Турбина в авто

Что такое турбина и какие проблемы могут возникнуть в ее работе?

Турбина — это вспомогательное устройство для повышения мощности двигателя, используя те же выхлопные газы, которые выпускает двигатель. В турбине есть так называемые «лепестки» (лопасти), они при вращении создают давление, которое поступает обратно в камеру сгорания, тем самым увеличивая детонацию и мощность двигателя. Соответственно, чем больше давление в турбине, тем мощнее двигатель. Давление в турбине измеряют в барах. 1 бар — это приблизительно 1 атмосфера или 1 кгс/см2.

Иногда выхлопных газов, исходящих из двигателя, становится недостаточно и появляются провалы в работе турбины. Это называется — турбояма. При давлении на педаль акселератора двигатель не успевает докручиваться из-за того, что турбина не подает достаточного давления в систему. Так появляется турбояма. Вращается турбина от выхлопных газов, и обороты могут достигать 150 тысяч в минуту. Соответственно, двигатель и турбина связаны и зависимы друг от друга.

А что произойдет, если турбина будет «дуть» очень сильно? Выдержит ли двигатель? Конечно же турбину не устанавливают, не предусмотрев запас прочности двигателя. У турбированного двигателя усиленные комплектующие, другая система впуска и выпуска, и, помимо этого, в турбине предусмотрен клапан. Клапан этот выпускает избыточное давление, тем самым сохраняя двигатель от подрыва.

За состоянием автомобиля и его комплектующих каждый водитель должен внимательно следить, проходить техосмотры и постоянно ухаживать за авто. Ведь каждая деталь играет важную роль в работе транспортного средства. Не стоит забывать и о таком важном процессе, как страхование авто. Процедура эта в настоящее время очень упрощена и есть возможность оформить полис ОСАГО онлайн. Во Владивостоке полис ОСАГО можно приобрести либо в офисе страховой компании, либо через интернет. Например, на сайте strahovkaru.ru можно рассчитать стоимость ОСАГО во Владивостоке и оформить покупку онлайн.

Но зачастую турбояма появляется не только от работы турбины, а и от того, что машина ехала слишком медленно и обороты двигателя были очень низкими. Водитель, желая внезапно ускориться, резко нажимает на педаль газа, а двигатель не раскручивается. Поэтому, чтобы активировать турбину, нужны большие обороты двигателя. Наверняка вы замечали, что при старте на драг-рейсинге машины попросту чуть ли не разрываются перед тем, как загорится зеленый свет светофора. Все это для того, чтобы не появилась турбояма и двигатель не потерял мощности при старте и использовал всю мощность турбины.

На дизелях и бензиновых машинах турбояма происходит почти аналогично. Турбояма мешает динамичной езде и доставляет неприятные ощущения водителю. Эта проблема еще не решена полностью. Есть лишь альтернативные решения, которые хоть как-то устраняют эту проблему.

Не нужно сразу менять турбину при появлении турбоям. Нужно изменить режим работы двигателя, проводя чип-тюнинг, при котором двигатель будет подстраиваться под работу турбины. Ставят дополнительную вторую турбину, которая будет компенсировать работу первой. Такие движки называются битурбо («biturbo»). А некоторые производители авто используют дополнительные емкости с воздухом для подачи его в турбину.

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

версия для печати

назначение, принцип работы и обслуживание

Камера шоковой заморозки: конструкция, принцип работы, обслуживание

Авиадвигатели: основные виды силовых агрегатов

Гидравлические масла Molykote

Заверточные машины для кондитерских изделий: что и чем смазать?

Энергетические турбины представляют собой валы с лепестками, предназначенные для преобразования входящих потоков газов в механическую энергию для движения электрогенератора.

Они используются в различных электростанциях для обеспечения населения светом и теплом, в транспорте, насосных станциях для перекачки углеводородов и других отраслях промышленности.

Система состоит из ротора с прикрепленными к нему лопатками. Один вращающийся диск составляет ступень турбины. Их количество и размер зависит от необходимой производительности установки.

Рабочими телами турбины называются потоки газа или пара, с помощью которых вал приводится в движение.

Перед попаданием на лепестки вода и газ проходят через камеру сгорания и получившийся пар или расширенный газ поступает в турбину, где энергия рабочих тел превращается в механическую работу вала. Данный процесс приводит в действие электрогенератор.

Системы, преобразующие входящие тела и сама турбина образуют вместе турбинную установку.

Обслуживание энергетических турбин

Диски турбин вращаются с очень высокими скоростями при больших нагрузках и экстремальных температурах. Это значительно сказывается на сроке службы деталей и механизмов, входящих в систему.

Конструкторы постоянно предпринимают попытки увеличения производительности турбин при снижении их габаритов и затрат на обслуживание.

Для этого необходимо решать задачи по снижению трения и износа узлов оборудования. С этой целью начинают использовать инновационные смазочные материалы, которые, в отличие от привычных смазок, обеспечивают долговременную защиту деталей от коррозии и износа. Они не выдавливаются при высоких нагрузках, не выгорают при высоких температурах и обеспечивают снижение трения деталей.

Для легкой сборки и демонтажа, а также снижения износа лопаток турбин на их хвостовики наносят антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY 1001.

Рис. 1. Лопатки турбин до и после нанесения покрытия MODENGY на хвостовики

Для подшипников скольжения турбин применяют MODENGY 1001 и MODENGY 1002, прессовых посадок — MODENGY 1005, ходовых винтов — MODENGY 1001, клапанов стравливания пара ТЭЦ — MODENGY 1001 и MODENGY 1007, конденсатоотводчиков — MODENGY 1001, крепежных изделий — MODENGY 1014.

Классификация энергетических турбин

Самая распространенная типология турбинных установок основана на входящих рабочих веществах. Агрегаты делятся на паровые, газовые, парогазовые и газопаровые.

Паровые установки на входе используют воду. После камеры сгорания она преобразуется в горячий пар, который подается на лопасти турбины.

Преимуществом газовых турбин является отсутствие изменения агрегатного состояния тела. Газ внутри такой системы функционирует при более высокой температуре, чем в паровой, что способствует увеличению коэффициента полезного действия. При одинаковой производительности газовые установки имеют гораздо меньший вес и габариты, что позволяет сэкономить рабочее пространство и материал на изготовление агрегата.

Рис. 2. Первая газовая турбина российского производства

В структуре мировой энергетики увеличивается количество газотурбинных установок.

Они более надежны и производительны.

Энергетические турбины являются самыми распространенными приводными установками на электрических станциях. Их производство характеризуется высокой наукоемкостью и затратностью. Совершенствование узлов трения этих агрегатов является одним из направлений современного турбостроения.

 

Турбина — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рисунок 1. Турбины могут быть довольно большими, паровая турбина выше представлена ​​в масштабе с человеком. ^[1]

Турбина — это устройство, которое использует кинетическую энергию некоторой жидкости, такой как вода, пар, воздух или дымовые газы, и превращает ее во вращательное движение самого устройства.

^[2] Турбины обычно используются в производстве электроэнергии, двигателях и двигательных установках. Турбины — это машины (в частности, турбомашины), потому что турбины передают и изменяют энергию. Простая турбина состоит из ряда лопастей — в настоящее время сталь является одним из наиболее распространенных материалов — и позволяет жидкости поступать в турбину, толкая лопасти. Эти лопасти вращаются, пока жидкость проходит через них, захватывая часть энергии в виде вращательного движения. Жидкость, протекающая через турбину, теряет кинетическую энергию и выходит из турбины с меньшей энергией, чем в начале. ^[2]

Турбины используются во многих различных областях, и каждый тип турбины имеет немного отличающуюся конструкцию для правильного выполнения своей работы. Турбины используются в ветроэнергетике, гидроэнергетике, в тепловых двигателях и для движения. Турбины чрезвычайно важны из-за того факта, что почти вся электроэнергия производится путем преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию с помощью генератора.

^[2]

Тепловые двигатели

основной артикул

Тепловые двигатели используют турбины (а также поршни), поскольку они могут эффективно извлекать энергию из жидкостей. Кроме того, турбины требуют довольно небольшого обслуживания.

Газовые турбины часто используются в тепловых двигателях, поскольку они являются одним из наиболее гибких типов турбин. Одним из конкретных применений этих газовых турбин являются реактивные двигатели. ^[2] В этих газовых турбинах сжатый воздух нагревается и смешивается с некоторым количеством топлива. Когда эта смесь воспламеняется, она подвергается быстрому расширению. Расширяющийся воздух нагнетается в турбину, заставляя ее вращаться. Поскольку они используют сжатый воздух, большие высоты не влияют на эффективность турбин, что делает их идеальными для использования в самолетах.

[3] . Схема газовой турбины показана на рисунке 2 ниже.

Рис. 2. Схема газотурбинного двигателя. ^[4]

Эти турбины используются не только в самолетах, но и для выработки электроэнергии на электростанциях, работающих на природном газе. Дымовые газы в этом случае возникают в результате сжигания природного газа. ^[3]

Производство электроэнергии

Гидроэнергетика

основной артикул и | 3D модель

Рисунок 3. Схема гидроэлектростанции. ^[5]

На гидроэлектростанциях вода удерживается за плотиной и сбрасывается через водовод. Вода, обладающая кинетической и потенциальной энергией, попадает на турбину, которая вращает вал, соединенный с генератором, вырабатывая таким образом электричество. Эти турбины необходимы в области гидроэнергетики — процесса получения энергии из воды.

Конструкция гидротурбин одинакова для разных типов гидроэлектростанций (для получения дополнительной информации см. Русловые гидроэлектростанции и водохранилища). Ряд лопастей прикреплен к некоторому вращающемуся валу или пластине. Затем вода проходит через турбину по лопастям, заставляя внутренний вал вращаться. Затем это вращательное движение передается на генератор, где вырабатывается электричество. Существует множество различных типов турбин, которые лучше всего использовать в различных ситуациях. Каждый тип турбин создан для обеспечения максимальной мощности в той ситуации, в которой он используется (примеры различных типов гидроэнергетических турбин включают турбины Фрэнсиса, турбины Каплана и турбины Пельтона). Есть много факторов, которые необходимо изучить, чтобы определить, какую турбину следует использовать. Эти факторы включают гидравлический напор, гидроэлектрический расход и стоимость. ^[6]

На этих сооружениях обычно используются два типа турбин, выбор которых зависит от характеристик гидроэлектростанции. Это реактивные турбины и импульсные турбины. Для получения дополнительной информации о том, как работают эти турбины, и более подробной информации о других турбинах, нажмите здесь.

Рисунок 4. Схема ветряной турбины. ^[7]

Ветер

основной артикул и | 3D-модель

Ветряные турбины работают путем преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора. Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными турбинами. Эти турбины состоят из трех основных компонентов. Первыми из них являются лопасти несущего винта, которые имеют форму крыльев самолета, чтобы ловить воздух, заставляя лопасти вращаться. Второй компонент — гондола, набор шестерен и генератор, преобразующий вращение лопасти в электрическую энергию. Наконец, башня представляет собой большую подставку, на которой установлены лопасти и гондола. ^[8]

Для дальнейшего чтения

• Генератор
• Кинетическая энергия
• Электричество
• Ротор
• Жидкость
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

1. ↑ Wikimedia Commons. (2 сентября 2015 г.). Турбина Philippsburg [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Turbine_Philippsburg-1.jpg
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2 2.3} Словарь энергии, под редакцией Катлера Дж. Кливленда и Кристофера Г. Морриса, Elsevier, 2014. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral-proquest-com.ezproxy.lib.ucalgary.ca/lib/ucalgary -электронные книги/detail.action?docID=1821967.
3. ↑ ^{3.0 3.1} Energy.gov. (2 сентября 2015 г.). Как работают газовые турбины [Онлайн]. Доступно: http://energy.gov/fe/how-gas-turbine-power-plants-work
4. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
5. ↑ Викисклад. (2 сентября 2015 г.). Водяная турбина [Онлайн]. Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Water_turbine.svg.
6. ↑ BrightHub Engineering. (2 сентября 2015 г.). Что такое гидравлические турбины? [Онлайн]. Доступно: http://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/26551-hydraulic-turbines-definition-and-basics/
7. ↑ Викисклад. Схема ветрогенератора [Онлайн]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wind_turbine_diagram.svg
8. ↑ Энергетический центр Висконсина. (2 сентября 2015 г.). Детали турбины [Онлайн]. Доступно: http://www.ecw.org/windpower/web/cat2a.html

Турбина | Определение, типы и факты

ветряные турбины

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Жан-Виктор Понселе

Связанные темы:

газотурбинный двигатель ветряная мельница паровая турбина реактивная турбина Вальтер турбина

Просмотреть весь соответствующий контент →

Последние новости

19 июня 2023 г., 17:20 по восточноевропейскому времени (AP)

Враги оффшорной ветроэнергетики в Нью-Джерси собирают силы юридически и политически

Противники проектов оффшорной ветроэнергетики в Нью-Джерси собирая силы юридически и политически, стремясь подавить новую отрасль

1 июня 2023 г. , 9:36 утра по восточному времени (AP)

Всплески возобновляемой энергии, вызванные солнечным бумом и высокими ценами на топливо, говорится в отчете

В этом году в мире появится рекордное количество возобновляемых источников электроэнергии, поскольку правительства и потребители стремятся компенсировать высокие цены на энергию и воспользоваться бумом солнечной энергетики

турбина , любое из различных устройств, преобразующих энергию в потоке жидкости в механическую энергию. Преобразование обычно осуществляется путем пропускания жидкости через систему стационарных каналов или лопастей, которые чередуются с каналами, состоящими из ребристых лопастей, прикрепленных к ротору. Организовав поток таким образом, что тангенциальная сила или крутящий момент воздействует на лопасти ротора, ротор вращается и совершается работа.

Турбины можно разделить на четыре основных типа в зависимости от используемых жидкостей: вода, пар, газ и ветер. Хотя одни и те же принципы применимы ко всем турбинам, их конкретные конструкции достаточно различаются, чтобы заслуживать отдельного описания.

Водяная турбина использует потенциальную энергию, возникающую в результате разницы высот между водохранилищем вверх по течению и уровнем воды на выходе из турбины (отводящий канал), для преобразования этого так называемого напора в работу. Водяные турбины являются современными преемниками простых водяных колес, которым около 2000 лет. Сегодня гидротурбины в основном используются для производства электроэнергии.

Однако наибольшее количество электроэнергии вырабатывается паровыми турбинами, соединенными с электрическими генераторами. Турбины приводятся в движение паром, вырабатываемым либо в генераторе, работающем на ископаемом топливе, либо в атомном генераторе. Энергию, которую можно извлечь из пара, удобно выражать через изменение энтальпии на турбине. Энтальпия отражает как тепловую, так и механическую формы энергии в процессе течения и определяется как сумма внутренней тепловой энергии и произведения давления на объем. Доступное изменение энтальпии через паровую турбину увеличивается с температурой и давлением парогенератора и с пониженным давлением на выходе из турбины.

Britannica Quiz

Энергия и ископаемое топливо

Для газовых турбин энергия, извлекаемая из жидкости, также может быть выражена через изменение энтальпии, которое для газа почти пропорционально перепаду температуры на турбине. В газовых турбинах рабочим телом является воздух, смешанный с газообразными продуктами сгорания. Большинство газотурбинных двигателей включают как минимум компрессор, камеру сгорания и турбину. Обычно они монтируются как единое целое и работают как полный первичный двигатель в так называемом открытом цикле, когда воздух всасывается из атмосферы, а продукты сгорания, наконец, снова выбрасываются в атмосферу. Поскольку успешная работа зависит от интеграции всех компонентов, важно рассматривать все устройство, которое на самом деле является двигателем внутреннего сгорания, а не только турбину. По этой причине газовые турбины рассматриваются в статье как двигатели внутреннего сгорания.

Энергия ветра может быть извлечена с помощью ветряной турбины для производства электроэнергии или для откачивания воды из колодцев. Ветряные турбины являются преемниками ветряных мельниц, которые были важными источниками энергии с позднего средневековья до 19 века.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подпишитесь сейчас

Fred Landis

Водяные турбины обычно делятся на две категории: (1) импульсные турбины, используемые для высоких напоров и низких расходов, и (2) реактивные турбины, обычно используемые для напоров ниже 450 метров и умеренных или высокие скорости потока. Эти два класса включают в себя основные широко используемые типы, а именно импульсную турбину Пелтона и реактивные турбины типа Фрэнсиса, пропеллерные, Каплана и Дериаза. Турбины могут быть расположены как с горизонтальным, так и, чаще, с вертикальным валом. Для каждого типа возможны широкие конструктивные изменения для соответствия конкретным местным гидравлическим условиям. Сегодня большинство гидравлических турбин используются для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях.

Импульсные турбины

В импульсных турбинах потенциальная энергия, или напор воды, сначала преобразуется в кинетическую энергию путем выпуска воды через сопло правильной формы. Струя, выбрасываемая в воздух, направляется на изогнутые ковши, закрепленные на периферии рабочего колеса, для извлечения энергии воды и преобразования ее в полезную работу.

Современные импульсные турбины основаны на конструкции, запатентованной в 1889 году американским инженером Лестером Алленом Пелтоном. Свободная струя воды ударяется о лопатки турбины по касательной. Каждый ковш имеет высокий центральный гребень, так что поток разделяется так, что желоб остается с обеих сторон. Колеса пелтона подходят для высокого напора, обычно более 450 метров, при относительно низком расходе воды. Для максимальной эффективности скорость кончика литника должна равняться примерно половине скорости ударной струи. КПД (работа, производимая турбиной, деленная на кинетическую энергию свободной струи) может превышать 91 процент при работе с 60–80 процентами полной нагрузки.

Мощность данного колеса можно увеличить, используя более одного жиклера. Двухструйные устройства являются общими для горизонтальных валов. Иногда на один вал монтируются два отдельных бегунка, приводящих в движение один электрогенератор. Агрегаты с вертикальным валом могут иметь четыре или более отдельных форсунок.

Если электрическая нагрузка на турбину изменяется, ее выходная мощность должна быть быстро отрегулирована в соответствии с потребностями. Это требует изменения расхода воды, чтобы поддерживать постоянную скорость генератора. Скорость потока через каждую форсунку регулируется расположенным в центре копьем или иглой тщательной формы, которая скользит вперед или назад под управлением гидравлического серводвигателя.

Надлежащая конструкция иглы гарантирует, что скорость воды, выходящей из форсунки, остается практически неизменной независимо от отверстия, обеспечивая почти постоянную эффективность в большей части рабочего диапазона. Нецелесообразно резко уменьшать расход воды, чтобы соответствовать уменьшению нагрузки. Это может привести к разрушительному скачку давления (гидравлическому удару) в подающем трубопроводе или затворе. Таких всплесков можно избежать, добавив временное разливное сопло, которое открывается, когда основное сопло закрывается, или, что чаще, частично вставляя дефлекторную пластину между струей и колесом, отводя и рассеивая часть энергии, пока игла медленно закрывается.

Еще один тип импульсной турбины — турботурбина. Струя падает под косым углом на бегунок с одной стороны и продолжает движение по единственному пути, выходя с другой стороны бегуна. Этот тип турбины использовался в агрегатах среднего размера с умеренно высоким напором.

Реакционные турбины

В реактивной турбине силы, приводящие в движение ротор, достигаются реакцией ускоряющегося потока воды в рабочем колесе при падении давления. Принцип реакции можно наблюдать в ротационном дождевателе для газонов, где выходящая струя вращает ротор в противоположном направлении. Из-за большого разнообразия возможных конструкций рабочих колес реактивные турбины могут использоваться в гораздо большем диапазоне напоров и скоростей потока, чем импульсные турбины. Реакционные турбины обычно имеют спиральный входной корпус с регулирующими заслонками для регулирования расхода воды. На входе часть потенциальной энергии воды может быть преобразована в кинетическую энергию по мере ускорения потока. Энергия воды впоследствии извлекается в роторе.

Как отмечалось выше, широко используются четыре основных типа реактивных турбин: Каплана, Фрэнсиса, Дериаза и пропеллерного типа. В турбинах Каплана с неподвижными лопастями и турбинах Каплана с регулируемыми лопастями (названных в честь австрийского изобретателя Виктора Каплана) через машину проходит осевой поток. Турбины типа Фрэнсиса и Дериаза (в честь американского изобретателя британского происхождения Джеймса Б. Фрэнсиса и швейцарского инженера Пола Дериаза соответственно) используют «смешанный поток», когда вода входит радиально внутрь и выходит в осевом направлении. Рабочие лопатки на турбинах Фрэнсиса и винтовых турбинах состоят из неподвижных лопастей, тогда как в турбинах Каплана и Дериаза лопасти могут вращаться вокруг своей оси, которая находится под прямым углом к ​​главному валу.