Газотурбинный наддув на морских судах
Системы газотурбинного наддува делят на группы низкого, среднего и высокого наддува.
Если обозначить давление наддува через Рв, а давление окружающей среды Ра, то в группе низкого наддува степень повышения давления Рв/Ра = 1,3-1,9.
Применение низкого наддува не приводит к конструктивным изменениям дизеля и не влияет существенно на его пусковые качества.
Экономичность дизелей, оборудованных системами низкого наддува, по сравнению с базовыми дизелями без наддува увеличивается в среднем на 7-10%; удельная масса уменьшается в отношении, примерно пропорциональном увеличению их мощности. Системы с низким наддувом получили широкое распространение применительно как к главным двигателям, так и к дизель — генераторам благодаря простоте и достаточной эффективности.
Группа систем среднего наддува (Рв/Ра = 1,9-4-2,5) представляет собой дальнейшее развитие систем низкого наддува; мощность дизеля в этом случае по сравнению с базовой моделью повышается более чем на 50%.
Экономичная работа дизеля достигается при этом лишь при повышенных значениях Рmах, что вызывает необходимость увеличения прочности деталей кривошипно-шатунного механизма.
Группу систем высокого наддува (Рв/Ра = 2,5-4-3,5) применяют в высокооборотных дизелях. В этом случае объектом специального проектирования является не только кривошипно-шатунного механизма , но и система охлаждения дизеля, в котором Рmах может доходить до 15 МПа.
Каждую из указанных групп наддува применяют в соответствии с типом и назначением дизелей. Так, например, малооборотные дизеля с большим ресурсом часто оборудуют системами низкого наддува (Рв/Ра = 1,35-1,5), высокооборотные дизеля с ограниченными показателями по массе и габаритам: системами среднего и высокого наддува (Рв/Ра = 2-3).
Газовая турбина, как и компрессор, может быть осевой или радиальной конструкции. В осевой турбине выпускные газы движутся в осевом направлении вдоль оси ротора, а в центробежной — радиально.
Ввиду отсутствия резких поворотов потока газа осевая турбина имеет более высокий к.
п.д., но режим работы осевой турбины должен точно соответствовать расчетному — иначе наблюдается неустойчивая работа потока газа или срыв струи воздуха (помпаж). При наличии помпажа работа турбины недопустима.
Компрессоры центробежного типа, отличающиеся простотой и компактностью конструкции и небольшой массой, обеспечивающей двигатель наддувочным воздухом достаточного давления. Наддувочный воздух сжимается под действием центробежных сил.
Осевые компрессоры для наддува используют редко: для получения высокого давления необходимо применять многоступенчатые осевые компрессоры, что затрудняет их размещение на валу совместно с газовой турбиной. При небольших перепадах давлений могут быть использованы одноступенчатые осевые турбины.
Охлаждение наддувочного воздуха производится с целью обеспечения нормальных условий эксплуатации турбокомпрессора и увеличения массового заряда воздуха в цилиндрах. Воздух охлаждается в холодильниках различных конструкций: круглотрубчатых, плоскотрубчатых с гофрированными общими пластинами, с поверхностью, выполненной из профильных листов.
Охлаждение наддувочного воздуха на каждые 10 градусов увеличивает массу поступающего в рабочий цилиндр воздуха на 2 — 2,5% и приводит к снижению средней температуры рабочего цикла и теплонапряженности деталей дизеля при повышенном давлении наддува.
Газотурбинный наддув — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Cтраница 4
| Турбокомпрессор тепловозного дизеля. [46] |
Наиболее экономически выгодным является газотурбинный наддув, производимый турбовоздуходувкой или турбокомпрессором. Выпускные газы по газовому каналу улитки подводятся к сопловому аппарату / / турбины. Из соплового аппарата газы с высокой скоростью поступают на рабочие лопатки 10 турбины, вращают ротор 8 и отводятся в атмосферу. Колесо компрессора 4, смонтированное на другом конце ротора, засасывает воздух из атмосферы и подает его через лопаточный диффузор 3 в воздушную улитку.
[47]
| Схема продувок в двухтактных дизелях. [48] |
Наиболее экономически выгодным является газотурбинный наддув
Мощность дизелей при применении газотурбинного наддува может быть повышена на 50 % и более. Токсичность отработавших газов вследствие протекания процесса при большем коэффициенте а меньшая, чем в дизеле без наддува. При надлежащей отработке конструкций и технологии, применении легированных материалов ресурс дизелей с газотурбинным наддувом может быть доведен до столь же высокого уровня, как п у дизелей без наддува. Стоимость двигателя, отнесенная к единице мощности, при наддуве будет меньшая. Этим определяется большая перспективность применения дизелей с газотурбинным наддувом в автомобильной технике. В то же время при больших преимуществах газотурбинного наддува его использование на автомобильных двигателях связано с преодолением существенных трудностей.
В современных дизелях с газотурбинным наддувом сжатый воздух перед поступлением в цилиндры охлаждается. Без охлаждения наддувочного воздуха литровая мощность дизеля снижается. Температура воздуха за компрессором СПГГ при изменении рк от 2 до 6 ата колеблется в пределах 80 — 210 С. Однако в силовых установках СПГГ-ГТ продувочный воздух не охлаждают. Из уравнений энергетического и теплового балансов видно, что вся полезная работа дизеля расходуется на адиабатное сжатие воздуха в цилиндрах компрессора СПГГ. [51]
| Схема дизеля с газотурбинным наддувом. [52] |
В четырехтактном дизеле G газотурбинным наддувом ( рис. 12) отработавшие газы, пройдя выпускной клапан 4, поступают на газовое колесо турбины / и, совершив работу, выбрасываются в атмосферу. [53]
| Наддув двухтактных двигателей. [54] |
В четырехтактных двигателях с газотурбинным наддувом в отличие от двухтактных запуск двигателя и его работа на малых оборотах возможны благодаря наличию двух насосных ходов у самого рабочего цилиндра.
При этом засасывается необходимое количество воздуха и вытесняются продукты сгорания. В двухтактных газомоторных двигателях для наддува применяются дозарядка цилиндра, полный наддув и комбинированный наддув.
[55]
Подготавливается производство газомотокомпрессора с газотурбинным наддувом, мощностью 1500 л. с. при 300 об мин. [56]
Следует отметить, что преимущества газотурбинного наддува, как средства форсирования двигателей внутреннего сгорания ( ДВС), широко используются в промышленности. [57]
Было принято решение о применении газотурбинного наддува. [58]
Дизель 6436 / 45 без газотурбинного наддува отличается от дизеля 6ЧН36 / 45 с газотурбинным наддувом отсутствием турбокомпрессора, холодильника наддувочного воздуха и конструкцией некоторых деталей. [59]
| Конструктивные соотношения крышек. [60] |
Страницы: 1 2 3 4 5
Напорная система — система смазки газотурбинного двигателя
Напорная ветвь системы смазки двигателя создается под давлением шестеренчатым нагнетательным насосом, расположенным в корпусе масляного насоса и привода вспомогательных агрегатов.
[Рисунок] Нагнетающий насос получает моторное масло на своей нижней (впускной) стороне и нагнетает масло под давлением в масляный фильтр, расположенный на корпусе. Из масляного фильтра, который оснащен перепускным клапаном для работы в случае засорения фильтра, масло под давлением передается в сердечниковый канал, проходящий через регулирующий (предохранительный) клапан, поддерживающий давление в системе. Клапан регулировки давления (предохранительный) расположен после насоса. Он отрегулирован для поддержания надлежащего давления в форсунках дозирования масла в двигателе. Клапан регулирования давления (предохранительный) обычно легко доступен для регулировки. Затем масло поступает через маслоохладитель в полости подшипников через фильтры последнего шанса и из распылительных форсунок к подшипникам. Масло под давлением, распределяемое по коренным подшипникам двигателя, распыляется на подшипники через форсунки с фиксированным отверстием, обеспечивая относительно постоянный поток масла на всех рабочих скоростях двигателя.
Система очистки
Система очистки очищает отсеки коренных подшипников и направляет очищенное масло обратно в бак. Система продувки масла включает пять шестеренчатых насосов. [Рисунок]
| Типовая система смазки турбины с сухим картером, регулируемая давлением |
Насос для прокачки масла подшипника №1 откачивает скопившееся масло из переднего корпуса подшипника. Он направляет масло по внешнему трубопроводу в центральную точку сбора в главном редукторе вспомогательных агрегатов. Возврат масла из подшипников № 2 и 3 осуществляется через внутренние каналы в центральную точку сбора в корпусе основных принадлежностей. Масляный насос редуктора вспомогательных агрегатов, расположенный в главном редукторе вспомогательных агрегатов, откачивает масло из картера редуктора в масляный бак. Масло из подшипников № 4, № 4 1/2 и № 5 скапливается в полости подшипника и поступает в редуктор агрегатов.
Всасывающий масляный насос заднего подшипника турбины откачивает масло из отсека подшипника № 6 и направляет отработанное масло через канал в стойке корпуса турбины. Оттуда оно направляется в полость подшипника для полостей 4, 4 1/2 и 5, где соединяется с этим маслом и возвращается в маслобак. Продувочное масло проходит через деаэратор и попадает в масляный бак, который отделяет воздух, смешанный с возвратным маслом. Масло остается в баке, в то время как воздух поступает в редуктор вспомогательных агрегатов и поступает в маслоотделитель.
Система наддува сапуна
Система наддува сапуна обеспечивает правильную схему распыления масла из масляных форсунок коренных подшипников и создает напор в системе продувки. Дыхательные трубки впускного патрубка компрессора, масляного бака, кожуха диффузора и выпускного патрубка турбины соединены с внешними трубками в верхней части двигателя. С помощью этого трубопровода насыщенные парами атмосферы различных подшипниковых отсеков и масляного бака собираются вместе в маслоотделителе в редукторе вспомогательных агрегатов.
Маслоотделитель отделяет масло от воздушно-масляного тумана и выпускает воздух обратно в атмосферу.
СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ
Большинство современных пассажирских и военных самолетов оснащены газотурбинные двигатели, которые также называют реактивные двигатели. Первый и самый простой тип газовой турбины является турбореактивный. На этом слайде показано, как давление потока изменяется в
типичный турбореактивный двигатель. Давление обозначено синим цветом
указывает на самое низкое давление, а белый — на самое высокое давление. Воздух
подается в ТРД через впускной патрубок
слева от компьютерного рисунка. В задней части впускного отверстия
воздух поступает в компрессор. Компрессор
действует как множество рядов аэродинамических профилей, с каждым
ряд производит небольшое увеличение давления. На выходе из
компрессор, воздух находится под гораздо более высоким давлением, чем свободный поток. Коэффициент давления двигателя (EPR) определяется как общее
отношение давлений в двигателе. Использование нашей станции
система нумерации, ЭПР отношение полного давления сопла pt8 к общему давлению на поверхности компрессора pt2 . EPR можно легко измерить
на работающем двигателе и отображается пилоту на циферблате в кабине.
Вот почему соотношение не определяется с точки зрения свободного потока
условия. EPR = pt8 / pt2 = (pt3 / pt2) * (pt4 / pt3) * (pt5 / pt4) * (pt8 / pt5) EPR = коэффициент сжатия компрессора * коэффициент давления горелки * коэффициент давления турбины * отношение давления в форсунке Для данной конструкции двигателя можно определить степень давления каждого компонента, указанная для каждого компонента термодинамические слайды. Вот анимированная версия рисунка: Вы можете исследовать изменение давления в двигателе
с помощью
EngineSim
интерактивный Java-апплет.
Вы можете изменять производительность любой из частей двигателя и исследовать
Влияние на тягу и расход топлива. |
Полные потери давления на входе не учитываются в ЭПР . Но если мы знаем EPR , потери на входе и
соответствующий коэффициент температуры двигателя, ETR ,
мы можем легко определить тягу
двигатель с использованием форсунки производительность
информацию и уравнение тяги. EPR — это просто произведение отношения давлений во всех
компоненты двигателя.