Что такое турбокомпрессорный двигатель

Турбокомпрессор

Турбокомпрессор — обобщённое обиходное название любой энергетической машины, функцией которой является использование кинетической энергии отработанных газов двигателя внутреннего сгорания для сжатия воздуха с целью последующего его использования в самом этом двигателе для его работы. Конструктивно всегда состоит из связанных общим валом двух лопаточных машин — газовой турбины и лопастного компрессора.

Содержание

• 1 Принцип работы турбокомпрессора
• 2 Применение турбокомпрессоров
  • 2.1 Турбонаддув поршневых ДВС
  • 2.2 Газотурбинные двигатели
• 3 Литература
• 4 Примечания
• 5 Ссылки
• 6 См.также

Поток имеющих высокую температуру и давление отработанных газов проходит через лопаточную машину газовой турбины и за счёт своей кинетической энергии раскручивает её. Турбина через вал передаёт энергию вращения на лопаточную машину лопастного компрессора, который осуществляет сжатие воздуха. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания двигателя, где смешивается с жидким топливом. В камере за счёт термохимических процессов потенциальная энергия сжатого воздуха и топлива переходит в кинетическую, одновременно увеличивается объём смеси и её температура, за счёт чего тем или иным образом осуществляется одновременно как работа самого двигателя и так и воздействие на турбину турбокомпрессора.

Турбокомпрессоры применяются в качестве турбонагнетателя в системах турбонаддува поршневых двигателей с целью повышения их КПД, и в качестве механической основы всех без исключения газотурбинных двигателей любого типа.

Турбонаддув поршневых ДВС Править

Турбокомпрессор является основным исполнительным агрегатом любой системы турбонаддува, опционально применяемой на поршневых бензиновых или дизельных двигателях с целью увеличения их мощности и повышения их КПД. Конструктивно лопаточные машины подобных турбокомпрессоров в своём каноническом виде выполнены в виде одной центростремительной турбины и одного центробежного компрессора, при этом возможно применение турбин изменяемой геометрии и систем twin-scroll. Подобные турбокомпрессоры применяются во всех без исключения системах турбонаддува дорожных машин. В системах турбонаддува судовых или локомотивных двигателей могут применяться нестандартные конструкции турбокомпрессоров, например, с осевой турбиной. За исключением наддува более никакой работы турбокомпрессор не производит.

Газотурбинные двигатели Править

Турбокомпрессор является неотъемлемой частью любого газотурбинного двигателя, независимо от того, турбореактивный он или турбовальный. Вал турбокомпрессора здесь одновременно является валом самого двигателя, при этом в турбовальных двигателях основная часть мощности двигателя для выполнения полезной работы снимается с этого же самого вала. Конструктивно лопаточные машины газотурбинных двигателей не имеют канонического вида и могут быть как осевого типа, так и центробежного/центростремительного. Камера сгорания здесь расположена обычно между компрессором и турбиной, в их поперечном габарите. На самолётах турбокомпрессоры одновременно выполняют функцию наддува воздуха в салон/кабину.

Турбокомпрессорный двигатель

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

• Турбокомпрессор
• Турбомолекулярный насос

Смотреть что такое «Турбокомпрессорный двигатель» в других словарях:

ТУРБОКОМПРЕССОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — авиационный газотурбинный двигатель, в котором сжатие поступающего в камеру сгорания воздуха осуществляется компрессором. Различают турбовинтовые и турбореактивные турбокомпрессорные двигатели … Большой Энциклопедический словарь

турбокомпрессорный двигатель — авиационный газотурбинный двигатель, у которого сжатие поступающего в камеру сгорания воздуха осуществляется компрессором. Различают турбовинтовые и турбореактивные турбокомпрессорные двигатели. * * * ТУРБОКОМПРЕССОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ… … Энциклопедический словарь

турбокомпрессорный — см. турбокомпрессор; ая, ое. Турбокомпре/ссорный двигатель … Словарь многих выражений

реактивный двигатель — двигатель, тяга которого создаётся реакцией (отдачей) вытекающей из него струи рабочего тела. Под рабочим телом применительно к двигателям понимают вещество (газ, жидкость, твёрдое тело), с помощью которого тепловая энергия, выделяющаяся при… … Энциклопедия техники

турбореактивный двигатель — (ТРД), турбокомпрессорный двигатель, в котором тяга создаётся прямой реакцией потока сжатых газов, вытекающих из сопла. Разновидность турбореактивного двигателя турбореактивный двухконтурный двигатель. * * * ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ… … Энциклопедический словарь

турбовинтовой двигатель — (ТВД), турбокомпрессорный двигатель, у которого тяга в основном создаётся воздушным винтом, приводимым во вращение газовой турбиной, и частично прямой реакцией потока газов, вытекающих из реактивного сопла. * * * ТУРБОВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ… … Энциклопедический словарь

ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — (ТРД) турбокомпрессорный двигатель, в котором тяга создается прямой реакцией потока сжатых газов, вытекающих из сопла. Разновидность турбореактивных двигателей турбореактивный двухконтурный двигатель … Большой Энциклопедический словарь

ТУРБОВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ — (ТВД) турбокомпрессорный двигатель, в котором тяга в основном создается воздушным винтом, приводимым во вращение газовой турбиной, и частично прямой реакцией потока газов, вытекающих из реактивного сопла … Большой Энциклопедический словарь

Воздушно-реактивный двигатель — (ВРД) Реактивный двигатель, в котором для сжигания горючего используется кислород, содержащийся в атмосферном воздухе. ВРД приводит в движение летательные аппараты (самолёты, вертолёты, самолёты снаряды). Сила тяги в ВРД возникает в… … Большая советская энциклопедия

ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — (ВРД) реактивный двигатель, использующий для сжатия горючего кислород атмосферного воздуха. По способу сжатия воздуха различают турбокомпрессорный (ТРД), пульсирующий (ПуВРД) и прямоточный (ПВРД) двигатели … Большой Энциклопедический словарь

ОДК представила на «Армии-2017» проект пульсирующего детонационного двигателя

КАТЕГОРИИ

• Новости Союза
• Анонсы
• Работа в регионах
• Донорство крови
• Новости предприятий
• Социальное партнерство
• Мнения
• СМИ о нас

ПОПУЛЯРНОЕ

23 августа 2021 года в рамках Межд.

Старейшему предприятию России по п.

На Международном военно-техническо.

Ростех покажет на Международном во.

Дочерние структуры Ростеха – Новик.

• бюро
• Деятельность бюро ЦС
• Донорство крови
• Инженеры будущего
• Комитеты и комиссии
• Конференции
• Неделя без турникетов
• Новости предприятий
• Работа в регионах
• социальное партнерство
• СПК
• Съезды

Объединенная двигателестроительная корпорация (входит в Госкорпорацию Ростех) демонстрирует на проходящем в подмосковной Кубинке Международном военно-техническом форуме «Армия-2017» макет пульсирующего детонационного двигателя (ПДД), разрабатываемого на основе принципиально новых технологий двигателестроения.

Проект «Пульсирующие детонационные двигатели» на специальной экспозиции «Инновационный клуб» представляет московское ОКБ им. А.М. Люльки (филиал уфимского предприятия ОДК ПАО «УМПО»).

Диапазон применения этого перспективного двигателя широк – от беспилотных летательных аппаратов до самолетов различного назначения. В перспективе на основе новых технологий могут быть созданы двигатели для ракетно-космических систем
и комбинированных силовых установок самолетов, способных выполнять полеты
в атмосфере и за ее пределами.

Отличие ПДД от обычных реактивных двигателей заключается в детонационном горении топливной смеси, при котором фронт горения распространяется быстрее скорости звука. Созданные ранее ОКБ им. А. Люльки демонстраторы дозвукового и сверхзвуковых двигателей, действующие на основе детонационных технологий, показали 30-50% улучшение по сравнению с традиционными двигателями по таким параметрам, как величина удельной тяги и удельный расход топлива.

Проект «Пульсирующие детонационные двигатели», реализуемый под руководством генерального конструктора – директора ОКБ им. А.М. Люльки Евгения Марчукова, стал одним из победителей в конкурсе по отбору экспонатов для спецэкспозиции «Инновационный клуб», организованном Главным управлением научно-исследовательской деятельности и технологического сопровождения передовых технологий (инновационных исследований) Министерства обороны России. Конкурс проводился с целью отбора наиболее актуальных для Вооруженных сил РФ и оборонно-промышленного комплекса научно-технических, инновационных проектов, перспективных технологий и изобретений.

На экспозиции в Кубинке демонстрируется макет «Турбокомпрессорного пульсирующего детонационного двигателя». Главный конструктор ПДД Александр Тарасов проведет презентацию разработки гостям «Инновационного клуба».

Выступление главного конструктора состоится в ходе проводимых на форуме «Диалогов с конструктором» – открытых встреч с генеральными конструкторами ведущих предприятий оборонно-промышленного комплекса России. Гости мероприятий «Инновационного клуба» – представители предприятий военно-промышленного комплекса, офицеры различных родов войск ВС РФ, а также студенты и аспиранты ведущих технических вузов, представители стартапов и малых инновационных предприятий, образовательных и инжиниринговых центров, военнослужащие научных рот ВС РФ, молодые ученые Московской области и воспитанники образовательного центра «Сириус».

В конце 2016 года проект пульсирующего детонационного двигателя победил в финале конкурса «Лучший инновационный проект по направлениям критических технологий Российской Федерации-2016», проведенный Научно-техническим советом Военно-промышленной комиссии РФ совместно с фондом «Сколково».

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Дизельный двигатель, относящийся к категории двигателей внутреннего сгорания, был изобретён в феврале месяце 1893года в Германии инженером Рудольфом Дизелем.

С момента изобретения двигатель постоянно усовершенствовался, менялись виды топлива, способы его подачи, баланс топливной смеси и т.д.

Собранные по классической схеме двигатели, используют принцип превышения атмосферного давления над давлением, создающимся в цилиндре в момент движения поршня к нижней мёртвой точке. Однако за счёт незначительного времени затраченного на выполнения этого действия и небольшого перечного сечения воздухоподводящего канала поступающего воздуха недостаточно для полного сгорания топливной смеси.

Позже на родине Рудольфа Дизеля нашли способ решения данной проблемы. Воздух в цилиндры должен подаваться под избыточным давлением! Это основной принцип работы турбины на дизельном двигателе

Для этой цели было разработано специальное устройство, совмещающее в себе свойства вентилятора и компрессора. Это устройство приводилось в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя, что снижало коэффициент полезного действия всей конструкции в целом.

Следующим усовершенствованием системы подачи воздуха стала установка в качестве привода для компрессораспециальной турбины, которая приводилась во вращение за счёт использования энергии потока использованных отработанных газов.

Однако при работе двигателя на малых оборотах, воздуха подаваемого в цилиндры компрессором было недостаточно для полноценной работы дизеля. Вскоре и этот вопрос был решён путём установки двух турбин различного диаметра и приводимых во вращение выхлопными газами, забираемыми из разных частей выпускного тракта. Турбина меньшего диаметра разгонялась быстрее и обеспечивала работу двигателя на малых оборотах, а большая турбина работала при больших оборотах двигателя, что качественно изменило принципы работы турбины на дизельном двигателе. Так же для уменьшения турбоямы использовались механизмы изменяемой геометрии.

Работает турбокомпрессор следующим образом:

— Выхлопные газы, отводимые от выпускного коллектора дизеля, направляются в приемный патрубок турбокомпрессора.

— Проходят по каналу корпуса турбины, который постепенно уменьшается в сечении, а газы увеличивают скорость и воздействуя на ротор заставляют вращаться турбину. Число оборотов турбины зависит от многих факторов: конфигурации канала, его формы, сечения и т.д. Турбина вращается со скоростью около150000 об/сек, её размеры подбираются в зависимости от типа двигателя.

— Наружный воздух, проходя через фильтрующий элемент, очищается от пыли и других посторонних примесей и в сжатом состоянии попадает во впускной коллектор дизеля. После этого происходит закрытие впускного канала, дополнительное сжатие топливной смеси и её воспламенение. В завершении рабочего цикла открывается выпускной коллектор.

Поскольку уходящие выхлопные газы имеют температуру около 800° — 900° С, турбокомпрессор имеет систему охлаждения, радиатором которой является корпус подшипника. При работе турбокомпрессора, за счёт сжатия и увеличения внутренней силы трения воздух, нагнетаемый в цилиндры дизеля подогревается до температуры около 170°С. Во время охлаждения воздух «сгущается», то есть увеличивается, его плотность и соответственно взрастает, объём подаваемого воздуха. Подача в двигатель охлаждённого воздуха положительно влияет на повышение мощности дизеля, что в свою очередь снижает потребление топлива, уменьшает отрицательное воздействие на окружающую среду.

Турбокомпрессорные двигатели имеют перед обычными двигателями определённые преимущества:

• При одних и тех же энергозатратах расход топлива меньше, поскольку часть энергии выхлопных газов, раскручивая турбокомпрессор, подавая большее количество воздуха в цилиндры двигателя, увеличивает его мощность.
• Двигатели с турбокомпрессорами имеют меньший наружный объём и соответственно меньшие потери нагрева.
• За счёт относительно небольшого веса на 1Л.С. мощности снижается расход металла на сам двигатель и конструкцию, на которой он установлен.
• Также меньше объём отсека, в который может быть установлен турбодвигатель.
• За счёт малого числа оборотов при номинальной мощности турбодвигатели обладают лучшими нагрузочными характеристиками.
• В условиях разряженного воздуха, за счёт высокого давления развиваемого турбокомпрессором и низкого внешнего давления турбодвигатель имеет огромные преимущества в сравнении с обычным двигателем, поскольку мощность его практически не теряется.
• турбодвигатель за счёт малых размеров имеет меньшую звукоизлучающую поверхность, а турбокомпрессор работает как дополнительный глушитель.

Имеет турбонаддув и свои недостатки – это заметная задержка набора мощности при резком нажатии на педаль акселератора. Такое случается в связи с тем, что отсутствует механическая связь коленчатого вала и турбины Мощность начинает расти, когда турбина раскрутится выхлопными газами. Хотя подобное явление в той или иной степени наблюдается у любого двигателя.

Основное применение дизельные двигатели с турбонаддувом нашли на автомобилях большой грузоподъёмности, работающих с полной нагрузкой.