Как влияет на расход топлива турбина: Турбина влияет на расход топлива в сторону уменьшения — Stoppanic

Содержание

Турбина влияет на расход топлива в сторону уменьшения

Работа турбины двигателя в автомобиле?

Не всех автолюбителей устраивает мощность двигателя купленного транспортного средства. Но можно значительно улучшить технические и эксплуатационные характеристики автомобиля, если установить турбину с компрессором. Агрегат позволит использовать транспортное средство на полную мощность и при этом, значительно продлить срок службы основных рабочих механизмов.

Как турбина влияет на двигатель автомобиля?

Основной принцип работы двигателя автомобиля заключается в выработке энергии из топлива, которое он сжигает. Работа турбины двигателя как раз и направлена на увеличение мощности двигателя и, следовательно, повышение проходимости автомобиля. Турбина способствует нагнетанию большего количества воздуха в рабочие механизмы, что позволяет двигателю сжигать больше топлива.

Для многих автомобилистов не является секретом то, что основные технические и эксплуатационные характеристики автомобильного двигателя зависят от количества его оборотов. При этом, у рабочих механизмов с небольшим количеством оборотов более высокая тяга и наоборот. Турбокомпрессор позволяет значительно увеличить мощность двигателя, особенно на средних и высоких оборотах.

Таким образом, турбокомпрессор способствует значительному увеличению нагрузки на поршневую группу. Впрочем, это не способствует увеличению скорости автомобиля, а позволяет лишь улучшить динамику разгона. Однако работа турбины двигателя также зависит от индивидуальных особенностей автомобиля.

Из вышесказанного следует, что автомобиль с турбиной обладает значительными преимуществами перед транспортным средством без неё:

Турбина влияет на расход топлива. Транспортные средства с турбиной расходуют намного меньше топлива, чем машины без неё.
Турбина увеличивает мощность двигателя. Рабочие механизмы с установленной турбиной обладают лучшими показателями масса-мощность.
Турбина уменьшает шум при работе автомобиля. Двигатель с установленной турбиной работаем намного тише, чем аналогичный рабочий механизм без неё.

Турбина уменьшает загрязнение окружающей среды. Двигатель с турбиной способствует значительному уменьшению выброса вредных испарений в атмосферу.
Турбина оптимизирует другие важные показатели двигателя. У автомобиля с установленной турбиной на двигателе значительно улучшается крутящий момент, не переключаются передачи при передвижении в пробках и т. д.

Влияет ли турбина на расход топлива

Надеюсь эта статья будет для вас интересной!)

Мощный двигатель — это здорово! Так как повысить мощность? Очень просто — подать в цилиндры больше топливно-воздушной смеси. А еще лучше подать эту смесь под давлением. Впрыснуть топлива хоть пол ведра — это запросто. Форсунки пошире и топливный насос помощнее. А вот как быть с воздухом? Его надо чем-то сжать. Принципиально широкое распространение получили 2 типа воздушных компрессоров: механический и газотурбинный. С первым все понятно: приводится в движение от шкива коленвала. А вот 2-ой намного интересней. В нем используется давление выхлопных газов, которые вылетают в трубу и не делают никакую работу. Вот их мы и заставим сжимать воздух на впускном коллекторе. Газотурбинный компрессор называют еще просто турбиной.

Существуют несколько распространенных заблуждений о работе турбины. Назовем их мифами. Итак…

Миф №1 — турбонаддув увеличивает расход топлива
Сжигая одно и то же количество топлива, при повышенном давлении в цилиндре мы можем получить большее давление на поршень — соответственно большую механическую энергию, отправляемую на колеса. Расход у торбомотора ниже за счет большего КПД двигателя.

Миф №2 — турбонаддув можно поставить на любой двигатель
Расплата за повышение эффективности работы высока. Большие давление и температура в камере сгорания вызывают большие нагрузки на элементы камеры.
1. Клапаны
Если впускные клапаны все-таки охлаждаются холодной смесью, то выпускные не охлаждаются ни чем. Еслине принять мер, то это черевато прогаром клапанов. Клапаны для турбомотора изготавливаются из жаростойких сталей с твердосплавным напылением. Т.о. клапаны атмосферного и турбового мотора не взаимозаменяемы.

2. Донышко поршня.
Отвод тепла от поршня обычно осуществляется через поршневые кольца. На двигателях, оборудованных турбонаддувом, этого недостаточно. Поэто в данном случае применяется дополнительное охлаждение путем подачи струйки масла на обратную сторону донышка поршня. При засорении этого отверстия прогорание поршня гарантировано.

Миф №3 — турбина «включается» на 2500 оборотов в минуту.
Турбина не включается и не выключается. Она работает постоянно. Вопрос в том какое давление она создает. На холостом ходу газов мало — турбина крутится с малой скоростью и больше мешает движению выхлопных газов, чем помогает работе двигателя. При увеличении нагрузки и оборотов возрастает количество выхлопных газов и турбина дает большее давление. А почему турбина начинает «свистеть» на высоких оборотах? Значит «включилась»? А вот и нет. Свист турбины вызывается срывом воздушного потока на крыльях колеса и не является диагностическим параметром.

Основные проблемы
Скорость вращения турбины достигает 300000 оборотов в минуту. Шариковые подшипники не выдерживают таких оборотов. Поэтому применяются подшипники скольжения на основе металлографитовых втулок. Бронзовый сплав с добавкой углерода, являющегося смазкой для трущихся пар. Но и он не выдерживает эти обороты. Поэтому требуется подача масла в пару «втулка-вал». Вал «висит» не на втулке, а на маслянном клине. Толщина этого клина составляет от 0,01 до 0,02 мм. При уменьшении давления масла повышается износ, происходит увеличение зазора для масляного клина и масло попадает во впускной коллектор. Возрастает расход масла и образуется нагар во впускном коллекторе.
Это наиболее частая причина выхода из строя турбокомпрессора.
Чем лечить?
1. Применением турботаймера. После выключения зажигания двигатель работает на холостом ходу еще 3-4 минуты.

2. Подача масла в турбину после выключения зажигания с помощью маслянного электронасоса. (Применяется на автомобилях Mercedes)
3. Установка дроссельной заслонки после турбины в выпускном коллекторе. При выключении двигателя она закрывается, создавая подпор газам и турбина быстрее останавливается. (Применяется на автомобилях BMW)

Часто отказывает клапан регулировки давления наддува. Отказы делятся на два типа:
1. Постоянно открыт. Потому что прогорел. Выхлопные газы идут постоянно мимо лопаток турбины. Турбина не развивает необходимого давления. Потеря мощности. На современных автомобилях вызывает загорание лампочки «Check engine» с кодом ошибки «Недостаточное давление турбонаддува».
2. Постоянно закрыт. Причина — очень большое колтчество нагара на нем. На работе двигателя на обычных режимах не сказывается. Но при мощностной нагрузке и высоких оборотах давление наддува может превысить предельно допустимое и может произойти блокировка двигателя.

Турбояма.
При резком нажатии на педаль газа наблюдается сначала провал в мощности, пока турбина не раскрутится и только через некоторое время наблюдается подхват. Это характерно для большинства двигателей с турбонаддувом.

Сложно найти водителя, который бы не мечтал о мощном двигателе. Рев мотора и свист колес – это действительно привлекает любого автомобилиста, независимо от пола или возраста. Но опытные водители настороженно относятся к повышаемой мощности, поскольку у нее не всегда наблюдаются только положительные последствия.

Благодаря турбинным установкам, современные двигатели можно сделать сильнее и мощнее. Они будут быстрее разгоняться, на машине доступно перевозить внушительные грузы, использовать ее, как тягач и т.д. Но существует ряд других вопросов, которые вызывают подозрения в необходимости такого технического элемента на авто. Следует разобраться в них подробнее.

Распространенные заблуждения о турбинах

Далеко не все водители на самом деле понимают, что такое турбины, для чего они разрабатывались, и каким образом повлияли на современную сферу автомобилестроения. Чаще всего автомобилистами принимаются за правду следующие заблуждения:

Турбина увеличивает расход топлива. Это утверждение в корне не верное. Поскольку в поршень подается воздух и топливо под сильным давлением, и работает он намного быстрее, мощность автомобиля, равно как скоростные характеристики, повышаются за счет увеличенного КПД силового агрегата. Что касается расхода бензина, то он остается прежним, а то и вовсе уменьшается.
Есть возможность установить агрегат на любой двигатель. Технически это действительно возможно. Однако не забывайте, что каждый силовой агрегат рассчитан на определенные темпы работы. И если увеличивать давление при подаче жидкости, но оставлять остальные характеристики старыми, то это сломает силовой агрегат достаточно быстро.
Турбина запускается на высоких оборотах. На самом деле она начинает работать вместе с силовым агрегатом. На автомобилях, где она предусмотрена, запуск может осуществляться либо автоматически, либо от кнопки с панели управления.

Таким образом, сама по себе турбина не оказывает серьезного влияния на расход топлива. Этот показатель зависит от других характеристик. На нем в первую очередь сказывается модель двигателя, которая используется производителем. Второй немаловажный показатель – манера вождения. Если ездить аккуратно, стараться экономичнее использовать топливо, то никаких проблем с высоким расходом наблюдаться не будет.

На AUTO.RIA всегда можно посмотреть стоимость бензина и дизеля, в зависимости от того, на каком топливе работает ваш автомобиль. Также здесь есть расписание работы АЗС, наличие отдельных марок и другая полезная для водителей информация.

Какие преимущества есть у турбокомпрессора?

В последнее время установка турбокомпрессора запущена в активную практику. Много современных автомобилей выпускается с соответствующим агрегатом. Следует разобраться, какими именно преимуществами характеризуется турбина, и почему она стала настолько популярной:

Увеличивается мощность силового агрегата, но при этом вес автомобиля, равно как двигателя, остаются прежними. Компрессор устанавливается отдельно, выполняется из легких металлов, и если поднимает вес машины, то минимально. Но в вопросах мощности он в разы улучшает показатель;
Крутящий момент передается лучшим образом, независимо от эксплуатационных условий. Поскольку мощность в данном случае зависит от двигателя и компрессора, машины мягко преодолевают препятствия и неровности на дорогах. В особенности важным этот показатель оказался для грузовиков, поскольку именно им приходится часто преодолевать сложные участки пути;
Силовой агрегат будет одинаково работать, независимо от высоты, на которую забрался водитель. Именно поэтому большинство современных внедорожников комплектуются данным устройством;
Уменьшение расхода топлива. Компрессор улучшает процесс сгорания топлива в поршнях, что положительно сказывается на экономичности эксплуатации. Помимо экономичности турбина положительно сказывается на уровне токсичности отработанных газов. И зачастую двигатели с данными системами проходят все европейские стандарты (в Украине это обеспечивает доступную и быструю растаможку, если ввозите авто из-за границы).

Сами водители замечают, что атмосферные двигатели работают громче, если сравнивать их с турбинными аналогами. Это обусловлено стабильностью передачи горючей смеси – она всегда поступает равномерно, независимо от внешних условий.

Таким образом, если говорить о сравнении двух одинаковых марок и моделей, но в разной комплектации (одно авто оснащается атмосферным двигателем, другое – турбинным), то второй вариант будет экономичнее. Что касается сравнения разных автомобилей, то здесь необходимо принимать во внимание множество других факторов, в особенности – технические характеристики самого мотора.

Ключевые слова: стоимость бензина,дизель,турбина,расход топлива,от чего зависит,мощность,заблуждения о турбинах,высокие обороты,двигатель

Турбина и расход бензина osr 05.05.2006 — 07:48

В то время, когда включается турбина расход возрастает, значительно уменьшается либо не изменяется?

falcon4 05.05.2006 — 07:54

ЖИВИТЕЛЬНАЯ СИЛА ВОЗДУХА

Отвечаем на пять самых распространенных вопросов о компрессорах

Вспомните, как вы ощущали себя, сделав пара десятков отжиманий либо пробежав три километра кросса. Примерно то же самое испытывает двигатель вашей автомобили, в то время, когда вы едете в гору либо летите по шоссе.

Все больше современных машин приобретают живительный воздушное пространство, придающий им дополнительную силу, от турбокомпрессора. Не обращая внимания на то, что данный агрегат употреблялся в автомобильных, авиационных и других двигателях в течении практически всего нынешнего века, всего лишь около десяти лет назад турбокомпрессоры еще считались только игрушкой для экзотических и очень замечательных автомобилей.

Вместе с растущей заинтересованностью потребителя в более высокой и экономичной мощности современных машин, турбокомпрессоры доказали собственную практичность и высокую эффективность. В один момент с низкими, зализанными аэродинамическими формами кузовов современных автомобилей их двигатели стали меньше, а упор начал делаться на топливную экономичность.

Турбокомпрессор повышает действенную мощность двигателя на 20-50 процентов. Так, по окончании его установки 4-цилиндровый агрегат снабжает силовые параметры 6- а также 8-цилиндровых двигателей, и все это при сохранении высокой экономичности!

Ответим на 5 чаще всего задаваемых вопросов о турбокомпрессорах.

1. Как именно ТУРБОКОМПРЕССОР УВЕЛИЧИВАЕТ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества воздуха и смешанного с ним топлива, которое возможно подано в двигатель. В случае если требуется расширить мощность двигателя, необходимо расширить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества горючего не позволит результата до тех пор, пока не покажется достаточное для его сгорания количество воздуха, в противном случае образуется избыток несгоревшего горючего, что ведет к перегреву двигателя, что к тому же наряду с этим очень сильно дымит.

Турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя методом подачи в него нужного количества сжатого воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы горючего. Следовательно, при прошлом рабочем количестве и тех же оборотах мы приобретаем громадную мощность. Помимо этого, улучшается процесс сгорания, что разрешает расширить характеристики двигателя в широком диапазоне чисел оборотов (см.врезку).

2. КАК ТРУДИТСЯ ТУРБОКОМПРЕССОР?

Главными частями фактически любого турбокомпрессора являются турбина и центробежный воздушный насос, связанные между собой при помощи неспециализированной твёрдой оси. Оба этих элемента вращаются в одном направлении и с однообразной скоростью (причем огромной — приблизительно 100.000 об/мин!). Энергия потока отработавших газов, которая в простых двигателях не употребляется, преобразовывается тут в крутящий момент, приводящий в воздействие компрессор.

Происходит это так. Выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы подаются на крыльчатку турбины, которая преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент). Компрессор (он представляет собой похожую крыльчатку, установленную на втором финише оси) засасывает свежий воздушное пространство через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя.

Количество горючего, которое возможно смешать с воздухом, наряду с этим возможно расширить, что разрешает двигателю развивать громадную мощность.

Существует кроме этого множество вторых конструкций турбокомпрессоров.

3. НА Какие конкретно ДВИГАТЕЛИ Возможно УСТАНОВИТЬ ТУРБОКОМПРЕССОР?

Турбокомпрессором возможно оснащен любой двигатель внутреннего сгорания: дизельный, бензиновый либо трудящийся на газе, имеющий жидкостное либо воздушное охлаждение. Турбокомпрессоры употребляются как на двигателях с громадным рабочим количеством (судовых, тепловозных и стационарных), так и на двигателях грузовых и автомобилей . Кроме этого не имеет никакого значения, идет ли обращение о двухтактном либо о четырехтактном двигателе.

На данный момент фактически все громадные дизельные двигатели мощностью более 150 кВт, применяемые в индустрии, судостроении, на дорожно-строительных работах, оснащаются турбокомпрессором (время от времени кроме того несколькими).

В сфере автомобильного транспорта сейчас фактически любой дизельный двигатель мощностью более чем 80 кВт стандартно оснащается турбокомпрессором. Кроме того в секторе маленьких машин с дизельным

двигателем отмечается их распространение.

Приход турбокомпрессоров на бензиновые двигатели был более тяжёлым, но ускорился благодаря опыту их применения на кольцевых автогонках и авторалли. Расширение производства материалов, владеющих высокими температурными чертями, улучшение качества моторных масел, использование жидкостного охлаждения корпуса турбокомпрессора, электронное управление регулирующими клапанами — все это содействовало тому, что эти агрегаты стали использоваться на мелкосерийных бензиновых двигателях, что, в сочетании с электронным зажиганием и впрыском топлива, разрешило достигнуть высоких черт.

4. Испытывает недостаток ЛИ ТУРБОКОМПРЕССОР В ОБСЛУЖИВАНИИ?

Нет. Но потому, что он смазывается маслом из совокупности смазки двигателя, то неприятности с данной совокупностью отзовутся и на турбокомпрессоре. В большинстве случаев недочёт масла ведет к его выходу и сильному износу из строя.

Показателями неисправности турбокомпрессора смогут быть: уменьшенная мощность двигателя, тёмный либо синеватый дым из выхлопной трубы, повышенный расход моторного масла либо шум при работе турбокомпрессора.

Примечание. Имейте в виду, что указанные показатели не обязательно говорят о неисправности турбокомпрессора — в первую очередь необходимо проверить исправность двигателя и его навесных агрегатов.

На нормально трудящемся двигателе, что вовремя и как следует обслуживается, турбокомпрессор может безотказно трудиться в течение продолжительных лет.

Любой ремонт турбокомпрессора обязан осуществляться лишь в специальной мастерской, потому, что для этого требуются особые знания, умения и оборудование. Помимо этого, при исполнении любых работ с агрегатом должна быть обеспечена совершенная чистота, потому, что кроме того одна песчинка, попавшая в турбокомпрессор, может вывести его из строя.

5. КАК СОХРАНИТЬ ЖИЗНЬ ТУРБОКОМПРЕССОРУ?

Это весьма легко. Необходимо всего лишь направляться рекомендациям производителя автомобиля. Согласно данным одной большой аналитической компании, лишь около 30% обладателей турбированных автомобилей делают эти советы.

Исходя из этого многие неприятности с турбокомпрессором появляются лишь в следствии пренебрежения этими правилами. А они следующие:

По окончании запуска холодного двигателя по крайней мере 5 мин. не допускайте высоких оборотов, дабы позволить маслу прекрасно смазать турбокомпрессор.

Перед тем как выключать двигатель по окончании высокой нагрузки или долгой поездки, покиньте его поработать не меньше 1 60 секунд на холостых оборотах. В случае если сходу заглушить двигатель, трудящийся на высоких оборотах, турбокомпрессор будет некое время вращаться без смазки, потому, что масляный насос остановит работу. Наряду с этим повреждаются кольца и подшипники агрегата.

Помните систематично заменять масляный фильтр и моторное масло. Имейте в виду, что высокая температура, появляющаяся при работе турбокомпрессора, сокращает долговечность и эффективность масла. Исходя из этого заливайте лишь то масло, которое подходит для турбированных двигателей.

Выполняя эти правила, вы обеспечите долгую и надежную работу турбокомпрессора. Не забывайте золотое правило: заболевание легче предотвратить, чем излечить.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТУРБОКОМПРЕССОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Соотношение масса/мощность у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного.

Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.

Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором возможно лучше приспособлена к своеобразным условиям эксплуатации. Наряду с этим, к примеру, шофер тяжелого грузовика обязан будет значительно менее переключать передачи на горной дороге, и само вождение будет более мягким.

Двигатель с турбокомпрессором практически невосприимчив к большой перемене высоты, в то время как атмосферный на громадной высоте теряет мощность.

Двигатель с турбокомпрессором снабжает лучшее сгорание горючего. Подтверждением тому помогает уменьшение потребления горючего грузовиками на громадных пробегах.

Потому, что турбокомпрессор усиливает сгорание горючего, он кроме этого содействует уменьшению токсичности отработавших газов.

Двигатель, оснащенный турбокомпрессором, трудится более стабильно, чем его атмосферный аналог той же мощности, а будучи меньшим по размеру, он создаёт меньше шума. Помимо этого, турбокомпрессор играется кроме этого роль необычного глушителя в совокупности выпуска.

кварт 05.05.2006 — 08:04

3000rpm. На более низких оборотах, она никак не воздействует на динамику, помимо этого что подогревает и формирует сопротивление воздуху.

добавлено в [mergetime]1146798465[/mergetime]

также 05.05.2006 — 08:37

Особенности автомобилей с турбиной

Интересные записи

Как турбина влияет на мощность двигателя. Система турбонаддува и как она работает

Выбор правильного автомобиля как средства передвижения является важным решением. Здесь необходимо учитывать цену, потребление, комфорт, но есть и другие незаменимые факторы. Одним из таких факторов, который привлекает внимание к авто, является двигатель с турбонаддувом (турбина). Данная система помогает повысить мощность двигателя и предлагает экономию потребления топлива. Что такое турбонаддув, как турбина влияет мощность двигателя и общую производительность автомобиля – об этом расскажем в данном посте.

Содержание

Турбонаддув – что это простыми словами.
Работа турбонаддува в машине.
Влияние турбины на двигатель и производительность авто.

Что такое турбонаддув

Тот, кто работает за рулем, даже если он не очень осведомлен в механике, имеет острое представление о том, как работает машина. Мощность, измеряемая в лошадиных силах, является способностью двигателя превращать топливо в движение и скорость. А это и есть тот значимый элемент, когда речь идет об эффективной, качественной и экономичной работе автомобиля.

На практике это выглядит так: каждая быстрая машина – мощная, но не всякая мощная – быстрая. Это связано с тем, что чем тяжелее транспортное средство, тем больше силы оно использует для движения.

Турбонаддув (система двигателя внутреннего сгорания на основе турбокомпрессора, или турбины) – это способ повысить мощность двигателя, используя компрессор для вытягивания и сжатия большего количества воздуха в камеру сгорания, увеличивая мощность сгорания топлива и, следовательно, увеличивая скорость передвижения авто, вне зависимости от его веса.

Как работает турбонаддув в машине

Двигатель с турбонаддувом состоит из двух частей – выпускного коллектора и турбокомпрессора. Первый отвечает за сбор газов из каждого цилиндра, которые будут поступать в выхлопную систему и выбрасываться в атмосферу.

Турбина собирает воздух, который, в свою очередь, приводит в движение винт, производя прохладный, чистый воздух. Этот воздух передается в компрессор, который уплотняет его и направляет в радиатор промежуточного охладителя, тем самым, охлаждая воздух. Таким образом, большее количество воздуха проходит через цилиндры и попадает в зону сгорания.

Схема работы турбонаддува

Двигатель работает на взрыве, а это значит, что ему нужен огонь, верно? То есть: тепло + топливо + кислород (газы, собираемые из выхлопных газов). Чем больше воздуха в системе, тем больше возможностей сжигать бензин и вырабатывать больше энергии. Прелесть в том, что он создает действенный круг, в котором тот самый газ, генерируемый двигателем (посредством взрывов), становится силой, приводящей в движение турбо систему.

Как турбина влияет на производительность автомобиля

После теоретической части следует объяснить, как турбина влияет на мощность двигателя и производительность автомобиля. Самым большим преимуществом турбины является экономный расход топлива. Но чтобы добиться такой экономии, водителю также необходимо внести свой вклад, научившись управлять своим транспортным средством безопасно, с наименьшим количеством тормозов и внезапным ускорением.

Помимо экономного расхода топлива, турбина помогает снизить выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду. И, конечно же, с турбиной производительность авто будет на высоте (из-за нехватки кислорода транспортные средства теряют около 25% своей мощности). Двигатели с турбонаддувом повторно используют выхлопные газы.

Турбонаддув сегодня признан самым действенным механизмом усиления мощности двигателя внутреннего сгорания без увеличения частоты оборота его коленчатого вала и рабочего объема цилиндров. Система с турбонаддувом используется на бензиновых и дизельных двигателях, однако её максимальная действенность доказана на дизельных двигателях за счет высокой степени сжатия в двигателе и относительно невысокой частоты оборота коленчатого вала. В бензиновом двигателе турбонаддув может вызвать эффект детонации по причине резкого увеличения частоты оборотов двигателя, а также высокой температуры отработанных газов и сильного нагрева турбины.

Читайте также: Для чего в автомобиле нужна турбина. Правила эксплуатации турбины.

Повышенный расход топлива

Внимание! В случае когда двигатель работает нестабильно, для начала устраните его очевидные неисправности, а уж затем приступайте к данному пункту. В противном случае Ваши действия не принесут пользы.

Итак, если у Вас есть сомнения относительно расхода топлива — рекомендуем перед поездкой на СТО измерить его в «эталонных» условиях: на ровной трассе в безветренную погоду при скорости 90 км/час (чтобы свести к минимуму внешние воздействия). Для этого:

Подгадайте длительную поездку минимум 100км ,
Заправьте полный бак до отстрела, обнулите дневной счётчик спидометра, и — в путь!
Под конец поездки, или при необходимости чем больше километраж, тем точнее будет измерение , снова заправьте полный бак на проверенной АЗС желательно на той где заправлялись первый раз и Вы узнаете количество потраченного горючего (оно будет равно объёму, который залили во время второй заправки).
Поделите объем затраченного топлива на пройденный путь (по показаниям счётчика спидометра), умножьте результат на 100 и получите реальный расход топлива на 100 км.

Обратите внимание: реальный пробег может отличаться от показаний спидометра из-за его неисправности, или вследствие колёс нештатного диаметра. Чтобы избежать ошибки лучше включить на смартфоне GPS-навигатор и затем сравнить показания. В случае расхождения вычислите коэффициент поправки, с помощью которого в будущем сможете корректировать пройденный путь.

Для уверенности лучше произвести такой же замер повторно, и, в случае повышенного расхода топлива, проверить авто на «основные причины расхода топлива», перечисленные ниже. Начните с тех, которые сможете определить самостоятельно, а за помощью с остальными обращайтесь на СТО с соответствующим оборудованием, либо воспользуйтесь нашей онлайн диагностикой неисправностей дизельного двигателя.

© Свидетельство про регистрацию авторского права на произведение №78880 от 08.05.2018

чего все боятся и как избежать проблем :: Autonews

Автопроизводители в последние годы все активнее переходят на турбированные двигатели: с одной стороны давят экологи, которые постоянно ужесточают нормы по выбросам, а с другой — конкуренты. Современный автомобиль должен быть не только мощным и быстрым, но еще и экономичным, чего атмосферные двигатели предложить уже не в состоянии.

В России переход на турбированные моторы многими автомобилистами воспринимается болезненно: такие двигатели более требовательны к качеству топлива, их нужно чаще обслуживать и, в конце концов, они сложнее и дороже в ремонте. Особенно это касается малообъемных двигателей с высоким КПД — современные технологии позволяют снять с мотора объемом 1,4-1,5 л до 200 лошадиных сил. У наддувного агрегата, безусловно, есть масса преимуществ, но важно помнить о нюансах его эксплуатации, чтобы избежать проблем.

Почему турбированные моторы считаются менее надежными?

Турбина под капотом уже давно не повод автоматически считать малообъемный мотор ненадежным. Часто наддувные двигатели выхаживают без серьезного ремонта такой же ресурс, что и атмосферники. Проблема — в феномене Low Speed Pre Ignition (LSPI), то есть преждевременном воспламенении смеси в цилиндре. Эффект изучают на разных уровнях более 15 лет — по сути это главный «ограничитель» удельной мощности современных моторов с турбиной.

Чем опасно преждевременное воспламенение?

Чаще всего проблема касается двигателей с непосредственным впрыском топлива, причем она может возникать не только на высоких оборотах, когда мотор фактически работает на пределе, но и в обычных условиях эксплуатации. Инженеры определили три этапа LSPI: предварительное зажигание в цилиндре, последующее распространение пламени и индуцированный суперстук в несгоревшей топливно-воздушной смеси. Все это приводит к повышенным нагрузкам на блок цилиндров и, как следствие, ведет к преждевременному выходу из строя. Чаще всего ломаются поршни — а это долгий и дорогостоящий ремонт.

Как решить проблему?

Советы вроде «не крутите мотор до отсечки» и «переключайтесь на низких оборотах» явно не панацея от LSPI. Эта проблема может возникнуть даже у самых аккуратных и неторопливых автомобилистов: не редки случаи, когда поршни ломались даже на трассе при движении с равномерной скоростью. Над решением феномена преждевременного воспламенения смеси в цилиндре работают инженеры ведущих автопроизводителей по всему миру. Преуспел в этом направлении и концерн General Motors, специалисты которого пришли к выводу, что необходимо экспериментировать в том числе с моторным маслом: именно правильно подобранное масло сможет снизить вероятность возникновения LSPI. В результате после многочисленных тестов GM начал использовать в своих моторах новый стандарт масла Dexos1 — GEN2.

Какое масло подходит под этот стандарт?

Сразу после разработки новой спецификации специалисты компании Motul изменили формулу моторного масла из флагманской линейки продуктов 8100 ECO-lite 5W30 в соответствии с новыми требованиями. Кроме того что масло Motul помогает снизить риск возникновения LSPI, оно еще уменьшает расход топлива и снижает уровень токсичности отработанных газов, что тоже очень важно. Моторное масло Motul ECO-lite 5W30 подходит для всех турбированных бензиновых двигателей.

Как влияет турбина на расход топлива — Финансовая жизнь

Турбина и расход бензина osr 05.05.2006 — 07:48

В то время, когда включается турбина расход возрастает, значительно уменьшается либо не изменяется?

falcon4 05.05.2006 — 07:54

QUOTE

ЖИВИТЕЛЬНАЯ СИЛА ВОЗДУХА

Отвечаем на пять самых распространенных вопросов о компрессорах

Ответим на 5 чаще всего задаваемых вопросов о турбокомпрессорах.

1. Как именно ТУРБОКОМПРЕССОР УВЕЛИЧИВАЕТ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ?

2. КАК ТРУДИТСЯ ТУРБОКОМПРЕССОР?

Существует кроме этого множество вторых конструкций турбокомпрессоров.

3. НА Какие конкретно ДВИГАТЕЛИ Возможно УСТАНОВИТЬ ТУРБОКОМПРЕССОР?

двигателем отмечается их распространение.

4. Испытывает недостаток ЛИ ТУРБОКОМПРЕССОР В ОБСЛУЖИВАНИИ?

5. КАК СОХРАНИТЬ ЖИЗНЬ ТУРБОКОМПРЕССОРУ?

ПРЕИМУЩЕСТВА ТУРБОКОМПРЕССОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Соотношение масса/мощность у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного.

Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.

кварт 05.05.2006 — 08:04

добавлено в [mergetime]1146798465[/mergetime]

также 05.05.2006 — 08:37

Источник: teron.ru

Особенности автомобилей с турбиной

Интересные записи

Выбираем современный двигатель: почему турбо лучше, чем обычный?

       Новые автомобили все реже оснащаются двигателями без наддува, благо турбины позволяют развивать большую мощность при малом объеме. Российские водители, тем не менее, относятся к турбомоторам с опаской. И очень зря.

Турбированные и атмосферные двигатели — в чем разница?

Разница в том, каким образом в цилиндры двигателя поступает воздух.

Атмосферный мотор

Воздух идет сам туда, где ниже давление. У атмосферного мотора воздух идет в цилиндры под действием создаваемого на такте впуска разрежения — поршень опускается и втягивает за собой воздух. Проще не бывает.

Наддувный мотор

Чтобы нагнать в цилиндры больше воздуха, в помощь разнице давлений приходит принудительный наддув. Грубо говоря, на впуске ставят «большой вентилятор». О конструкции таких систем поговорим вкратце чуть ниже.

Зачем двигателю нужен наддув?

Чтобы повысить мощность двигателя, нужно сжечь в нем больше топлива — зависимость простая. А вот чтобы сжечь больше топлива, нужно подать в цилиндры много воздуха, почти по кубометру на каждый литр бензина. Вопрос лишь в том, как заставить его это сделать? Основных способов два:

Увеличить объем. Это напрашивается само собой, и долгое время конструкторы шли этим путем: увеличивали количество цилиндров, их объем и конфигурацию. Так появились авиационные W12 и V16 с рабочим объемом в сотню литров с гаком и американские семилитровые V8 для автомобилей.… Сейчас мы не будем вдаваться в подробности и лишь констатируем, что путь этот сложный. В определенный момент большой мотор становится слишком тяжелым, а дальнейшее увеличение — нецелесообразным.
Увеличить количество сжигаемого топлива, не наращивая объем двигателя. Действительно, почему бы с силой не загнать в цилиндры просто побольше воздуха, чтобы можно было сжечь много бензина? Тут-то на помощь приходит наддув.

Двигатель W12 разработки Volkswagen Group ставился в разные годы на Audi A8L, Volkswagen Phaeton, Volkswagen Touareg, Bentley Continental Flying Spur и другие премиум-модели. Фото: w12cars.com

Какие есть основные типы наддувов?

В основном используют два способа повысить давление на впуске выше атмосферного.

Механический нагнетатель. На впуске стоит воздушный насос — компрессор, который приводится в движение от коленчатого вала мотора. Просто, но двигателю приходится его крутить и тратить на это часть мощности.

Турбокомпрессор, который использует энергию выхлопных газов. Он представляет собой сдвоенный корпус из двух металлических «улиток», в котором на одном валу крутятся две крыльчатки. Одну из них раскручивает поток выхлопных газов, вырывающийся из выпускного коллектора. Вторая крутится, так как находится на одном валу с первой, — она «загоняет» атмосферный воздух во впускной коллектор.

Мы не будем сейчас вдаваться в достоинства и недостатки каждой из схем, а также описывать историю их создания и развития — это тема для отдельного материала. Здесь нам важно определиться, насколько наддувные моторы хороши.

Какие преимущества есть у наддувного мотора?

Высокая максимальная мощность. Как мы уже поняли, за счет наддува можно увеличить количество сжигаемого топлива, а значит, и повысить мощность мотора при неизменном объеме. Мощность можно увеличить в разы, но обычный показатель — 20–100% для серийных двигателей. Стабильный крутящий момент. В обычном атмосферном моторе давление на впуске, а следовательно, и количество сжигаемого топлива меняется в зависимости от оборотов мотора. На каких-то оборотах наполнение максимально, и двигатель работает с полной отдачей. На других наполнение цилиндров хуже, и момент, развиваемый двигателем, меньше. В современном турбомоторе наполнением цилиндра занимается турбина, а управляет турбиной электроника. Появляется возможность всегда подавать столько воздуха, сколько нужно для максимально эффективного сгорания смеси, и столько, чтобы «железо» двигателя выдержало нагрузку. Это позволяет создавать знаменитую «полку» крутящего момента. Такое название произошло от вида графика момента, который на турбомоторах действительно похож на ровную полку. Низкий расход топлива. Казалось бы, парадокс. Наддув позволяет впрыскивать больше топлива, но при этом обеспечивает экономичность. Каким образом? Дело в том, что рабочий объем турбомоторов меньше, и в целом они легче. С наддувом двигатель прекрасно тянет с самых низов, а на малых оборотах меньше потерь энергии на трение и выше КПД. В результате при неспешном движении турбомотор экономичнее. А при большой нагрузке расход топлива никто не считает, не зря же есть выражение «ехать на все деньги», тем более мало кто постоянно ездит в экстремальных режимах.

На графике замера мощности и крутящего момента Skoda Fabia RS TSI видно, что в диапазоне с 2 000 до 4 500 оборотов двигатель развивает 250 ньютон-метров. Это и называется «полкой крутящего момента».

Почему люди боятся наддувных моторов?

С полной определенностью можно сказать, что двигатели с наддувом стоят на более высокой ступени эволюции, чем «атмосферники». И все-таки на сегодняшний момент большинство выпускаемых и продаваемых авто оснащены именно классическими двигателями, причем не только в «отсталой» России, но и в «просвещенной» Европе, не говоря уже про США. Почему же? Ресурс турбин невелик. В среднем турбина на бензиновом моторе служит максимум до 120–150 тысяч километров, а ремонт обходится недешево. Механический приводной нагнетатель в теории «неубиваем», но это умирающий вид, и там, где он применяется, о ресурсе не заботятся. Двигатель работает в более суровых условиях. Температура и давление в цилиндрах у наддувных моторов гораздо выше, а значит, и изнашиваются они сильнее. Это компенсируется тем, что турбодвигатели изначально строят с более высоким запасом прочности всех систем. Впрочем, вполне справедливо, что двигатель сложнее, у него больше датчиков, больше трубопроводов, больше всего греющегося и протекающего, и любая поломка в системе управления может повредить сам мотор или турбину. Говорят, что у турбина дает нестабильную тягу. Действительно, на старых наддувных моторах турбина «отзывалась» не сразу — нужно было время на то, чтобы выхлопные газы раскрутили крыльчатку, и получалось то, что назвали «турболагом». Теперь, с внедрением новых технологий (о них подробнее расскажем позже), эта проблема решена. «Пуристы», поборники атмосферных двигателей утверждают, что все равно нет идеальной связи между движением педали газа и тягой, но для рядовых водителей эти тонкости будут неочевидными. Говорят, что турбированные моторы звучат менее «благородно», чем атмосферные. Действительно, турбина делает звук выхлопа не столь ярким и «породистым». Но в полной мере это можно отнести разве что к «большим» моторам — рядным шестеркам или V8. Их звучание признается за некий идеал, и добавление к ним турбокомпрессора резко меняет звук. По мнению аудиофилов, «от выхлопа» звук становится нечетким и размазанным. Турбина работает как глушитель, сглаживая пики давления выхлопных газов и создавая свои собственные гармоники. Если речь об обычных рядных «четверках», то нельзя сказать, что выхлоп такого мотора изначально звучит особенно хорошо, с добавлением к нему турбины он становится тише, но вряд ли теряется уникальность. На помощь фанатам хорошего звука мотора приходят специалисты по акустике выхлопа. Выхлопные системы современных машин, что с наддувом, что без — плод серьезной работы, и особенности звука в первую очередь зависят от качества настройки системы и пожеланий покупателя.

Фото: prmpt.org

Почему некоторые производители спорткаров до сих пор не признают наддува?

Действительно, без турбин и нагнетателей прекрасно обходятся такие «уважаемые» автомобили, как Toyota GT86, Renault Clio RS и Honda Civic Type R. Основных причин на то несколько:

Высокую мощность можно получить и без турбины, но при условии, что двигатель будет развивать ее только на очень высоких оборотах. Например, 201 л.с. на той же Honda Civic Type R доступны лишь при 7 800 оборотах в минуту, что очень много для негоночного мотора.
Система наддува сильно увеличивает вес и размер маленьких моторов — ее невозможно сделать действительно компактной. Для спорткаров это немаловажно.
Многим нравится «крутильный» характер атмосферных моторов, отсутствие всяких возможных задержек и влияния температуры воздуха, «чистота» реакций и звука.
Во многих гоночных дисциплинах запрещены моторы с турбонаддувом, зато есть традиции форсирования атмосферных моторов.
На «атмосферниках» — более мощное торможение двигателем под сброс газа, что заметно на малоразмерных моторах и, опять-таки, важно для спорткаров.
В Японии и США, где в основном еще сохраняются безнаддувные «зажигалки», нет столь строгих ограничений по расходу топлива, как в Европе. Мотор с турбиной дороже, но может выдавать высокую мощность при низком расходе и на любой высоте, хоть на вершинах Альп. Мотор без турбины проще, менее требователен к обслуживанию, особенно когда очень высокая мощность не нужна, да и высоким расходом топлива и малой тягой в «негоночном» режиме можно пренебречь. И не стоит недооценивать силу традиций национального автомобилестроения.

Впрочем, мало-помалу наддув отвоевывает место под капотом спортивных автомобилей. Сначала Формула-1 отказалась от «атмосферников», а в марте 2014 года дебютировала первая в современной истории турбированная модель Ferrari — California T, которая получила «улитку» после долгого перерыва со времен 288 и F40.

Турбомотор — брать или не брать?

Если вы покупаете новый автомобиль, то однозначно брать. Турбодвигатель, как мы уже говорили, при прочих равных мощнее и экономичнее, а «убить» его при грамотной эксплуатации вы просто не успеете. Если же вы выбираете подержанную машину, то обратите внимание на пробег и состояние мотора. Если что-то будет указывать на то, что хозяин любил «отжигать» за рулем и километраж при этом выше 100 000 километров, то самое время присмотреться к расценкам на новые моторы и турбины. Задумайтесь, зачем был нужен двигатель с турбонаддувом первому владельцу. Некоторые машины берут с турбомотором только для того, чтобы постоянно «валить». В общем, с покупкой подержанной машины с турбодвигателем нужно быть осторожным вдвойне. О том, как правильно содержать мотор с наддувом и сколько стоит его починить, читайте в нашей следующей публикации. Если не хотите пропустить этот материал, подпишитесь на рассылку свежих статей внизу.

Избегайте более высоких затрат на потребление топлива

Производство электроэнергии в основном по-прежнему основано на природном газе . В последнее время газотурбинные технологии стремятся к более эффективному использованию энергии природного газа. В результате многие пользователи сейчас говорят об эффективности газовой турбины . С другой стороны, основные производители турбин конкурируют за создание «наиболее эффективного» продукта. По мере того как борьба за право хвастаться продолжается, необходимость глубже понять, что такое эффективность, никогда не была более привлекательной.В этой статье мы стремимся определить расчет КПД газовой турбины и рассмотрим, как снизить расход топлива.

Выражение КПД газовой турбины

В отличие от паровой турбины, расчет КПД газовой турбины немного сложен. GT представляет паровые условия, которые очень динамичны. Эти условия во многом зависят от атмосферных условий и типа топлива. Условия в ГТ являются переменными, они должны быть выражены как тепловой КПД, тепловая мощность, киловатт-час и БТЕ на лошадиную силу.Мы могли бы сравнить показатель миль на галлон для автомобиля с БТЕ / кВтч для газотурбинной электростанции. Единственная разница в том, что более низкая тепловая мощность означает более высокую эффективность, в отличие от автомобиля. Газовые турбины — это устройства для преобразования энергии топлива в электрическую энергию (через электрические генераторы) или механическую энергию. Обычно они используют цикл Брайтона, который представляет собой термодинамический цикл, который включает сжатие и расширение газовой среды. Идеальный цикл может обеспечить 100% производительность, но настоящая газовая турбина всегда будет иметь определенный уровень потерь и трения.

Общее уравнение баланса в упрощенной форме выглядит следующим образом : Мощность на валу = Энергия топлива — Мощность, необходимая для сжатия — Энергия выхлопа — Механические потери Из уравнения это означает, что рентабельность зависит от мощности турбины и стоимости топлива. Оператор может контролировать только мощность турбины, поскольку стоимость топлива не зависит от него. Вот почему песня о повышении эффективности турбин в ближайшее время не прекратится. Для лучшего понимания приведенного выше уравнения стоит рассмотреть секции газовой турбины.Электростанция, работающая на природном газе, может показаться сложной, но она состоит из трех основных секций:

Компрессор : всасывает, нагнетает и направляет воздух в камеру сгорания. Воздух здесь очень быстро движется.
Камера сгорания : состоит из топливной форсунки, которая создает поток топлива для смешивания с воздухом. После сжигания при температуре 2000 градусов по Фаренгейту эта смесь образует высокотемпературный газовый поток под высоким давлением, который готов войти в турбину.
Турбинная секция : она состоит из сложной комбинации вращающихся и неподвижных лопаток из фольги. Вращающиеся лопасти реагируют на расширение горячего горючего газа. Эти лопасти выполняют две основные функции: вращают генератор для выработки электроэнергии и приводят в действие компрессор для подачи большего количества сжатого воздуха в камеру сгорания.

Ухудшение производительности — дорогостоящие последствия

Каждая газовая турбина страдает снижением производительности во время работы, одной из причин этого ухудшения является высокая температура окружающей среды.Ухудшение характеристик приводит к потере выходной мощности и увеличению расхода топлива. Оба этих воздействия могут негативно повлиять на организацию, поскольку они влияют на эксплуатационные расходы и доходы. В целом, эти факторы могут сделать стоимость жизненного цикла газовой турбины невыносимой. Что касается производства электроэнергии, эксплуатационные расходы могут превысить 1 млн долларов при потере мощности на 3% и увеличении расхода топлива на 1%. Газовая турбина состоит из нескольких компонентов — турбины, камеры сгорания и компрессора. Когда характеристики любого из этих компонентов изменяются, это может привести к увеличению тепловыделения и потере выходной мощности.Это увеличит расходы на топливо для электростанции.

Как избежать увеличения затрат?

Есть несколько способов добиться этого, но мы рассмотрим один из них — повышение производительности электростанции. Увеличение мощности GT — специальность ARANER. Наряду с этим мы повышаем производительность, чтобы обеспечить надежную работу электростанций. Компания известна своей системой кондиционирования воздуха на входе, что означает снижение температуры воздуха на входе в газовую турбину. Есть несколько подходов к этому, включая охлаждение на входе, охлаждение испарением и туманообразование.ARANER предлагает охлаждение на входе с помощью технологии, которую он называет воздушным охлаждением на входе турбины (TIAC). Это гарантирует, что температура на входе в турбину не превышает заданную температуру. TIAC обеспечивает оптимальную мощность за счет постоянного охлаждения. Кроме того, эта технология снижает затраты на техническое обслуживание и продлевает срок службы турбины.

Другие улучшения для повышения эффективности

Анализ рынка показывает, что производители газовых двигателей используют различные методы для повышения эффективности газовых турбин при меньших затратах.Эти методы основаны на увеличении степени сжатия компрессора, увеличении воздуха на входе в турбину и увеличении массового расхода.

Повышение эффективности за счет накопления тепловой энергии

Araner предлагает решения для охлаждения воздуха на входе турбины (TIAC), которые могут сочетаться с накоплением тепловой энергии (TES). Наличие такой установки устраняет необходимость в электростанции на природном газе с пиковым доходом в миллион долларов. Это дает возможность использовать энергию, вырабатываемую в ночное время, для охлаждения воды, хранящейся в резервуаре TES.Накопленная вода используется на следующий день, когда спрос находится на пике. Хотя чиллер работает круглосуточно и без выходных, он делится между производством охлажденной воды и обслуживанием газовых турбин холодной водой. Холодная вода из резервуара дополняет чиллер в дневное время, когда потребность в нем увеличивается. Это очень важно, потому что турбина, работающая на природном газе, может значительно потерять мощность в жаркое лето. Хранение с использованием резервуара TES помогает компенсировать потерю эффективности. Дополнительным преимуществом этого метода повышения эффективности является то, что операторам и владельцам не нужно терпеть длительные процессы выдачи разрешений, связанные с установкой новой электростанции или газовой турбины.

Степень давления компрессора

Степень давления — один из наиболее важных параметров, связанных с производительностью и эффективностью газовой турбины. Вы можете оптимизировать эффективность двигателя, увеличив разницу или соотношение давления нагнетания компрессора к температуре воздуха на входе. Эта степень сжатия компрессора определяется конструкцией производителя. При анализе этого соотношения выделяются две конструкции газовых турбин — авиационная и промышленная (тяжелая рама).ГТ с тяжелой рамой разработаны для работы с низким передаточным числом около 18: 1 по сравнению с ГТ с авиационной производной, у которых соотношение составляет около 30: 1. Последние являются легкими, более экономичными и производят меньше выбросов, поэтому они идеально подходят для реактивных двигателей. К сожалению, они, как правило, более чувствительны к температуре на входе компрессора.

Парогенератор-утилизатор (HRSG)

HRSG закреплен на выхлопе турбины для повышения эффективности системы. Этот компонент улавливает отходящее тепло, производимое турбиной, и использует его для предварительного нагрева нагнетаемого воздуха компрессора перед его поступлением в камеру сгорания.Котел-утилизатор — это сердце электростанции с комбинированным циклом (ПГУ), в которую также входят паровые турбины. HRSG просто передает энергию от отработанного тепла в водную систему, в результате чего получается пар. Пар управляет паровой турбиной, которая, в свою очередь, дополняет энергию, вырабатываемую электростанцией, работающей на природном газе простого цикла. Паровая турбина и газовая турбина работают одновременно, а газовая турбина работает так же, как и одна, за исключением того, что в установке ПГУ отходящее тепло отводится в ПГРТ.В котле-утилизаторе для нагрева воды используется много тепловой энергии, которая иначе была бы потрачена впустую. Отработанное тепло возникает из-за термодинамических ограничений процесса и неэффективности системы / оборудования. Борьба с производственной эффективностью осуществляется либо за счет сокращения потребляемой энергии, либо за счет добавления нового, более эффективного оборудования. Улавливание и повторное использование отработанного тепла является более привлекательным решением, поскольку во время работы теряется много энергии. Повторное использование отработанного тепла значительно увеличивает эффективность, но при этом заметно сказывается и на выбросах.Комбинированные циклы используют меньше топлива, тем самым уменьшая количество загрязняющих веществ и парниковых газов в атмосфере. Современные комбинированные установки также используют системы селективного каталитического восстановления (SCR), снижающие до 90% количества отходящего тепла.

Как температура влияет на КПД турбины?

Выходная мощность газовой турбины обратно пропорциональна температуре, т.е. когда температура снижается, выходная мощность увеличивается. Чтобы объяснить эту взаимосвязь, вот несколько идей:

Плотность воздуха увеличивается с понижением температуры
GT — устройство с фиксированным объемом
Увеличение массы воздуха через ГТ увеличивает выходную мощность

Рис.1: Характеристики газовой турбины в сравнении сТемпература окружающей среды. Источник

В жарком климате существует особая проблема, когда плохая производительность ГТ совпадает с пиковым спросом на электроэнергию. Инженер, проектирующий систему для таких климатических условий, должен учитывать это важное соображение для надежного расчета КПД газовой турбины . Инженеры ARANER моделируют газотурбинную систему в течение года, регулярно собирая данные о температуре окружающей среды в течение этого периода. Вы можете связаться с командой для получения более подробной информации об этом процессе.

Заключение

Чтобы снизить высокий расход топлива в газовой турбине, нужно сначала взглянуть на различные формы расчета КПД газовой турбины. Питер Друкер однажды сказал: «Если вы не можете его измерить, вы не сможете его улучшить». Вам нужен опытный партнер для тщательного расчета эффективности газовых турбин. Объединитесь с ARANER, чтобы получить самые комплексные сервисные решения для газовых турбин. Услуги включают диагностику, мониторинг и обновления. Технология TIAC — популярное решение для снижения расхода топлива, но не стоит останавливаться на достигнутом.После обзора вашей системы и существующих возможностей могут применяться и другие подходы. Если вам понравился этот пост, возможно, вы захотите прочитать Резервуары для хранения льда: экономичное решение для небольших площадей.

Удельный расход топлива

Интерактивный Java-апплет EngineSim теперь доступен. Ты можешь изучать влияние характеристик любого компонента двигателя на топливо потребление и сравнить эффективность различных типов турбин двигатели.

Для перемещения самолета по воздуху двигательная установка используется для создания толкать.

Количество тяги, создаваемой двигателем, очень важно. Но количество топлива, используемого для создания этой тяги, иногда больше важно, потому что самолет должен поднимать и нести топливо на протяжении всего полета. Инженеры используют коэффициент эффективности, называемый удельный расход топлива тяги , чтобы охарактеризовать мощность двигателя эффективность топлива.«Удельный расход топлива тяги» вполне полный рот, поэтому инженеры обычно называют его просто TSFC двигателя. Что означает TSFC?

Расход топлива TSFC составляет «как» много топлива двигатель сжигает каждый час ». TSFC — это научный термин, означающий «разделенный по массе или весу». В в данном случае , конкретный означает «на фунт (Ньютон) тяги». В тяга TSFC включена, чтобы указать, что мы говорим о газотурбинных двигателях.Имеется соответствующий тормозной механизм . расход топлива ( BSFC ) для двигателей с валом мощность. Собирая все вместе, TSFC — это масса топлива. сгорает двигателем за один час, разделенное на тягу , которую двигатель производит. Единицы этого КПД — масса на единицу время, разделенное на силу (в английских единицах, фунтах массы в час на фунт; в метрических единицах, килограммах в час на Ньютон).

Математически TSFC равняется массовому расходу топлива двигателя (mdot f). делится на тягу (F)

TSFC = mdot f / F

Если разделить оба числителя и знаменатель по расходу воздуха в двигателе (mdot 0), получим другую форму уравнение в терминах отношения топлива к воздуху (f), и удельная тяга (Fs).

TSFC = f / Fs

Инженеры используют коэффициент TSFC по-разному. Если мы сравните TSFC для двух двигателей, двигатель с меньшим TSFC более экономичный двигатель. Рассмотрим два примера:

Предположим, у нас есть два двигателя, A и B, которые производят одинаковые количество тяги. Предположим, что Engine A использует только половину топливо в час, которое использует Двигатель B. Тогда мы бы сказали, что Двигатель A более экономичен, чем двигатель B.Если мы вычислим TSFC для Для двигателей A и B TSFC двигателя A составляет половину значения Двигатель Б.
Если взглянуть на это с другой стороны, предположим, что у нас есть два двигателя: C и D, и каждому из них мы подавали одинаковое количество топлива в час. Предположим, двигатель C развивает в два раза большую тягу, чем двигатель D. Тогда мы получают большую тягу от двигателя C при том же количестве топлива, и мы бы сказали, что двигатель C более экономичен. Опять же, если мы вычисляем TSFC для двигателей C и D, TSFC двигателя C равен половина стоимости двигателя D.

Давайте посмотрим на второй пример с некоторыми числовыми значениями. В данном случае мы сравниваем турбореактивный двигатель. двигатель и турбовентиляторный двигатель. В двигатели питаются от топливного бака, который обеспечивает массу 2000 фунтов в час на каждый двигатель. Турбореактивный двигатель развивает тягу в 2000 фунтов, в то время как ТРДД производит 4000 фунтов тяги. Вычисление TSFC для каждого двигателя показывает, что TSFC турбореактивного двигателя равен 1.0 (фунты массы / час / фунт), в то время как TSFC турбовентиляторного двигателя равен 0.5 (фунты массы / час / фунт). ТРДД с более низким TSFC больше экономичный. Значения 1,0 для турбореактивного двигателя и 0,5 для турбореактивного двигателя. турбовентиляторные — типичные статические значения на уровне моря. Значение TSFC для данный двигатель будет меняться в зависимости от скорости и высоты, потому что КПД двигателя меняется с атмосферным условия.

TSFC предоставляет важную информацию о производительности данный двигатель. Турбореактивный двигатель с форсажной камерой производит большую тягу, чем обычный турбореактивный двигатель.Если бы TSFC были такими же (1.0) для двух двигателей, чтобы увеличить тягу, мы бы имели увеличить расход топлива на эквивалентную величину. Для например,

Начальная тяга = 2000 фунтов
Тяга с форсажной камерой = 3000 фунтов
TSFC = 1,0
Расход топлива = 3000 фунтов в час.

Но для турбореактивного двигателя с форсажной камерой типичное значение TSFC составляет 1.5. Это говорит о том, что добавление форсажной камеры, хотя и производит больше тяги, стоит намного больше топлива на каждый фунт добавленной тяги.Для например,

Начальная тяга = 2000 фунтов
Тяга с форсажной камерой = 3000 фунтов
TSFC = 1,5
Расход топлива = 4500 фунтов в час.

Инженеры используют TSFC для данного двигателя, чтобы выяснить, сколько для работы самолета требуется топливо данная миссия. Если TSFC = 0,5, и мы нужно 5000 фунтов тяги на два часа, мы можем легко вычислить количество необходимого топлива. Например,

5000 фунтов x 0.5 фунтов массы / час / фунт x 2 часа = 5000 фунтов масса топлива.

Экскурсии с гидом

EngineSim — Симулятор двигателя:
Расчет расхода топлива:

Наверх

Перейти к …

Руководство для начинающих Домашняя страница

byTom Бенсон
Присылайте предложения / исправления по адресу: benson @ grc.nasa.gov

Влияние состава топлива на работу газотурбинного двигателя | J. Eng. Газовая турбина Power

Системные эффекты термохимии топлива очевидны в других связанных исследованиях применения сжигания ископаемого топлива. Альтернативные виды биотоплива были исследованы Rubie et al. [21] с учетом авиационных приложений. В исследовании рассматривались биотопливо из морских водорослей, парафинового керосина Camelina (CSPK) и парафинового керосина Jatropha (JSPK).Все они по молекулярной массе и H / C близки к струе A, которую они предназначены для имитации. В исследовании описывается создание этого синтезированного топлива из сырья водорослей, камелины, ятрофы и животного жира. Эти виды топлива использовались для «добавления» и пополнения струи А в увеличивающихся смешанных соотношениях. Различия в характеристиках оценивались с учетом моделирования двигателя F404-GE-400, контролирующего фиксированную скорость газогенератора. Три разных вида топлива показали лишь незначительные изменения в производительности, что указывает на то, что все виды топлива являются жизнеспособными альтернативами реактивному двигателю А.Для сравнения, промышленный двигатель, изображенный в этой статье, более приемлем для использования широкого спектра видов топлива, поскольку двигатель является наземным, может колебаться доступная мощность для большинства применений и не имеет ограничений, характерных для профиля полета самолета. Бэ и Ким [22] рассмотрели возможные альтернативные виды топлива для автомобильных двигателей как для двигателей с искровым зажиганием, так и для двигателей с воспламенением от сжатия. Топливо включало сжатый природный газ, водород, сжиженный нефтяной газ и спирт для двигателей с искровым зажиганием, а также биодизель, диметиловый эфир и реактивное топливо-8 (JP-8) для двигателей с воспламенением от сжатия.Эти топлива были оценены на предмет их свойств сгорания, таких как октановое и цетановое число, физических свойств, которые влияли на образование распыляемой смеси / смеси для сгорания, более низкой теплотворной способности и совместимости с двигателем. Они подчеркнули сотрудничество между производителями автомобильных двигателей и нефтеперерабатывающей промышленностью в направлении создания более эффективных и экологически чистых двигателей внутреннего сгорания. Это относительно похоже на разработку промышленных газовых турбин, где двигатели и системы сгорания спроектированы для большей топливной гибкости, чтобы приспособиться к побочным видам топлива и другим видам топлива низкого качества.Например, Гёкалп и Лебас [23] подчеркивают, что промышленные газы, которые определяются как выбросы с нефтеперерабатывающих заводов или других химических промышленных процессов, являются отличными кандидатами в топливо для промышленных газотурбинных двигателей. Они также исследовали другие альтернативные виды топлива, такие как биогаз и сложные эфиры растительных масел, и оценили их на основе их физических / химических характеристик.

2 Основы расхода топлива | Оценка технологий экономии топлива для легковых автомобилей

ТАБЛИЦА 2.3 Средние характеристики легковых автомобилей для четырех модельных лет

	1975	1987	1998	2008
Скорректированная экономия топлива (миль на галлон)	13.1	22	20,1	20,8
Масса	4 060	3,220	3,744	4,117
Мощность	137	118	171	222
Время разгона от 0 до 60 (сек)	14.1	13,1	10,9	9,6
Мощность / масса (л.с. / т)	67,5	73,3	91,3	107.9
ИСТОЧНИК: EPA (2008).

Эти предположения очень важны. Очевидно, что уменьшение габаритов автомобиля приведет к снижению расхода топлива. Кроме того, снижение способности автомобиля к ускорению позволяет использовать двигатель меньшей мощности с меньшей мощностью, который работает с максимальной эффективностью. Это не варианты, которые будут рассматриваться.

Как показано в Таблице 2.3, за последние 20 лет или около того, чистым результатом улучшений в двигателях и топливах стало увеличение массы транспортного средства и повышение разгонной способности, в то время как экономия топлива оставалась постоянной (EPA, 2008).Предположительно, этот компромисс между массой, ускорением и расходом топлива был обусловлен потребительским спросом. Увеличение массы напрямую связано с увеличением габаритов, переходом от легковых автомобилей к грузовым, добавлением средств безопасности, таких как подушки безопасности, и увеличением количества аксессуаров. Обратите внимание, что хотя стандарты CAFE для легких легковых автомобилей с 1990 года составляли 27,5 миль на галлон, средний показатель по автопарку остается намного ниже в течение 2008 года из-за более низких стандартов CAFE для легких пикапов, внедорожников и пассажирских фургонов. .

СИЛА ТЯГИ И ЭНЕРГИЯ ТЯГИ

Механическая работа, производимая силовой установкой, используется для приведения в движение транспортного средства и привода вспомогательного оборудования. Как обсуждали Sovran и Blaser (2006), концепции силы тяги и энергии тяги полезны для понимания роли массы транспортного средства, сопротивления качению и аэродинамического сопротивления. Эти концепции также помогают оценить эффективность рекуперативного торможения в снижении требуемой энергии электростанции.Анализ сосредоточен на графиках испытаний и не учитывает влияние ветра и восхождения на холмы. Мгновенное тяговое усилие ( F  _TR), необходимое для приведения в движение транспортного средства, составляет

(2,1)

, где R — сопротивление качению, D — аэродинамическое сопротивление, C _D — коэффициент аэродинамического сопротивления, M — масса автомобиля, V — скорость, dV / dt — это скорость изменения скорости (т.е.е., ускорение или замедление), A — фронтальная зона, r _o — коэффициент сопротивления качению шины, g — гравитационная постоянная, I _w — полярный момент инерции четырех узлов вращения шины / колеса / оси, r _w — его эффективный радиус качения, а ρ — плотность воздуха. Эта форма тягового усилия рассчитывается на колесах транспортного средства и поэтому не учитывает компоненты в системе транспортного средства, такие как силовая передача (т.е., инерция вращения компонентов двигателя и внутреннее трение).

Тяговая энергия, необходимая для прохождения увеличивающегося расстояния dS , составляет F  _TR Vdt , и ее интегральная часть по всем частям графика движения, в котором F  _TR> 0 (т. , движение с постоянной скоростью и ускорения) — это общая потребность в тяговой энергии, E _TR. Для каждого графика движения EPA Sovran и Blaser (2006) рассчитали тяговую энергию для большого количества транспортных средств, охватывающих широкий диапазон наборов параметров ( r ₀, C _D, A , M ), представляющие спектр современных автомобилей.Затем они аппроксимировали данные линейным уравнением следующего вида:

(2,2)

, где S — это общее расстояние, пройденное в графике движения, а α , β и γ — конкретные, но разные константы для расписаний UDDS и HWFET. Sovran и Blaser (2006) также определили, что комбинация пяти графиков UDDS и трех HWFET очень точно воспроизводит комбинированный расход топлива EPA, равный 55% UDDS плюс 45% HWFET, и предоставили его значения α , β и γ .

Тот же подход использовался для тех частей графика движения, в которых F  _TR <0 (т.е. замедления), где силовая установка не обязана обеспечивать энергию для движения. В этом случае сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление замедляют движение транспортного средства, но их влияние недостаточно, чтобы следовать за замедлением цикла движения, и поэтому требуется некоторая форма торможения колес. Когда транспортное средство достигает конца расписания и становится неподвижным, вся кинетическая энергия его массы, которая была получена при F  _TR> 0, должна быть удалена.Следовательно, уменьшение кинетической энергии, производимой при торможении колес, составляет

(2,3)

Коэффициенты α ‘ и β’ также относятся к графику испытаний и приведены в справочнике. Представляют интерес два наблюдения: (1) γ одинаково как для движения, так и для торможения, поскольку оно связано с кинетической энергией транспортного средства; (2) поскольку энергия, используемая для сопротивления качению, составляет r ₀ M g S , сумма α и α ‘ равна g .

Sovran и Blaser (2006) рассмотрели 2500 автомобилей из базы данных EPA за 2004 год и обнаружили, что их уравнения соответствуют энергии тяги для графиков UDDS и HWFET с r = 0,999, а энергии торможения — с

Проблема с турбонаддувом: почему экономия топлива может быть хуже, а не лучше

Если вы когда-нибудь замечали, что ваша машина сжигает больше газа, чем предполагает ее официальный рейтинг, вы не одиноки. Особенно, если вы водите машину с турбонаддувом.

Турбокомпрессоры — новые любимцы в мире автомобильной техники. Стремясь добиться повышения эффективности использования топлива в соответствии с требованиями правительства, конструкторы автомобилей все чаще обращаются к малолитражным двигателям с турбонаддувом. Почти все так делают. Ford предлагает свой пикап F-150 с V-6 с турбонаддувом вместо традиционного V-8. Компания Porsche просто уменьшила объем двигателя своего легендарного спорткара 911 с 3,8 литра до 3,0 литров, но сделала его более мощным, добавив пару турбонагнетателей.

Теоретически эти новые силовые установки предлагают лучшее из обоих миров, предлагая, по крайней мере, такую же мощность, как и более крупный двигатель, но с меньшим расходом топлива.По крайней мере, это теория. Другое дело реальный мир. Давайте посмотрим на недавний пример.

История продолжается под рекламой

Когда я взял Ford Focus One-Liter Ecoboost для продолжительного тест-драйва, я с нетерпением ждал впечатляющих показателей экономии топлива. На бумаге маленький Focus выглядит настоящим претендентом на эффективность: у него шестиступенчатая коробка передач, технология Start-Stop, трехцилиндровый двигатель объемом 1 литр с непосредственным впрыском топлива, масляный насос переменного давления и турбокомпрессор.

EPA оценивает однолитровый Ecoboost Focus в 30 миль на галлон в США (7,8 л / 100 км) и 42 шоссе (5,6 л / 100 км). Это очень хорошие цифры. Но мои результаты не приблизились.

В городе One-Liter Ecoboost обычно сжигал от 11 до 12,5 л / 100 км — не намного лучше, чем 2,5-литровый полноприводный Subaru Outback, который я тестировал прошлой зимой. На шоссе расход Ecoboost упал до 8 л / 100 км или около того, что было неплохо, но и особого особенного не было. Для трехцилиндрового автомобиля объемом один литр, специально разработанного для максимальной топливной экономичности, это были плачевные результаты.

На самом деле я не удивился. Как я узнал за годы испытаний, автомобили с турбонаддувом часто показывают гораздо худшую экономию топлива, чем можно было бы ожидать от их официальных рейтингов. Мои выводы совпадают с выводами других тестировщиков.

Consumer Reports, например, пришел к выводу, что малоразмерные двигатели с турбонаддувом обычно имеют меньший пробег, чем более крупные двигатели без турбонагнетателей. В своих тестах Ecoboost Ford Fusions, использующие четырехцилиндровые двигатели с турбонаддувом, сжигали больше топлива, чем их более крупные безнаддувные аналоги.

Когда CR тестировал 2,0-литровый Ecoboost Ford Escape с турбонаддувом против Toyota RAV4 с 3,5-литровым двигателем V-6 без турбонаддува, оба автомобиля набрали 22 мили на галлон США. Но в тесте на ускорение с нуля до 100 км / ч, Ford был на 1,5 секунды медленнее.

Green Car Reports также провел серию тестов, чтобы определить, действительно ли меньшие двигатели с турбонаддувом являются лучшим способом увеличить расход топлива. Их вывод: «… с последним поколением небольших двигателей с турбонаддувом, заменяющих более крупные варианты, улучшение реального расхода бензина далеки от бумажного преимущества в официальной экономике.»

История продолжается под рекламой

Реальные результаты, которые получают водители с автомобилями с турбонаддувом, по-видимому, противоречат инженерной теории. Концепция турбонаддува является разумной: использование выхлопных газов для вращения турбины, сжимающей свежий воздух входя в двигатель, вы возвращаете тепловую энергию, которая в противном случае была бы потеряна в выхлопной трубе.

Турбонагнетатели при осторожном управлении действительно обеспечивают повышение эффективности. Но эта эффективность может быстро исчезнуть, если вы не будете водить дисциплинированно.Двигатель с турбонаддувом превращается в топливную бочку при резком ускорении, потому что больший объем воздуха, закачиваемый в цилиндры, должен соответствовать большему объему топлива.

Объяснение аномально высокого потребления двигателя с турбонаддувом при высокой нагрузке приводит нас в некоторые интересные области инженерии. Чтобы работать правильно (и не разрушать себя), двигатель должен смешивать воздух и топливо в точном соотношении. Идеальное соотношение воздух / топливо составляет около 14,7 частей воздуха на одну часть топлива. Это известно как «стехиометрическое» соотношение, которое обеспечивает химически полное сгорание.Если вы вводите больше топлива, чем необходимо, вы создаете «богатую» смесь, и часть топлива проходит через двигатель несгоревшей, тратя впустую газ и создавая дополнительное загрязнение. С другой стороны, бедная смесь экономит топливо, но нагревает двигатель.

Турбокомпрессор меняет картину. Поскольку он сжимает поступающий воздух, система впрыска топлива автоматически добавляет больше топлива, чтобы поддерживать смесь в правильном соотношении. И здесь начинаются проблемы. При повышении давления в камерах сгорания возникает риск преждевременного воспламенения (обычно известного как «детонация») — это происходит, когда первичное воспламенение происходит до того, как загорится свеча зажигания.

Детонация разрушительна (представьте, что внутри вашего двигателя взрываются миллионы крошечных гранат), но ее легко предотвратить с помощью компьютеризированных систем управления двигателем, которые контролируют поток топлива и цилиндр в режиме реального времени. Если ваш двигатель находится на грани детонации, у компьютеров есть мгновенное решение: они выстреливают лишнее топливо в цилиндры, чтобы остыть. Как вы понимаете, это вредит экономии топлива. Но это действительно помогает вашему двигателю продержаться.

При использовании турбонагнетателя резкое ускорение приводит к чрезвычайно высокому давлению в цилиндре.В ответ топливная система выстреливает большим количеством дополнительного топлива — и вы экономите топливо.

История продолжается под рекламой

Чтобы избежать резких скачков расхода топлива в автомобиле с турбонаддувом, необходимо применять здравые методы, которые работают с любым транспортным средством, но имеют большее значение, чем когда-либо с турбонаддувом. Главное — избегать больших отверстий дроссельной заслонки. Разгоняйтесь мягко и не двигайтесь на высокой скорости. Сделайте автомобиль максимально легким, убрав ненужный багаж, и максимально уменьшите аэродинамическое сопротивление — держите окна закрытыми и не используйте багажник на крыше, если он вам не нужен.

Турбокомпрессор — это интеллектуальное изобретение. Из-за этого маленький двигатель может казаться более крупным, а большие двигатели могут превратиться в монстров производительности. Просто помните: ваш пробег может отличаться.

Поставьте нам лайк на Facebook

Следуйте за нами в Instagram

Добавьте нас в свои круги

Подпишитесь на нашу еженедельную рассылку

Газотурбинный двигатель | Британника

Газотурбинный двигатель , любой двигатель внутреннего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела, используемого для вращения турбины.Термин также обычно используется для описания полного двигателя внутреннего сгорания, состоящего, по меньшей мере, из компрессора, камеры сгорания и турбины.

Общие характеристики

Полезная работа или тяга может быть получена от газотурбинного двигателя. Он может приводить в действие генератор, насос или воздушный винт или, в случае чисто реактивного авиационного двигателя, развивать тягу, ускоряя поток выхлопных газов турбины через сопло. Такой двигатель, который при той же мощности намного меньше и легче поршневого двигателя внутреннего сгорания, может производить большую мощность.Возвратно-поступательные двигатели зависят от движения поршня вверх и вниз, которое затем должно быть преобразовано во вращательное движение с помощью механизма коленчатого вала, тогда как газовая турбина передает мощность вращающегося вала напрямую. Хотя концептуально газотурбинный двигатель представляет собой простое устройство, компоненты эффективного агрегата должны быть тщательно спроектированы и изготовлены из дорогостоящих материалов из-за высоких температур и напряжений, возникающих во время работы. Таким образом, установки газотурбинных двигателей обычно ограничиваются крупными установками, где они становятся рентабельными.

Циклы газотурбинного двигателя

Большинство газовых турбин работают в открытом цикле, в котором воздух забирается из атмосферы, сжимается в центробежном или осевом компрессоре, а затем подается в камеру сгорания. Здесь топливо добавляется и сжигается при практически постоянном давлении с частью воздуха. Дополнительный сжатый воздух, который обходится вокруг секции горения и затем смешивается с очень горячими газами сгорания, необходим для поддержания температуры на выходе из камеры сгорания (фактически, на входе в турбину) на достаточно низком уровне, чтобы турбина могла работать непрерывно.Если установка должна производить мощность на валу, продукты сгорания (в основном воздух) расширяются в турбине до атмосферного давления. Большая часть мощности турбины требуется для работы компрессора; только остальная часть доступна для обеспечения работы вала генератора, насоса или другого устройства. В реактивном двигателе турбина предназначена для обеспечения мощности, достаточной для привода компрессора и вспомогательных устройств. Затем поток газа выходит из турбины с промежуточным давлением (выше местного атмосферного давления) и проходит через сопло для создания тяги.

Название
Газотурбинный двигатель открытого цикла постоянного давления.
Британская энциклопедия, Inc.
В первую очередь рассматривается идеализированный газотурбинный двигатель, работающий без потерь по этому простому циклу Брайтона. Если, например, воздух поступает в компрессор при 15 ° C и атмосферном давлении и сжимается до одного мегапаскаль, он затем поглощает тепло от топлива при постоянном давлении до тех пор, пока температура не достигнет 1100 ° C, прежде чем расширится через турбину обратно до атмосферного. давление.Этот идеализированный блок потребует выходной мощности турбины 1,68 киловатт на каждый киловатт полезной мощности с 0,68 киловатт, потребляемым для привода компрессора. Тепловой КПД установки (чистая произведенная работа, разделенная на энергию, добавленную через топливо) составит 48 процентов.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Фактическая производительность при простом разомкнутом цикле
Если для блока, работающего между одинаковыми пределами давления и температуры, компрессор и турбина имеют КПД только 80 процентов ( i.Например, : работа идеального компрессора в 0,8 раза превышает фактическую работу, в то время как фактическая мощность турбины в 0,8 раза больше идеальной мощности), ситуация кардинально меняется, даже если все остальные компоненты остаются идеальными. На каждый киловатт производимой полезной мощности турбина теперь должна производить 2,71 киловатт, а работа компрессора становится 1,71 киловатт. Тепловой КПД падает до 25,9 процента. Это демонстрирует важность высокоэффективных компрессоров и турбин. Исторически сложность разработки эффективных компрессоров, даже более эффективных, чем эффективных турбин, задерживала разработку газотурбинного двигателя.Современные агрегаты могут иметь КПД компрессора 86–88 процентов и КПД турбины 88–90 процентов при проектных условиях.
КПД и выходную мощность можно увеличить за счет повышения температуры на входе в турбину. Однако все материалы теряют прочность при очень высоких температурах, а поскольку лопатки турбины движутся с высокой скоростью и подвергаются серьезным центробежным напряжениям, температура на входе в турбину выше 1100 ° C требует специального охлаждения лопаток. Можно показать, что для каждой максимальной температуры на входе в турбину существует также оптимальное соотношение давлений.Современные авиационные газовые турбины с охлаждением лопаток работают при температурах на входе в турбину выше 1370 ° C и соотношении давлений около 30: 1.
Промежуточное охлаждение, повторный нагрев и регенерация
В авиационных газотурбинных двигателях необходимо обращать внимание на вес и диаметр. Это не позволяет добавлять дополнительное оборудование для повышения производительности. Соответственно, двигатели коммерческих самолетов работают по простому циклу Брайтона, идеализированному выше. Эти ограничения не применяются к стационарным газовым турбинам, в которые могут быть добавлены компоненты для повышения эффективности.Усовершенствования могут включать (1) уменьшение работы сжатия за счет промежуточного охлаждения, (2) увеличение мощности турбины за счет повторного нагрева после частичного расширения или (3) уменьшение расхода топлива за счет регенерации.
Первое усовершенствование будет заключаться в сжатии воздуха почти постоянной температуры. Хотя это не может быть достигнуто на практике, это можно приблизить с помощью промежуточного охлаждения (, то есть путем сжатия воздуха в два или более этапов и его водяного охлаждения между этапами до его начальной температуры).Охлаждение уменьшает объем обрабатываемого воздуха и, соответственно, необходимую работу по сжатию.
Второе усовершенствование включает повторный нагрев воздуха после частичного расширения через турбину высокого давления во втором наборе камер сгорания перед подачей его в турбину низкого давления для окончательного расширения. Этот процесс аналогичен повторному нагреву, используемому в паровой турбине.
Оба подхода требуют значительного дополнительного оборудования и используются реже, чем третье улучшение.Здесь горячие выхлопные газы турбины проходят через теплообменник или регенератор для повышения температуры воздуха, выходящего из компрессора перед сгоранием. Это уменьшает количество топлива, необходимое для достижения желаемой температуры на входе в турбину. Однако повышение эффективности связано со значительным увеличением начальной стоимости и будет экономичным только для агрегатов, которые работают почти непрерывно.
Газовые турбины для выработки электроэнергии
Использование газовых турбин для выработки электроэнергии началось с 1939 года.Сегодня газовые турбины — одна из наиболее широко используемых технологий производства энергии. Газовые турбины — это тип двигателя внутреннего сгорания (ВС), в котором при сжигании топливовоздушной смеси образуются горячие газы, которые вращают турбину для выработки энергии. Название газовым турбинам дает не само топливо, а образование горячего газа при сгорании топлива. Газовые турбины могут использовать различные виды топлива, включая природный газ, жидкое топливо и синтетическое топливо. В газовых турбинах горение происходит непрерывно, в отличие от поршневых двигателей внутреннего сгорания, в которых сгорание происходит с перерывами.
Как работают газовые турбины?
Газовые турбины состоят из трех основных секций, установленных на одном валу: компрессора, камеры сгорания (или камеры сгорания) и турбины. Компрессор может быть осевым или центробежным. Компрессоры с осевым потоком более распространены в производстве электроэнергии, потому что они имеют более высокий расход и эффективность. Компрессоры с осевым потоком состоят из нескольких ступеней вращающихся и неподвижных лопаток (или статоров), через которые воздух втягивается параллельно оси вращения и постепенно сжимается по мере прохождения через каждую ступень.Ускорение воздуха вращающимися лопастями и диффузия статорами увеличивают давление и уменьшают объем воздуха. Хотя тепло не добавляется, сжатие воздуха также вызывает повышение температуры.
Сжатый воздух смешивается с топливом, впрыскиваемым через форсунки. Топливо и сжатый воздух могут быть предварительно смешаны или сжатый воздух может быть введен непосредственно в камеру сгорания. Топливно-воздушная смесь воспламеняется в условиях постоянного давления, а горячие продукты сгорания (газы) направляются через турбину, где они быстро расширяются и сообщают вращение валу.Турбина также состоит из ступеней, каждая из которых имеет ряд неподвижных лопаток (или сопел) для направления расширяющихся газов, за которыми следует ряд движущихся лопаток. Вращение вала заставляет компрессор всасывать и сжимать больше воздуха для поддержания непрерывного горения. Оставшаяся мощность на валу используется для привода генератора, вырабатывающего электричество. Приблизительно от 55 до 65 процентов мощности, производимой турбиной, используется для привода компрессора. Для оптимизации передачи кинетической энергии от продуктов сгорания к вращению вала газовые турбины могут иметь несколько ступеней компрессора и турбины.
Газовая турбина Alstom GT24 / GT26 (Изображение предоставлено Alstom)
Поскольку компрессор должен достичь определенной скорости, прежде чем процесс сгорания станет непрерывным или самоподдерживающимся, начальный импульс передается ротору турбины от внешнего двигателя, статический преобразователь частоты, или сам генератор. Перед подачей топлива и возгоранием компрессор должен быть плавно ускорен и достигнет скорости воспламенения.Скорости турбины сильно различаются в зависимости от производителя и конструкции: от 2000 оборотов в минуту (об / мин) до 10000 об / мин. Первоначальное зажигание происходит от одной или нескольких свечей зажигания (в зависимости от конструкции камеры сгорания). Когда турбина достигает самоподдерживающейся скорости — выше 50% от полной скорости — выходной мощности достаточно для приведения в действие компрессора, сгорание идет непрерывно, а систему стартера можно отключить.

Характеристики газовой турбины
Термодинамический процесс, используемый в газовых турбинах, — это цикл Брайтона.Двумя важными рабочими параметрами являются степень сжатия и температура обжига. Соотношение количества топлива к мощности двигателя оптимизируется за счет увеличения разницы (или соотношения) между давлением нагнетания компрессора и давлением воздуха на впуске. Эта степень сжатия зависит от конструкции. Газовые турбины для выработки электроэнергии могут быть как промышленного (тяжелого каркаса), так и авиационного исполнения. Промышленные газовые турбины предназначены для стационарного применения и имеют более низкие отношения давлений — обычно до 18: 1.Авиационные газовые турбины — это более легкие компактные двигатели, адаптированные к конструкции авиационных реактивных двигателей, которые работают при более высоких степенях сжатия — до 30: 1. Они предлагают более высокую топливную эффективность и меньшие выбросы, но меньше по размеру и имеют более высокие начальные (капитальные) затраты. Авиационные газовые турбины более чувствительны к температуре на входе в компрессор.
Температура, при которой работает турбина (температура горения), также влияет на КПД, при этом более высокие температуры приводят к более высокому КПД.Однако температура на входе в турбину ограничена тепловыми условиями, которые допускает металлический сплав лопаток турбины. Температура газа на входе в турбину может составлять от 1200 ° C до 1400 ° C, но некоторые производители повысили входную температуру до 1600 ° C, разработав покрытия для лопаток и системы охлаждения для защиты металлургических компонентов от теплового повреждения.
Из-за мощности, необходимой для привода компрессора, эффективность преобразования энергии для газотурбинной электростанции простого цикла обычно составляет около 30 процентов, при этом даже самые эффективные конструкции ограничиваются 40 процентами.Большое количество тепла остается в выхлопных газах, температура которых составляет около 600 ° C, на выходе из турбины. За счет рекуперации этого отходящего тепла для производства более полезной работы в конфигурации с комбинированным циклом КПД газотурбинной электростанции может достигать 55-60 процентов. Однако существуют эксплуатационные ограничения, связанные с работой газовых турбин в режиме комбинированного цикла, в том числе более длительное время запуска, требования к продувке для предотвращения пожаров или взрывов и скорость нарастания до полной нагрузки.

Турбина влияет на расход топлива в сторону уменьшения

Работа турбины двигателя в автомобиле?

Влияет ли турбина на расход топлива

Распространенные заблуждения о турбинах

Какие преимущества есть у турбокомпрессора?

Особенности автомобилей с турбиной

Интересные записи

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны:

Как турбина влияет на мощность двигателя. Система турбонаддува и как она работает

Что такое турбонаддув

Как работает турбонаддув в машине

Как турбина влияет на производительность автомобиля

Повышенный расход топлива

чего все боятся и как избежать проблем :: Autonews

Как влияет турбина на расход топлива — Финансовая жизнь

Особенности автомобилей с турбиной

Интересные записи

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны:

Выбираем современный двигатель: почему турбо лучше, чем обычный?

Турбированные и атмосферные двигатели — в чем разница?

Зачем двигателю нужен наддув?

Какие есть основные типы наддувов?

Какие преимущества есть у наддувного мотора?

Почему люди боятся наддувных моторов?

Почему некоторые производители спорткаров до сих пор не признают наддува?

Турбомотор — брать или не брать?

Читайте также:

Избегайте более высоких затрат на потребление топлива

Выражение КПД газовой турбины

Ухудшение производительности — дорогостоящие последствия

Как избежать увеличения затрат?

Другие улучшения для повышения эффективности

Повышение эффективности за счет накопления тепловой энергии

Степень давления компрессора

Парогенератор-утилизатор (HRSG)

Как температура влияет на КПД турбины?

Заключение

Удельный расход топлива

Влияние состава топлива на работу газотурбинного двигателя | J. Eng. Газовая турбина Power

2 Основы расхода топлива | Оценка технологий экономии топлива для легковых автомобилей

Проблема с турбонаддувом: почему экономия топлива может быть хуже, а не лучше

Газотурбинный двигатель | Британника

Общие характеристики

Циклы газотурбинного двигателя

Фактическая производительность при простом разомкнутом цикле

Промежуточное охлаждение, повторный нагрев и регенерация

Газовые турбины для выработки электроэнергии