4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем охлаждается турбина двигателя

Турбонаддув – принцип работы

Устройство турбины автомобиля не сложное, она состоит из:

  • Улитки компрессора, которая всасывает воздух, а затем нагнетает его в коллектор впуска;
  • Улитки, расположенной в горячей части – здесь выхлопные газы заставляют вращать турбину, после чего выбрасываются в систему отработанных газов на выход;
  • Крыльчатки компрессора, а также ее аналога в горячей части;
  • Шарикоподшипникового картриджа;
  • Корпуса, соединяющего улитки, имеющего систему охлаждения и системы подшипников.

Устройство и особенности турбины

Агрегат состоит из двух устройств — турбины и компрессора. Задача первой преобразовывать энергию выхлопных газов, а второго — подавать сжатый воздух в цилиндры. «Крыльчатки» — главные составляющие части этой системы, представляют собой два лопастных колеса (компрессорное и турбинное).

По своей сути компрессор — это насос, его единственная задача заключается в подаче сжатых атмосферных воздушных масс в цилиндры. Кислород необходим для сжигания топлива, чем больше его поступит, тем больше силовой агрегат сможет сжечь. В результате это приводит к значительному увеличению мощности движка без физического увеличения объёма или количества цилиндров. Система турбонаддува состоит из следующих компонентов:

  • корпус компрессора;
  • корпус турбины;
  • корпус подшипников;
  • компрессорное колесо;
  • турбинное колесо;
  • ось или вал ротора.

В турбонаддуве основным элементом выступает ротор, который защищается корпусом и крепится к специальной оси. И сам ротор, и корпус турбины изготавливаются из термостойких сплавов — это необходимо из-за того, что они находятся в постоянном контакте с газами высокой температуры.

Ротор и крыльчатка вращаются в разных направлениях с большой скоростью — такое решение обеспечивает их плотный прижим друг к другу. Принцип работы в следующем:

  1. Отработанные газы поступают в выпускной коллектор.
  2. Затем — в специальный канал, расположенный в корпусе нагнетателя, который выполнен в форме улитки.
  3. В «улитке» газы разгоняются до большой скорости и подаются на ротор.

Благодаря такому принципу и обеспечиваются вращение турбины. Что касается оси турбонагнетателя, то она крепится на специальных подшипниках скольжения и смазывается за счёт поступления жидкости из моторного отсека. Утечка смазочной жидкости предотвращается благодаря наличию прокладки и уплотнительным кольцам. Кроме того, дополнительную герметизацию обеспечивают смешанные и отдельные потоки отработанных газов и воздуха. Такое технологическое решение не обеспечивает гарантии в 100%, что выхлоп не попадёт в сжатый воздух, однако система этого и не требует.

Читать еще:  Двигатель 4hl1 подробные характеристики

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы системы турбонаддува заключается в следующем:

  • Отработавшие газы двигателя, проходя через турбокомпрессор, раскручивают турбинное колесо.
  • Вращение турбинного колеса передается компрессорному, поскольку они закреплены на одном валу.
  • Компрессор сжимает воздух, поступающий из воздухозаборника, и направляет его в интеркулер.
  • В интеркулере воздух охлаждается и поступает на впуск в цилиндры двигателя.

В турбокомпрессоре предусматривается возможность регулировки давления выхлопных газов на лопасти турбины с целью не допустить превышение давления наддува в системе. Это осуществляется с помощью перепускного клапана, который приводится в движение пневмо- или электроприводом. В свою очередь, управление приводом осуществляется электронным блоком управления, который считывает информацию с датчика давления.

Задержка турбокомпрессора [ править | править код ]

Задержка турбокомпрессора («турбояма») — это время, необходимое для изменения выходной мощности после изменения состояния дроссельной заслонки, проявляющееся в виде замедленной реакции на открытие дроссельной заслонки по сравнению с поведением безнаддувного двигателя. Это связано с тем, что выхлопной системе и турбонагнетателю требуется время для раскрутки, чтобы обеспечить требуемый поток нагнетаемого воздуха. Инерция, трение и нагрузка на компрессор являются основными причинами задержки турбокомпрессора.

Основные элементы системы турбонаддува

Устройство системы турбонаддува, включающей в себя турбину, во многом схоже с системой, в которой используется нагнетатель. Однако их не стоит путать. В обоих случаях речь идет о довольно сложных системах, призванных повысить эффективность работы двигателя без ощутимого увеличения расхода топлива. Главное здесь – увеличить объем подаваемого воздуха

, который идет на создание топливовоздушной смеси . Итак, в тандеме с турбиной работают следующие элементы, объединенные в единую систему:

  • Воздухозаборник, оснащенный воздушным фильтром;
  • Турбокомпрессор;
  • Интеркулер, снижающий температуру воздуху;
  • Турбина;
  • Коллекторы впускные.

В наиболее современных агрегатах также имеются дополнительные клапаны

Читать еще:  Время работы двигателя в гараже

, обеспечивающие цикличную подачу воздуха, а также поддержание оптимального давления за счет отвода излишков воздуха. В некоторых случаях турбонагнетатель оснащен аж двумя турбина. Напоминаем, что вне зависимости от количества турбин, в тандеме с ними должен работать интеркулер . Он охлаждает всасываемый воздух, тем самым повышая его плотность. В единице объема воздуха низкой плотности содержится меньше кислорода, чем в том же объеме охлажденного плотного воздуха.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

На дворе двадцать первый век, и никто уже не гонится за тем, чтобы название его легкового автомобиля было с модной в веке ХХ-м приставкой «турбо». Никто и не верит более в «магическую силу турбины» для резкого ускорения автомобиля. Смысл применения и эффективность работы системы турбонаддува всё-таки не в этом.

Разумеется, наиболее эффективен турбонаддув при его использовании на двигателях тракторов и тяжёлых грузовиков. Он позволяет добавить мощности и крутящего момента без возникновения перерасхода топлива, что очень важно для экономических показателей эксплуатации техники. Там он и используется. Нашли своё широкое применение турбосистемы также на тепловозных и судовых дизелях. И это наиболее мощные из созданных человеком турбин для дизельного двигателя.

Охлаждение сопловых и рабочих лопаток газотурбинной установки

Сопловые и рабочие лопатки, непосредственно омываемые горячими газами, практически нагреваются до температуры торможения газа. При охлаждении лопаток их температура становится меньше температуры газа. Количество теплоты, поступающего газа к лопатке, зависит от разницы их температур и коэффициента теплоотдачи.

Поступающая к лопатке теплота должна быть отведена охлаждающей средой, в качестве которой чаще всего используют воздух после компрессора. Охлаждающий воздух, проходя через специальные каналы в лопатках, нагревается, отбирая теплоту от лопатки. Нагрев воздуха зависит от его расхода, теплоемкости и количества отбираемой теплоты.

Читать еще:  Что значит переборка двигателя

Охлаждение должно обеспечивать необходимую температуру металла лопаток и ее постоянство по их поверхности.

Схемы охлаждения лопаток газовых турбин классифицируют по конструктивным признакам, термодинамическим свойствам, виду теплоносителя и др. Однако ни одна классификация не является универсальной.

Для наружного охлаждения рабочих лопаток используют три схемы. При парциальном подводе охладитель продувается через несколько сопловых каналов и рабочие лопатки охлаждаются, проходя через его поток. Охладитель можно также подводить внутри сопловых лопаток и впрыскивать в поток газа через щель в их выходной кромке. При индивидуальном наружном охлаждении рабочих лопаток, охладитель через специальные каналы впрыскивается на поверхность каждой лопатки.

При заградительном охлаждении на поверхности лопаток создается защитная пленка охладителя. Такая пленка может создаваться двумя способами: подачей охладителя через щели или отверстия либо продавливанием (эффузией) через пористое тело лопатки, изготовляемой по специальной технологии. Кроме того, для уменьшения потока теплоты в лопатку на нее наносят твердое покрытие низкой теплопроводности. Эти способы снижения потока теплоты используют как для рабочих, так и для сопловых лопаток.

Виды внутреннего воздушного проточного охлаждения определяются прежде всего конструкцией самих лопаток и направлением движения охладителя. В лопатке с дефлектором — полой тонкостенной вставкой образуются каналы для прохода охладителя, который течет в том же направлении, что и горячий газ, и выбрасывается через щель в выходной кромке лопатки. В лопатке с наружной тонкостенной гильзой также образуются каналы для прохода охладителя, который сбрасывается через выходную кромку.

В монолитной лопатке, внутри которой вблизи поверхности выполнены для прохода охладителя каналы, идущие от ее корня к вершине, охладитель течет в каналах между дефлектором и телом лопатки. В местах наибольших значений коэффициента теплоотдачи от газа к лопатке охладитель выводится на ее поверхность и создает тонкую пленку.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector