Турбина служит для привода компрессора (2 видео)

Для турбокомпрессоров применяется привод от паровых и газовых турбин. Турбинный привод имеет более высокий к. п. д. и особенно выгоден на химических заводах, потребляющих большое количество пара, который может быть подан в цеха и установки после пропуска через турбины ТЭЦ. Кроме того, для паровых турбин можно использовать так называемый вторичный пар, получающийся при съеме тепла реакций, охлаждении дымовых газов перед выбросом их в атмосферу и т. д.

Газотурбинный привод при наличии дешевого топлива наиболее экономичен.

Рис. Газотурбинная установка: КС- камера сгорания (газ приобретает высокую температуру и давление); 1- сопло (

газ расширяется, в результате расширения внутренняя энергия газа переходит в энергию движения — поток газа из сопел с огромной скоростью устремляется к лопаткам газовой турбины); 2 – лопатки газовой турбины; 3 – выхлопной патрубок (для отвода выхлопных газов); 4 – диск( жестко связанный с валов; 5 – вал.

Проходя через каналы, образованные лопатками, газовый поток меняет свое направление и заставляет вал с диском и лопатками вращаться

К валу с одной стороны присоединен воздушный компрессор, подающий воздух в камеру сгорания, а с другой — турбокомпрессор.

Рабочим телом в газовой турбине могут быть продукты сгорания газообразного или жидкого топлива, а также любой нагретый газ, имеющий высокую температуру (например газ, получаемый при крекинге нефти).

Газовые турбины имеют огромные скорости вращения и большие мощности при сравнительно малых размерах. В отличие от электродвигателей привод от паровых и газовых турбин не требует установки редуктора. Привод компрессора включает в себя двигатель, механизм передачи движения от двигателя к валу компрессора и аппаратуру управления. В дальнейшем под приводом компрессора будем понимать его основную часть — двигатель.

Турбокомпрессор или турбонагнетатель — устройство, предназначенное для нагнетания воздуха в двигатель с помощью энергии выхлопных газов. Основные части турбокомпрессора — турбина и центробежный насос, которые связывает между собой общая жесткая ось. Эти элементы вращаются со скоростью — около 100.000 об/мин, приводя в действие компрессор.

Рис. Турбокомпрессор состоит из следующих элементов:1- корпус компрессора;2- вал ротора; 3- корпус турбины; 4 — турбинное колесо; 5 — уплотнительные кольца; 6 — подшипники скольжения; 7 — корпус подшипников; 8 — компрессорное колесо.

Турбинное колесо вращается в корпусе, имеющем специальную форму. Оно выполняет функцию передачи энергии отработавших газов компрессору. Турбинное колесо и корпус турбины изготавливают из жаропрочных материалов (керамика, сплавы).

Компрессорное колесо засасывает воздух, сжимает его и затем нагнетает его в цилиндры двигателя. Оно также находится в специальном корпусе.

Компрессорное и турбинное колеса установлены на валу ротора. Вращение вала происходит в подшипниках скольжения. Используются подшипники плавающего типа, то есть зазор имеют со стороны корпуса и вала. Моторное масло для смазки подшипников поступает через каналы в корпусе подшипников. Для герметизации на валу устанавливаются уплотнительные кольца.

В своей работе турбокомпрессор использует энергию отработавших газов. Эта энергия вращает турбинное колесо. Затем это вращение через вал ротора передается компрессорному колесу. Компрессорное колесо нагнетает воздух в систему, предварительно сжав его.

Принцип работы простейшей газотурбинной установки (ГТУ). Воздух из атмосферы засасывается компрессором, сжимается и затем подается в камеру сгорания, куда одновременно впрыскивается топливо. Образующиеся при сгорании топлива газы поступают в турбину и приводят ее в движение. Турбина вращает компрессор и гребной винт.

Рис. . Схема простейшей газотурбинной установки: 1 — форсунка; 2 — камера сгорания; 3 — воздухопровод; 4 — неподвижные направляющие лопатки; 5 — рабочие лопатки; 6 — выхлопной патрубок; 7 — зубчатый редуктор; 8 — гребной винт; 9 — компрессор; 10 — пусковой электродвигатель

Компрессор, камера сгорания и турбина собираются в единый агрегат. Для первоначального раскручивания турбины служит пусковой электродвигатель, питающийся током от вспомогательного дизель-генератора.

Содержание

Чем отличается турбина от компрессора и что лучше?
Немного теории
Компрессор
Турбина
Что лучше турбина или компрессор?
Чем отличается турбонаддув от компрессора?
Основная функция
Описание технологии
Отличия компрессора
Преимущества и недостатки
Особенности турбины
Плюсы и минусы
Характерные поломки
Что лучше выбрать?
Рекомендации по обслуживанию
Выводы
🎥 Видео

Видео:турба или компрессор? что круче?Скачать

Чем отличается турбина от компрессора и что лучше?

Увеличение мощности автомобиля — тема не новая, но всегда актуальная. Чтобы решить эту проблему у автовладельца есть два варианта — установить компрессор или турбину. Оба устройства призваны увеличить продуктивность работы двигателя, но каждое имеет свою нюансы и особенности. Ниже рассмотрим, чем отличается турбина от компрессора и установка какого именно устройства будет нужна в конкретных случаях.

Видео:ТУРБИНА И КОМПРЕССОР. Устройство, анимация, советы эксплуатации.Скачать

Немного теории

Для начала стоит разобраться, каким именно способом увеличивается мощность силового агрегата. Сперва банальное описание, как функционирует ДВС: работает он на воздушно-топливной смеси, которая воспламеняется и сгорает в цилиндрах, обеспечивая мотор необходимой энергией для работы. Смесь состоит из двух компонентов — воздуха и топлива (дизель или бензин).

Читайте также: Компрессор для 2110 для сигнала

Для эффективного сгорания топливо-воздушной смеси в цилиндрах требуется определенное количество топлива и определенное количество воздуха. И если с подачей большего количества топлива особых проблем нет, то загнать в цилиндр больше воздуха уже не так просто.

Для решения этой задачи может использоваться турбина или компрессор, которые мы и рассматриваем в данной статье. И хотя оба этих устройства нагнетают воздух в двигатель, работают они по совершенно разным принципам.

Видео:Наддув ДВС. Как работает турбонаддув?Скачать

Компрессор

Это устройство нагнетания воздуха механического типа, оно появилось раньше турбин, но до сих пор используется как производителями автомобилей, так и тюнинговыми автосервисами. Компрессор монтируется, можно сказать, «рядом с мотором» и напрямую не вмешивается в его конструкцию.

Существует три типа компрессоров: центробежный, роторный и винтовой. Основное отличие между ними заключается в способе сжатия воздуха и его подаче на впуск двигателя.

Принцип работы центробежного, роторного и винтового компрессора

Центробежный компрессор — это крыльчатка, которая вращается с большой скоростью и нагнетает воздух в корпус компрессора. Скорость вращения может достигать 50-60 тысяч оборотов в минуту. При этом воздух, который попадает в центральную часть крыльчатки, смещается к ее краю под действием центробежной силы. В результате воздух выходит из крыльчатки с высокой скоростью, но под низким давлением. Дальше, для повышения давления воздуха используется диффузор, который состоит из расположенных вокруг крыльчатки лопаток. Эти лопатки преобразуют быстрый поток воздуха с низким давлением в медленный поток воздуха, но большим давлением. Данный тип компрессора является самым распространенным и самым эффективным.

Роторный компрессор состоит из двух кулачковых валов, которые вращаются и нагнетают воздух во впускной коллектор. Роторные компрессоры, отличаются большими размерами и располагаются непосредственно над двигателем.

Винтовой компрессор состоит из двух роторов, похожих на набор червячных передач. В результате их движения воздух оказывается между лопастями, таким образом он сжимается и подается на впуск двигателя. Винтовой ротор требует высокой точности при производстве, поэтому он достаточно дорогой.

Какой бы не была конструкция компрессора, он всегда навешивается на ременную передачу коленчатого вала, а значит для сжатия воздуха он использует энергию самого двигателя.

Плюсы компрессора:

требует минимального сервисного обслуживания;
долгий срок службы, чаще всего хватает на весь период пользования автомобилем;
нет вмешательства в строение двигателя;
не требует моторного масла для смазки;
эффективно работает на низких оборотах;

Минусы компрессора:

мощность заметно ниже, чем у турбины;

Читайте также: MPI двигатель — что это такое.

Видео:ГАЗОВАЯ ТУРБИНА || ⏱ Что это? Зачем это?Скачать

Турбина

В отличие от компрессора, турбина «встраивается» в двигатель, использует его масло и функционирует от выхлопных газов, то есть происходит «вмешательство» в систему выпуска.

Принцип работы турбины следующий: газы поступают на выпуск двигателя, далее идут на горячее колесо турбины (раскручивая его), энергия вращения передаётся на холодное колесо, которое начинает быстро вращаться и нагнетать воздух на впуск двигателя.

Плюсы турбины:

более высокая эффективность работы;
использует энергию выхлопных газов;

Минусы турбины:

эффективно работает на высоких оборотах;
присутствует так называемый турболаг или задержка между нажатием на педаль газа и увеличением мощности двигателя;
использует моторное масло для смазки, а потому двигатель требует более частой его замены;
повышенный расход масла;
недолгий срок эксплуатации, в лучшем случае — до 200 тыс. километров;
высокая стоимость ремонта;
сложности в установке;

Фактически, главный и единственный плюс турбины — это внушительное увеличение мощности двигателя, дальше идут одни минусы.

Читайте также: Что такое TSI двигатель.

Видео:Клапан турбины (актуатор). Принцип работы. Что внутри?Скачать

Что лучше турбина или компрессор?

На самом деле всё зависит от того, какой именно эффект нужен автовладельцу, а это всегда строго индивидуально. Можно подвести следующие итоги.

Турбина. Даёт огромный прирост мощности двигателя, вплоть до 40%. Актуально для ралли-заездов или для поклонников стритрейсинга. Правда, придётся серьёзно потратится, как на покупку самого устройства, так и на его монтаж, настройку и техобслуживание. Плюс нужно мириться с большим расходом масла, туролагом и частыми ремонтами.

Компрессор. Подходит водителям, которым не нужна такое внушительное повышение мощности двигателя. При этом автовладелец не хочет иметь проблем с обслуживанием оборудования, поскольку компрессор используется по принципу «поставил, настроил и забыл» — его срока эксплуатации хватит на весь период пользования машиной. Да и стоимость самого устройства в разы ниже.

Читайте также: Рейтинг винтовых компрессоров с ресивером

Видео:Турбина или Компрессор? Суперчарджер против Турбочарджера!Скачать

Чем отличается турбонаддув от компрессора?

Компрессор и турбонаддув отвечают за увеличение мощности двигателя автомобиля. Какие есть отличия у этих устройств, их преимущества и недостатки.

В последние годы отмечается тенденция, когда многие крупные автопроизводители отказываются от использования атмосферных двигателей с большим объемом, заменяя их компактными, мощными и экономичными агрегатами с турбонаддувом или компрессором. Многие покупатели не знают в чём разница этих двух технологий и не могут правильно подобрать автомобиль. Поговорим поподробнее о том, в чём же разница между компрессором и турбонаддувом.

Видео:Суперчарджер. Приводной компрессор | Science Garage На РусскомСкачать

Основная функция

Механические нагнетатели-компрессоры и турбины имеют одинаковую функцию — повышение мощности двигателя. Достигается это за счёт принудительного нагнетания под большим давлением воздуха в цилиндры, что обеспечивает одновременную отличную динамику автомобиля и его топливную экономичность. У оснащенных компрессорами и турбинами двигателей существенно увеличивается производительность, улучшается динамика, при этом не требуется ставить многолитровые моторы, достаточно агрегата в 2 литра, который будет выдавать под 250 лошадиных сил.

Основные отличия турбин и компрессоров состоят лишь в их принципе работы. Лопатки турбины установлены на выпуске, и, как только мотор заводится и работает на минимальных оборотах, наддув бездействует, лишь после 3000 оборотов двигателя начинает раскручиваться нагнетатель, который существенно увеличивает мощность мотора. А вот механический нагнетатель компрессор имеет цепной привод от коленвала, поэтому он работает сразу же, как только двигатель завелся, что исключает появление так называемой турбоямы.

Видео:Это нужно проверить прежде чем покупать новую ТУРБИНУСкачать

Описание технологии

Технология наддува и компрессоров появилась ещё в 60-х годах прошлого века, однако должной популярности она не получила. Объясняется это, в первую очередь, плохой надежностью этих узлов, а также проблемами с эксплуатацией двигателей автомобилей. Турбины, по сути, бездействовали до средних оборотов мотора, соответственно на малых скоростях отмечалась существенная нехватка мощности, что усложняло эксплуатацию автомобиля. А уже в последующем, как только турбина включалась в работу, двигатель получал дополнительную мощность, справиться с которой неопытный водитель попросту был не в состоянии.

Компрессоры использовались изначально преимущественно на британских автомобилях, увеличивая и без того мощные 8 цилиндровые двигатели, которые развивали 500 лошадиных сил и более. Мотор с таким компрессором не отличался компактными габаритами, что затрудняло его установку в подкапотном пространстве, а в последующем существенно усложнялось обслуживание автомобиля. Машину попросту не брались ремонтировать в большинстве мастерских. Поэтому любая поломка для автовладельца становилась головной болью, а машина месяцами проводила в гараже или сервисе.

Отличия компрессора

Компрессор — это механический нагнетатель, устанавливающийся непосредственно около двигателя. Он может использовать винтовой, роторный или центробежный принцип работы. Массовое распространение такие конструкции получили в 60-70-х годах, устанавливаясь на британских и американских автомобилях. Сегодня часто такие нагнетатели применяются на автомобилях Mercedes, Jaguar, Bentley, Audi и других.

Основным преимуществом компрессора является его постоянная работа, то есть мощность мотор получает во всём диапазоне оборотов, что исключает какие-либо провалы при разгоне автомобиля. Сегодня конструкция таких компрессоров была существенно улучшена, что позволило повысить их надежность и упростить обслуживание навесного оборудования.

Благодаря простой конструкции имеется возможность дополнительной установки компрессоров на уже использующиеся атмосферные агрегаты. Такой тюнинг не отличается сложностью и пользуется большой популярностью у автовладельцев, которые хотели бы увеличить мощность своего автомобиля. Можно подобрать различные по своему типу и моделям механические компрессоры, которые предназначены как для двигателей с большим объемом, так и небольших агрегатов с объёмом 1,5-1,8 литра.

Преимущества и недостатки

Двигатели, оснащённые механическими компрессорами, имеют следующие преимущества:

1. минимальный риск перегрева;

2. компрессор не требует дополнительного смазывания и охлаждения;

4. простая конструкция отличается надежностью и долговечностью.

К недостаткам компрессоров можно отнести лишь их низкую производительность. Стандартные модели позволяют повысить КПД мотора лишь на 10-15%. Только установкой мощного центробежного компрессора удаётся на 40-50% увеличить мощность двигателя. В этом плане компрессор куда хуже обычных турбин, которые способны в 2-3 раза поднять показатель КПД мотора, обеспечив даже при небольшом литраже мощность на уровне 200-300 лошадиных сил.

Видео:Турбины. Часть 1. Принципы работы компрессора, турбины, геометрии.Скачать

Особенности турбины

Турбонаддув — это высокотемпературный механический нагнетатель, который, в отличие от компрессора, работает не от коленчатого вала и ременной передачи, а получает энергию от выхлопных газов. Механизм имеет две стороны, холодную и горячую, которые как раскручивают лопатки, так и отвечают за нагнетание под давлением воздуха в мотор. По горячей стороне протекают выхлопные газы, которые заставляют вращаться по инерции холодную сторону. Крыльчатка может раскручиваться до 10 000 оборотов в минуту и более, что позволяет обеспечить максимально возможное давление на впуске и увеличение мощности двигателя.

Читайте также: Компрессор для аквариума schego m2k3

Особенностью турбины является наличие у неё системы смазки и охлаждения, которые используют масло и антифриз из мотора, что позволяет обеспечить работоспособность этого узла. Использование турбин позволяет на 40% и более повысить мощность двигателя, одновременно сохраняются отличные топливно-экономичные показатели у моторов небольшого объема. Современные турбины отличаются компактными габаритами, что позволяет с легкостью их устанавливать даже на небольшие автомобили с минимумом свободного места под капотом.

Плюсы и минусы

Несомненным преимуществом использования турбины является существенное увеличение мощности силового агрегата. Теперь с двухлитровых моторов снять 200-250 лошадиных сил и более уже не составит какого-либо труда. Даже трехцилиндровые моторы с рабочим объемом в 1 литр могут иметь мощность в 120 лошадиных сил, при этом расход топлива у них не будет превышать 4 литров на 100 километров пробега. При условии правильного выбора турбины, которая соответствует типу двигателя, можно будет гарантировать беспроблемность эксплуатации мотора, который прослужит 300 000 километров и более.

Однако недостатки установки турбины всё же имеются. К таким минусам можно отнести так называемый эффект турбоямы, когда на минимальных оборотах нагнетатель бездействует, а двигателю не хватает мощности для адекватного ускорения. К недостаткам также относится посредственная надежность турбонаддува, что объясняется повышенными нагрузками во время работы этого узла. Если появились подтёки масла по сальнику, то в скором времени потребуется полная замена турбо, а такой ремонт может по затратам потянуть на 50-70 тысяч рублей и более.

Также необходимо учитывать повышенную нагрузку на двигатель, в особенности в момент подключения турбины, что отрицательно сказывается на надежности техники. Подобное характерно для кустарного тюнинга и самостоятельной установки турбонаддува на многолитровые атмосферные моторы, которые после такого ремонта выдерживают не более 150-200 тысяч километров и далее требуют замены.

Характерные поломки

К характерным поломкам турбонаддува можно отнести подтёки масла по сальнику, что приводит к работе крыльчатки посуху и масляному голоданию, а в последующем такой нагнетатель уже не ремонтопригоден и требует замены. Также может отмечаться значительный перегрев турбины, в особенности, если проблемы с системой охлаждения отмечаются у самого двигателя. Чтобы исключить такие поломки автовладельцу необходимо поддерживать хорошее техническое состояние мотора и системы охлаждения, регулярно осматривая турбину на предмет подтёков масла.

Механические нагнетатели-компрессоры в плане поломок более надежны и могут без замены и капитального восстановления прослужить 300 000 километров и более. Только лишь при нещадной эксплуатации автомобиля на крыльчатке может отмечаться повышенный износ лопаток, что приводит к проскальзыванию наддува, а ремонт в последующем потребует замены внутренних элементов. Также может отмечаться растягивание привода, что лечится заменой ремня или цепи.

Что лучше выбрать?

Каждый автовладелец должен для себя ответить на вопрос, нужно ли ему выбирать машину с турбонаддувом или компрессором или же присмотреть более простые и надёжные варианты с атмосферными двигателями. Большинство экспертов отмечают, что надежность турбонаддува в последние годы существенно улучшилась, поэтому такие автомобили пользуются сегодня наибольшей популярностью у покупателей.

А вот компрессоры, которые широко применялись в девяностых годах прошлого века, сегодня на новых автомобилях практически не встречаются. Это можно объяснить сложностям с серьезным увеличением мощности мотора, при этом стоимость производства двигателей и самого автомобиля существенно увеличивается. Также популярностью пользуются классические атмосферные агрегаты, которые всё также надежны, но по показателям мощности и топливной экономичности уже проигрывают наддувным двигателям.

Видео:Прочарджер! Лучшее от Турбины и Компрессора!Скачать

Турбина служит для привода компрессора