых различных размеров и работать в широком диапазоне напоров, частот враш,еиия, расходов и мощности. Следовательно, для характеристики турбины данного типа нужны ка-кне-то показатели, приведенные к общим, стандартным условиям, например по напору и диаметру. Принято давать показатели турбины, пересчитанные на напор Я = 1 м и диаметр й = 1 м. Эти параметры называются приведенными (единичными) и обозначаются — приведенная частота вращения и — приведенный расход. Используя формулы пересчета (3-32) и (3-33), без учета изменения к. п. д. по заданным параметрам турбины , Я и Ь получаем  [c.77]

    Для сравнения свойств турбин различных типов удобно использовать линейные характеристики, построенные в безразмерных координатах, отнесенных к оптимальным значениям параметров (к. п. д., расход, мощность и др.). На фиг. 13-14 и 13-15 приведены относител

www.chem21.info

Характеристики паровых турбин — Энциклопедия по машиностроению XXL

Перспективны, а иногда только и возможны (при движении под водой), парогазовые турбины. Их характеристики по мере увеличения доли влаги в РТ все более приближаются к характеристикам паровых турбин. Предельная мощность термоэлектрических и химико-электрических ПЭ зависит от величины возбуждаемой в них ЭДС (iV(, = IU = 1г аЕ).  [c.85]
Таблица 2 Характеристика паровых турбин с противодавлением

Характеристики паровых турбин старых выпусков для привода крупных турбомашин (турбовоздуходувок) Таблица 14-22  [c.647]

Характеристика паровых турбин НЗЛ старых выпусков для привода турбомашин  [c.659]

Имеются ограничения по значениям Dn и От, которые взаимосвязаны балансами потоков пара и мощностей. В типовые характеристики, обобщающие результаты испытаний турбин и заводские расчеты, включены графические характеристики паровых турбин, называемые диаграммами режимов.  [c.98]

Наибольший интерес представляют энергетические характеристики паровых турбин и парогенераторов как основных агрегатов, определяющих экономичность работы всей станции. Обычно различают два вида энергетических характеристик опытные и расчетные.  [c.225]

Энергетические характеристики паровых турбин. Наиболее просто выглядит энергетическая характеристика конденсационной паровой турбины. На основе промышленных испытаний определенного числа конденсационных паровых турбин каждого типа устанавливается зависимость между общим расходом пара на турбину Г> и развиваемой ею электрической мощ-  [c.225]

Параметры основных типов котлов и паровых турбин, используемых на паротурбинных ТЭЦ, приведены в разд. 1 книги 3 настоящей справочной серии, а характеристики паровых турбин малой мощности представлены ниже (см. табл. 6.23).  [c.421]

По энергетическим характеристикам паровые турбины разделяются яа конденсационные (/() с отборами пара (Т), удовлетворяющие потребителей паром из мест отбора и электрической энергией с противодавлением (Р), удовлетворяющие потребителей паром определенного давления и электрической энергией в ограниченном количестве.  [c.379]

Характеристика паровых турбин НЗЛ старых выпусков для привода турбомашин небольшой мощности  [c.659]

Для экономической характеристики паровых турбин пользуются понятием удельного эффективного часового расхода пара  [c.126]

Характеристики паровых турбин для промышленных ТЭЦ, выпускаемых по ГОСТ 3618-58 (по данным заводов-изготовителей на 1966—1868 гг.)  [c.200]

Назначение и характеристика паровых турбин  [c.5]

Для оценки эффективности работы многоступенчатых паровых турбин кроме к. п. д. используются еще две характеристики, а именно удельный расход пара на выработку 1 кВт = m/Nj (кг/кВт) и удельный расход теплоты = Q/N-, (кДж/кВт), где = NJr, и т], — к. п. д. электрогенератора.  [c.304]

Паровая турбина в настоящ,ее время является единственным реальным тепловым двигателем, где возможно использование ядер-ной энергии. >В табл. 1.2 17] даны основные технические характеристики ЯЭУ построенных судов.  [c.7]


Паровые турбины. В уравнении движения ротора (9.13) М , у О мощность N , через которую выражается момент М , зависит от расхода пара, изоэнтропийного перепада энтальпий и КПД турбины и определяется с помощью уравнения (5.12) или (5.19). КПД турбины зависит от характеристики Y и вычисляется по формуле (9.10).  [c.328]

Поэтому при прочих равных условиях паровая турбина (а не вся паротурбинная установка ) получается меньшего размера и может быть изготовлена из более дешевых материалов, чем газовая. Отличаются и другие характеристики паровых и газовых турбин (табл. 5.1).  [c.83]

Технические характеристики паровых конденсационных турбин, выпускаемых ЛМЗ и ХТЗ, приведены в табл. 10.2, характеристики теплофикационных турбин, выпускаемых УТМЗ,— в табл. 10.3.  [c.249]

Линейные демпферы, выполняемые в виде различного типа упругих опор с линейной характеристикой (у газовых и паровых турбин, турбокомпрессоров, компрессоров, центрифуг и т.д.).  [c.54]

Серийные паровые турбины обычной теплоэнергетики как высокого, так и сверхвысокого давления рассчитаны на начальный и промежуточный перегревы пара. Реакторы с натриевым теплоносителем предоставляют возможность использования таких турбин, которая реализована на третьем блоке Белоярской АЭС, работающем с 1980 г. с реактором БН-600. Основные характеристики этого блока приведены в табл. 8.1.  [c.85]

За последние годы на кафедрах Турбостроение и Теоретические основы теплотехники Ленинградского политехнического института проводились работы по исследованию основных свойств ПГУ. Эти работы обнаружили несущественное различие между термическими эффективностями двух основных схем ПГУ. Поэтому для характеристики возможностей этих установок при современном техническом уровне показателен итоговый график, отражающий результаты исследований схем ПГУ сбросного типа с турбинным оборудованием ЛМЗ им. XXП съезда КПСС (рис. 1). Здесь по оси ординат отложена экономия топлива Апаровыми турбинами. На оси абсцисс указаны рабочие давления пара.  [c.204]

Проектирование турбинных ступеней, предназначенных для работы в условиях значительных изменений параметров рабочего тела и внешних нагрузок [11, должно базироваться на детальном знании аэродинамических характеристик решеток турбинных профилей в широком диапазоне чисел М и углов атаки. Такие данные необходимы для проектирования тяговых турбин силовых установок сухопутного и водного транспорта, регулировочных и последних ступеней паровых турбин, газовых турбин, агрегатов импульсного турбонаддува, мош,ных малооборотных дизелей и др. Однако характеристики лопаточного аппарата в области режимов, далеких от расчетного, изучены недостаточно.  [c.227]

При различных положениях дроссельной заслонки и различных расходах воздуха определяют напоры, создаваемые турбокомпрессором, и замеряют расход электроэнергии на его привод. При наличии привода от паровой турбины характеристики снимают при различных числах оборотов агрегата и различных положениях дроссельной заслонки. При этом одновременно замеряют расход пара на привод турбокомпрессора. Одновременно замеряют температуры всасываемого воздуха по ступеням и охладителям, а также температуры охлаждающей воды.  [c.309]

Питательная вода для паровых турбин— Регенеративный подогрев 13 — 159 Питательные насосы паровозные поршневые — Технические характеристики 13 —4С7 Питательные приборы на паровозах 13 — 407 Плавающие резцы — см. Резцы плавающие Плавиковый шпат 6 — 7 Плавильные агрегаты литейные 6 — 144 Плавильные печи — см. Печи плавильные Плавильные печи электрические — см. Печи электрические плавильные Плавка алюминиевых сплавов 6 — 194  [c.195]

После изложения основ теории паротурбин дан анализ основных характеристик работы паровых турбин при различных режимах, дано понятие об основных расчётах конденсаторов и регенеративной системы подогрева питательной воды. Раздел тепловых расчётов заканчивается анализом важнейших экономических вопросов, связанных с выбором основных параметров турбин.  [c.742]

Крупные технические сдвиги происходят и в водном транспорте. Увеличиваются размеры и водоизмещение кораблей, повышаются их скоростные характеристики и надежность. Водный транспорт, особенно военно-морской флот, стимулирует развитие паровых машин, использование паровых турбин [2].  [c.14]

В ЦНД мощных паровых турбин осевое смещение ротора относительно статора вследствие тепловых расширений конструкции в процессе работы может достигать 40 мм и более. Такое смещение ротора приводит к асимметрии проточной части ДРОС—явлению, присущему только очень мощным агрегатам. РК смещается от симметричного положения относительно НА в процессе работы на различную величину, при этом существенным образом изменяются характеристики ступени. Пространственная структура течения рабочего тела в каждом потоке приобретает индивидуальные особенности.  [c.62]

На турбине МЭИ проведены исследования моделей ДРОС с целью определения суммарных характеристик и оценки влияния на них режима течения и свойств рабочего тела в широком диапазоне изменения чисел Re и М, моделирующем режимы работы ступени в условиях ЦНД паровой турбины. Исследования проводились при изменении числа Re i в интервале (0,90- 2,35)10 и числа М 1 в интервале 0,45—0,85. Верхний предел значений кри-  [c.114]

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЭРОЗИИ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭРОЗИОННЫХ РАЗРУШЕНИЙ ЛОПАТОК ПАРОВЫХ ТУРБИН  [c.17]

Распространенным и дешевым материалом для отливок компрессоров и низкотемпературных паровых турбин является серый чугун. Для турбинного литья используют чугуны марок СЧ 15-32 и СЧ 28-48, механические характеристики которых указаны в табл.34.  [c.400]

Эти достоинства поршневой машины, однако, теряются при переходе к низким конечным давлениям, в области которых поршневые двигатели работают неэкономично. Кроме того, паровые поршневые машины имеют низкий механический к. п. д., не превышающий даже у хороших машин = 0,80 0,85, в то время как для паровых турбин обычными являются величины порядка >1 =0,95 0,97. Такие характеристики оправдывают применение поршневых паровых машин в следующих случаях  [c.176]

Для характеристики отдельных типов машин, выпущенных за семилетие, следует отметить компрессорные машины, нагнетатели, газовые и паровые турбины.  [c.475]

При подборе материалов для лопаток паровых турбин (при условии их удачной конструкции) не возникает проблем. Рабочая часть лопатки представляет собой в сечении криволинейный изогнутый продольно профиль, имеющий длину от 10 до 1800 мм. Как закрепленные, так и вращающиеся лопатки должны сопротивляться напряжениям, возникающим под действием пара, а вращающимся лопаткам сообщается также напряжение из-за действия центробежных сил. Нагрузка, действующая на вращающиеся лопатки со стороны пара при прохождении их через стационарные лопатки, оказывает влияние на величину возникающих циклических изгибающих напряжений, которые достигают максимума при совпадении их частоты с основной или гармонической частотой вибрации лопатки. Если это произойдет, резонансная вибрация вызывает напряжения, превышающие предел устойчивости материала, предусмотренный при изготовлении лопатки. Поэтому сопротивление усталости турбинных лопаток является такой важной характеристикой при расчетах. Если ограничения, накладываемые аэродинамикой на величину сечения, делают невозможным достижение достаточно высокой частоты для конструкции с простой лопаткой, то лопатки необходимо закреплять вместе группами. В американских конструкциях большие лопатки турбин промежуточного давления собирались в группы посредством выточек, которые стыковались с соответствующими выточками соседних лопаток и соединялись сваркой. В Великобритании большие лопатки обычно собирались в группы и сшивались проволокой. В местах, где проволока проходит через выточки, вы-штампованные и проточенные в лопатках, лопатки спаивают твердым припоем. Более маленькие лопатки соединяют на наружном ободе, изготовленном из полосового материала с отверстиями, в которых заклепывают верхние лопатки.  [c.224]

Свердловский т у р б о м о т о р н ы ii завод (ТМЗ) специализируется на выпуске теилофикадионных турбин Калужский т у р Г) и н и ы 1 3 а н о д (КТЗ) — на производстве турбин средней и мал(и1 мощности. Характеристики паровых турбин приведены в табл. 1-43, 1-44, 1-45 и 1-46.  [c.60]

Таблица IУ-4. Характеристика паровых турбин с иротивод авлением Калужского турбинного завода
Комбинированные установки с единым термодинамическим циклом применяют с целью повышения КПД установки при сохранении умеренных массогабаритньгх характеристик. Примером может служить установка М-25 накатного судна Капитан Смирнов , состоящая из ГТД легкого типа и паровой турбины, пар для которой вырабатывается утилизационным парогенератором за счет теплоты отработанных газов ГТД.  [c.8]

Одним из путей повышения экономич5ности работы тепловых электростанций при одновременном улучшении их манев ренных характеристик является разработка парогазовых циклов. Сочетание паротурбинной части установки с газотурбинной дает возможность повысить к. п. д. на 8—5% в зависимости от схемы. Первый энергоблок с парогазовым циклом мощностью 200 МВт, с высоконапорным генератором паропроизводитель-ностью 450 т/ч, паровой турбиной мощностью 150 МВт и газовой турбиной мощностью 35/45 МВт успешно эксплуатируется на Невинномысской ГРЭС.  [c.116]

Расчёт по характеристике (kv p). Допускаемое значение величины kv p KZMj j сек до 20 — подпятники гидротурбин без принудительного охлаждения до 80 — то же с принудительным охлаждением до 20—гребенчатые пяты стационарных паровых турбин  [c.647]

В связи с возможным использованием для паропроводов острого пара 12%-ных хромистых феррито-мар-тенситных сталей,в частности стали 1Х12В2МФ (ЭР1756), для литой арматуры могут быть применены упрочненные 12% -ные хромистые феррито-мартенситные стали ХИЛА и Х11ЛБ. По уровню жаропрочности эти литейные стали занимают промежуточное положение между сталями перлитного и аустенитного классов, а по окалиностойко-сти они значительно превосходят стали перлитного класса. Эти стали для литья нашли применение в конструкциях паровых турбин мощностью 200 и 300 Мет. Химический состав и механические свойства литых перлитных феррито-мартенситных и аустенитных сталей приведены соответственно в табл. 4-8 и 4-9. В этих таблицах приведены также характеристики сталей для литья, применяемых в ФРГ и США,  [c.157]

Исследование на холодном воздухе моделей ДРОС, предназначенных для работы в паровых турбинах, не позволяет получить полные характеристики исследуемых ступеней. Ряд специфических вопросов, например, влияния режимных параметров, влажности и другие целесообразно решать в опытах на натурном рабочем теле. Такие комплексные исследования модельных ступеней рационально дополняют друг друга и позволяют существенно раширить и углубить программу исследования.  [c.112]

Исследование эрозионной стойкости материалов до последнего времени производилось только экспериментальным путем, причем наиболее надежные данные были получены при исследовании материалов в натурных условиях. Применительно к лопаткам паровых турбин натурные испытания были проведены еще в тридцатых годах i[JT. 42]. Однако организация такого эксперимента весьма затруднительна. Поэтому часто используют лабораторные методы, которые весьма эффективны при определении сравнительной эрозионной стойкости различных ма-Рис. 18, Схема стенда, териалов. Ниже дается краткая / — образцы 2 еопло 3- характеристика лабораторных ме-струя водь, ли пара. иССЛеДОВаНИЙ.  [c.24]

Все разобранные схемы составлены применительно к использованию турбомашин, но с достаточным основанием могут характеризовать и установки с поршневыми двигателями или генераторами газа. Так, в схеме по рис. 1-3, е паросиловая часть установки сохранит все свои характеристики, если утилизируемые отработавшие газы будут поступать не из ГТУ, а из глушителя двигателя внутреннего сгорания. Установка с использованием в паровой турбине пара, генерируемого в зарубашечном пространстве дизеля, совершает термодинамический цикл, сходный с циклом парогазовых установок по схеме рис. 1-3, б. Камеру сгорания в схемах с предвключенными газовыми турбинами (рис. 1-3, г) можно заменить свободнопоршневыми генераторами газа.  [c.24]

Поддержание обо у ования в технически совершенном состоянии, в соответствии с их проектными характеристиками, путем надлежащего ведения эксплоатации, своевремен-него и тщательного проведения капитальных и текущих ремонтов. Вос.становление поврежденных дисков и лопаток паровых турбин элементов поверхностей нагрева котельных агрегатов дефектных трубок регенеративных подогревателей высокого давления. Сокращение сроков ремонта и простоя последних.  [c.509]

Промыииенное (технологическое) потребление тепла весьма разнообразно по своим характеристикам и по параметрам и роду теплоносителя. Для некоторых производственных процессов достаточна температура всего 25—30°, т. е. эти потребители могут пользоваться водой из обычных конденсаторов паровых турбин станций без ее дополнительного подогрева. В других случаях потребители требуют подачи им пара с давлением до 14 ат и  [c.20]

Наиболее исследованы характеристики высокотемпературной ПГУ по схеме ЦКТИ—ЛПИ [13 47 48 49]. Такая установка в простейшем варианте (рис. 29) состоит из компрессоров низкого КНД и высокого КВД давления, предвключенной паровой турбины ППТ — привода КВД, камеры сгорания КС, высокотемпературной газовой турбины ГТ с двухконтурным охлаждением, конденсационной паровой турбины КПТ, котла-утилизатора КУ и конденсатора К.  [c.58]


mash-xxl.info

X Характеристика турбины — Энциклопедия по машиностроению XXL

Ф Формы проточной части компрессора 94 турбины 185 X Характеристика компрессора 105… 110 турбины 197…208 Ч Число Маха (М) 112  [c.214]

На фиг. 92 показаны кривые ориентировочных значений коэффициентов холостого хода, определенных по тепловым характеристикам конденсационных турбогенераторов в зависимости от мощности последних. На фиг. 93 изображены ориентировочные кривые коэффициентов холостого хода X, определенных по паровым характеристикам соответственно конденсационных турбин и турбин с противодавлением, для  [c.118]


Однако сказанное здесь справедливо лишь тогда, когда гидромуфта выполнена с симметричными рабочими колесами иначе характеристика к—т), вследствие изменения формы струек потока, при новом режиме может не совпадать с новой характеристикой X—ц, которую в этом случае необходимо определять опытным путем при новом рассматриваемом режиме. С этой целью на испытательном стенде гидромуфта соединяется турбинным валом с приводным двигателем, тогда как корпус насоса, являющийся ведомой частью, соединяется с валом тормоза и нагружается тормозным моментом.  [c.93]

На графике по опытным точкам строятся расходные характеристики 1, 2, 3 rj—/(Qlj испытанных турбин при разворотах tpi, (fj и (fa- Под ними строятся соответствующие характеристики открытий 4, 5, 6 а = f Х X (Qi). Первые характеристики облекаются кривой 7-7. Определяются точки касания а, Ь, с и под ними находятся соответствующие открытия d, e,f. По последним приводится кривая оптимальных открытий 8-8.  [c.142]

Гидротрансформаторы, у которых момент Му на насосном колесе (следовательно, и X) не зависит от момента М2 и угловой скорости С02 турбинного колеса (или зависит незначительно), называются непрозрачными. Характеристика непрозрачного гидротрансформатора приведена на рис. 17.4, а. Такой гидротрансформатор не передает нагрузку с ведомого вала на двигатель. Например, если непрозрачный гидротрансформатор используется на автомобиле, то двигатель этого автомобиля будет работать на установившемся режиме независимо от дорожных условий. Двигатель с таким гидротрансформатором не чувствует дороги .  [c.250]

На фиг. 191 приведена характеристика осевого компрессора x = /(G) при 3000 об/мин. и при разной температуре воздуха на входе в компрессор /3. На этой фигуре также нанесены кривые сопротивления тракта установки при разной температуре перед турбиной со степенью регенерации AI == О и AI == 0,75. При построении кривых принято., что давление на входе в осевой компрессор р, = 1 ата.  [c.249]

В настоящее время широкое распространение нашел метод графического построения статической характеристики на базе характеристик отдельных элементов системы регулирования, снятых при различных режимах работы турбины. Такими характеристиками являются характеристики регулятора скорости, передаточного механизма и исполнительного органа. Характеристика регулятора скорости х р)= п) (рис. 4-6,а) представляет собой зависимость между частотой вращения турбины п и ходом муфты регулятора скорости X или давлением масла (воды) в импульсной линии р при гидравлической системе регулирования.  [c.124]

X. Хедленд (Англия) отметил, что вопросу сохранения рыбы в Северной Шотландии уделяется большое внимание. Для этих целей на исследовательские работы выделяются большие денежные средства. Коэффициенты смертности рыбы в Северной Шотландии намного меньше, чем в Северной Америке. Направлять усилия в решении проблемы сохранения рыбы, по мнению Хед-ленда, по-видимому, нужно на разработку более эффективных способов защиты, а не на улучшение характеристик турбин в отношении прохождения рыбы.  [c.177]

Количественной характеристикой аккумулирующей способности котла может служить динамическая постоянная аккумуляции То, определяемая из уравнения материального баланса котлоагрегата. Последнее при неизменном расходе питательной воды имеет вид AG = —d AM)ldt, где AG — дополнительный расход пара турбиной за счет аккумулирующей способности. Это уравнение можно переписать в относительных величинах = = — llGma.x)d AM)ldt, где gT = AG/Gmax. Приняв, что для небольших отклонений давления Ар справедлива зависимость AM = kAplpo, где ро — номинальное давление, получим  [c.162]


Эксплуатационные свойства гидромуфты, работающей с двигателем внутреннего сгорания (или с каиим-либо другим двигателем, крутящий момент которого изменяется с изменением числа оборотов, например, с газовой турбиной, электродвигателем и др.), определяются характером изменения скольжения или передаточного отношения между двигателем и ведомым валом при возрастании момента сопротивления на ведомом валу. В большинстве случаев моментная характеристика приводного двигателя, с которым должна работать данная гидромуфта, известна. Такая моментная характеристика представлена на рис. 27. Муфта принадлежит к семейству X, типовая характеристика Я — г) которого представлена на рис. 20. Используя уравнение (65), можно р-ассчитать для каждого режима двигателя или для каждой точки моментной характеристики Мо соответствующие величины скольжений. Рассчитываемые таким способом величины X и соответствующие величины i») или е могут быть просто взяты по диаграмме характеристики.  [c.85]

По характеристикам длительной прочности деформируемые кобальтовые сплавы типа L-605 и HS-188 превосходят их никелевые аналоги (такие, как Hasteloy X и IN-617) в температурном выражении это превосходство достигает 55 °С. Непосредственно по уровню сопротивления длительному разрушению они близки к малоуглеродистым литейным кобальтовым сплавам типа Х-45 и FSX-414. Отличаясь превосходной деформируемостью и свариваемостью, деформируемые кобальтовые сплавы находят применение в конструкции камер сгорания газовых турбин. Сплав HS-188 обладает наиболее выдающейся противоокислительной стойкостью, столь важной для деталей этой высокотемпературной зоны, и не так уж склонен к образованию фаз Лавеса, снижающих пластичность  [c.204]

Тонкие оболочки находят применение в различных областях техники в турбиностроенин, котлостроении, в строительстве резервуаров хранения жидкости и газа, в трубопроводах различных назначений. Они испытывают нормальные к внутренней поверхности давления пара, газа или жидкости (котлы, резервуары, трубопроводы, силосы, турбины и пр.). Остановимся на геометрической характеристике оболочки вращения постоянной толщины 8. Срединная поверхность такой оболочки (рис. 40) образуется вращением какой-либо меридиональной кривой АВ вокруг оси АС оболочки (ось У совмещается с осью АС оболочки ось X, к ней перпендикулярная, проведена через вершину А в плоскости чертежа). Меридиональная кривая задается зависимостью ординаты у от г  [c.72]

Г1оддерживать чистоту проточной части компрессоров, турбин и теплообменных аппаратов необходимо потому, что загрязнения вызывают ухудшение их рабочих характеристик и могут привести X снижению надежности ГТУ.  [c.171]

На турбине, работающей в системе с другими турбинами, статическая характеристика системы регулирования может быть снята только искусственно. Для этого определяют на холостом ходу зависимость перемещения X муфты центробежного регулятора скорости (или соответствующего элемента в гидродинамическом регулированин) и хода поршня сервомотора Л от изменения числа оборотов п и при параллельной работе турбины зависимость хода Z поршня сервомотора от изменения нагрузки Л, а затем графически их увязывают в четырехквадрантной диаграмме (рис, 6-34).  [c.261]

На рис. 2.1 сплошными линиями приведены кривые распределения по длине турбинной лопатки значений Р (2), Т (2), а (7), ад, (7) и Па (г7 при следующих исхедных данных п = = 10 ООО об/мин, / = 470 мм, I = = 140 мм, материал лопатки — сплав ЖС6К, характеристики которого приведены в разделе I, р = 8,2 х X 10 кгс-с см значения соответствуют t = 2000 ч. Минимальный запас прочности получился в сечениях, удаленных от корневого на 40—45% длины пера, что является  [c.301]

Следует упомянуть и о попытках применения в авиации паровых машин. Вспомним, что двигателями самолетов Можайского, Адера и Максима были паровые машины, которые при дальнейшем развитии авиации были вытеснены двигателями внутреннего сгорания. Однако в ЗО-х годах вновь возник интерес к паровым машинам и паровым турбинам. Дело в том, что паровые двигатели в принципе имеют лучшие высотные характеристики, чем двигатели внутреннего сгорания. Их высотность ограничивается лишь способностью котла поддерживать необходимое давление пара. Кроме того, паровая машина работает на топливе любого сорта. В эти годы были построены несколько авиационных паросиловых установок, в частности, поршневые машины бр. Беслер и X. Джонстона в США, и разрабатывались многочисленные проекты паротурбинных установок в Германии, США и Италии [34, с. 257—280]. Все эти работы показали, что реализовать преимущества паровых машин в приемлемом весе не удается даже на мощных установках. Основной проблемой оказалась проблема создания легкого конденсатора пара для высотных условий.  [c.110]


mash-xxl.info

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *